KR101555394B1 - 조정가능 갭 플라즈마 챔버에서의 웨이퍼 영역 압력 제어를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

조정가능 갭 플라즈마 챔버에서의 웨이퍼 영역 압력 제어를 위한 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101555394B1
KR101555394B1 KR1020107017473A KR20107017473A KR101555394B1 KR 101555394 B1 KR101555394 B1 KR 101555394B1 KR 1020107017473 A KR1020107017473 A KR 1020107017473A KR 20107017473 A KR20107017473 A KR 20107017473A KR 101555394 B1 KR101555394 B1 KR 101555394B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
crp
pressure
chamber
conductance
computer readable
Prior art date
Application number
KR1020107017473A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100118980A (ko
Inventor
라진더 딘드사
제임스 에이치 로저스
Original Assignee
램 리써치 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 램 리써치 코포레이션 filed Critical 램 리써치 코포레이션
Publication of KR20100118980A publication Critical patent/KR20100118980A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101555394B1 publication Critical patent/KR101555394B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S5/00—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation 
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Abstract

플라즈마 프로세싱 챔버에서, 압력을 안정화시키는 방법 및 장치가 제공된다. 이 방법은 개루프 방식으로 거친 압력 조정을 제공하는 단계 후, 폐루프 방식으로 정밀한 압력 조정을 제공하는 단계를 포함한다. 거친 압력 조정은 플라즈마 생성 영역 내의 압력을 개략적으로 원하는 세트 포인트에 신속히 이르게 하기 위해 컨덕턴스와 한정 링 포지션 사이에서 가정된 선형적 관계를 이용하여 한정 링을 신속하게 리포지셔닝함으로써 수행된다. 정밀한 압력 조정은 유도된 압력 세트 포인트를 얻기 위해 적어도 기계적 진공 펌프(들), 터보 펌프(들), 한정 링 포지셔닝 및/또는 이들의 조합을 이용함으로써 수행된다.

Description

조정가능 갭 플라즈마 챔버에서의 웨이퍼 영역 압력 제어를 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR WAFER AREA PRESSURE CONTROL IN AN ADJUSTABLE GAP PLASMA CHAMBER}
본 발명은 조정가능 갭 플라즈마 챔버에서의 웨이퍼 영역 압력 제어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
플라즈마 프로세싱의 진보가 반도체 산업의 성장을 용이하게 하였다. 반도체 산업은 매우 경쟁력 있는 시장이다. 제조 회사가 기판을 상이한 프로세싱 조건에서 프로세싱할 수 있는 능력이 그 제조 회사에 경쟁자에 대한 우위를 제공할 수도 있다. 따라서, 제조 회사는 기판 프로세싱을 향상시키는 방법 및/또는 장치를 식별하기 위해 전용된 시간 및 리소스를 갖는다.
기판 프로세싱을 수행하는데 이용될 수도 있는 통상의 프로세싱 시스템은 용량성 커플링 플라즈마 (CCP) 프로세싱 시스템일 수도 있다. 이 플라즈마 프로세싱 시스템은 소정 범위의 프로세스 파라미터들에서 프로세싱을 가능하게 하도록 형성될 수도 있다. 그러나, 최근에는, 프로세싱될 수도 있는 디바이스의 타입이 보다 복잡해졌고 보다 정확한 프로세스 제어를 요구할 수도 있다. 예를 들어, 프로세싱되는 디바이스는 더 나은 수율 (yield) 을 위해, 보다 미세한 피쳐로 소형화되고 있으며, 기판에 걸친 플라즈마 밀도 및 균일도와 같은 플라즈마 파라미터의 보다 정확한 제어를 요구할 수도 있다. 에칭 챔버에서의 웨이퍼 영역의 압력 제어가 플라즈마 밀도 및 균일도에 영향을 미치는 프로세스 파라미터의 일 예일 수도 있다.
반도체 디바이스의 제조는 플라즈마 프로세싱 챔버 내에서 플라즈마를 이용하는 다단계 프로세스를 요구할 수도 있다. 반도체 디바이스(들)의 플라즈마 프로세싱 동안, 플라즈마 프로세싱 챔버는 통상적으로 프로세스의 각 단계에 대해 미리 정의된 압력으로 유지될 수도 있다. 미리 정의된 압력은 당업자에 의해 널리 알려져 있는 것처럼, 기계적 진공 펌프(들), 터보 펌프(들), 한정 링 포지셔닝 및/또는 이들의 조합의 이용을 통하여 얻어질 수 있다.
종래에는, 플라즈마 프로세싱 챔버에서 미리 정의된 압력 조건을 유지하기 위해 압력 제어를 달성하도록 배기 터보 펌프(들)를 스로틀링하는데 밸브 어셈블리가 이용될 수도 있다. 대안으로 또는 부가적으로, 플라즈마 프로세싱 챔버의 플라즈마 생성 영역 (예를 들어, 2 개의 전극들에 의해 캡슐화되고 한정 링에 의해 둘러싸인 영역) 내의 압력은 한정 링 어셈블리의 한정 링들 사이의 갭들을 조정함으로써 제어될 수도 있다. 그 갭들을 조정하는 것은 플라즈마 생성 영역으로부터의 배기 가스의 흐름율을 제어하며 그 결과 압력이 영향을 받을 수도 있다. 플라즈마 생성 영역 밖으로의 전체 가스 흐름 컨덕턴스는 한정 링들의 수 및 한정 링들 사이의 갭들의 사이즈를 포함하는 (그러나 이들로 제한되지는 않는다) 여러 요인들에 의존할 수도 있다.
각 단계가 상이한 압력을 수반할 수도 있는 다수의 단계들로 기판을 프로세싱할 필요성 때문에, 플라즈마 프로세싱 시스템 내의 압력을 효율적으로 제어하는 능력의 향상이 매우 바람직하다.
본 발명의 개요
본 발명은 일 실시형태에서, 플라즈마 프로세싱 챔버 내의 압력을 안정화시키는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 기판을 프로세싱하기 위해 상부 전극 및 하부 전극을 제공하는 단계로서, 상부 전극 및 하부 전극이 챔버 갭을 형성하는, 상기 상부 전극 및 하부 전극을 제공하는 단계, 및 상부 전극 및 하부 전극 중 하나에 기계적으로 커플링하도록 구성된 제 1 메커니즘을 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 한정 링 세트를 제공하는 단계 및 그 한정 링 세트에 기계적으로 커플링하도록 구성된 제 2 메커니즘을 제공하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 또한 챔버 갭의 상이한 높이 값들에 대한 복수의 컨덕턴스 커브를 결정하는 단계, 한정 링 세트의 한정 링 포지션 (CRP) 오프셋 값들을 챔버 갭의 상이한 높이 값들과 상관시키는 단계, 챔버 갭에 대한 제 1 높이 값을 특정하는 단계, 제 1 메커니즘을 이동시킴으로써 제 1 높이 값으로 챔버 갭을 조정하는 단계, 상기 상관을 이용하여 현재의 CRP 로부터 제 1 CRP 오프셋 값을 결정하는 단계, 및 제 2 메커니즘을 이동시킴으로써 제 1 CRP 오프셋 값을 이용하여 개루프 방식으로 새로운 CRP 로 한정 링 세트를 조정하는 단계를 더 포함한다.
상기 개요는 본원에 개시된 본 발명의 다수의 실시형태들 중 하나에만 관련되며 본원의 특허청구항에 기술되는 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 발명의 이들 및 다른 특징들은 다음의 도면들과 함께 본 발명의 상세한 설명에서 이하 더 상세하게 설명될 것이다.
본 발명은 첨부 도면의 도형에 있어서 제한이 아닌 일 예로 예시되며, 유사한 참조 번호는 유사한 엘리먼트를 지칭한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 상부 전극 어셈블리와 하부 전극 어셈블리 사이에 조정가능 갭을 제공하도록 구성된 플라즈마 프로세싱 시스템의 단순화된 개략도를 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 미리 정의된 압력에 대한 챔버 갭의 함수로서 한정 링 포지션 (CRP) 의 플롯을 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 상이한 챔버 갭들에 대한 (컨덕턴스 대 한정 링 포지션을 예시하는) 복수의 경험적으로 유도된 컨덕턴스 커브를 도시한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 실시간으로 조정가능 챔버 갭을 가진 웨이퍼 영역 압력 제어를 위한 방법 (400) 의 단순화된 흐름도를 도시한 도면이다.
본 발명은 이제 첨부 도면에 예시한 바와 같이 본 발명의 몇몇 실시형태를 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 다음의 설명에서, 다수의 특정 상세가 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 기술된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정 상세의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 널리 알려진 프로세스 단계들 및/또는 구조들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위하여 상세하게 설명하고 있지 않다.
본 발명의 실시형태들에 따라, 플라즈마 프로세싱 파라미터를 통한 신속한 제어를 달성하기 위해 플라즈마 프로세싱 시스템을 구성하는 방법 및 장치가 제공되어 있다. 일부 플라즈마 프로세싱 시스템에서, 챔버 갭 (즉, 상부 전극과 하부 전극 사이의 갭) 은 레시피 파라미터이며, 단계마다 변할 수도 있다. 이들 플라즈마 프로세싱 시스템에는, 챔버 갭을 조정하기 위해 하부 전극 어셈블리를 이동시키도록 구성된 메커니즘이 제공되어 있을 수도 있다. 다른 플라즈마 프로세싱 시스템에서는, 상부 전극 어셈블리가 이동될 수도 있다. 본원의 개시물에서, 챔버는 이동하는 하부 전극을 갖는 것으로 가정된다. 그러나, 본원의 본 발명의 실시형태들은 (대안으로 또는 부가적으로) 상부 전극이 이동가능한 챔버에도 동일하게 적용된다는 것이 이해되어야 한다.
레시피 요건에 응답하여 챔버 갭이 이동될 때, 플라즈마 생성 영역의 볼륨이 변경된다. 이 볼륨의 변경은 플라즈마 생성 영역 내의 압력에 영향을 미쳐, 압력 변경을 조정하도록 보상을 요구한다. 종래 기술에서는, 언급된 바와 같이, 압력 제어가 배기 터보 펌프의 상향으로 스로틀 밸브 포지션을 제어함으로써 및/또는 한정 링들 사이의 갭들을 변경하기 위해 한정 링들의 포지션을 제어함으로써 달성되며, 이로써 플라즈마 생성 영역으로부터 배기되는 가스의 컨덕턴스가 변경된다.
일반적으로, 한정 링 갭들은 플런저 (plunger) (도 1 의 131 참조) 의 포지션을 적절하게 제어함으로써 조정될 수도 있다. 플런저의 상승운동 (upstroke) 시에는, 링들 (110a, 110b, 110c, 110d 및 110e) 사이의 갭들이 확대된다. 플런저의 하강운동 (downstroke) 시에, 링들 (110a, 110b, 110c, 110d 및 110e) 은 링 (110e) 의 하향 움직임이 하부 전극에 의해 저지되고 링 (110d) 의 하향 움직임이 링 (110e) 에 의해 저지되며, 등등으로 인해 하부 링들에서 시작하여 순차적인 방식으로 함께 접힌다 (collapse). 한정 링 어셈블리는 당업계에 널리 알려져 있으며 본원에 추가 설명되지 않을 것이다.
압력 제어가 종래 기술에서 요구될 때, 폐루프 제어 시스템이 일반적으로 이용된다. 일 예에서, 플라즈마 생성 영역 내의 압력은 측정 및/또는 유도된 후 프로세스 레시피에 의해 요구된 원하는 압력과 비교된다. 차이가 존재한다면, 플런저 (131) 는 컨덕턴스 링 갭들을 통한 컨덕턴스를 제어하기 위해 한정 링 갭들을 변경하도록 적절하게 상향으로 또는 하향으로 이동되며, 이로써 플라즈마 생성 영역 내의 압력에 영향을 미친다. 원하는 압력의 세트 포인트가 얻어질 때까지 이들 측정-조정-측정-조정 사이클이 단계적으로 수행된다.
전극들이 정지된 챔버의 경우에는 종래 기술의 접근법이 충분하지만, 이 접근법은 이동하는 하부 전극을 가진 챔버의 경우에는 결코 충분하지 않은 것으로 드러났다. 이들 챔버에서, 하부 전극 리포지셔닝으로 인한 플라즈마 생성 영역의 볼륨의 갑작스런 변경은 폐루프 제어 알고리즘이 제어를 재달성하려고 노력할 때 폐루프 압력 제어의 일시적 손실을 초래할 수도 있다. 폐루프 제어 알고리즘이 조정 프로세스를 시작하기 위해 제어를 신속하게 재획득할 수 있긴 하지만, 하부 전극의 갑작스런 리포지셔닝에 의해 야기된 압력의 크고 갑작스런 변경은 폐루프 제어 알고리즘이 압력을 원하는 세트 포인트로 안정화시키는데 상당히 긴 시간이 걸리게 할 수도 있다. 이 긴 압력 재안정화 주기 동안, 기판 프로세싱은 효과적으로 중단된다. 압력 재안정화 주기가 과도하게 긴 경우, 생산성이 악화될 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에는, 하부 전극 (또는 상부 전극) 리포지셔닝으로부터 발생하는 플라즈마 생성 영역 내의 압력의 크고 갑작스런 변경을 신속하게 보상하기 위해 신규의 압력 제어 알고리즘이 제공되어 있다. 본원의 발명자는 소정의 압력에 대해, 챔버 갭 (즉, 상부 전극과 하부 전극 사이의 거리) 이 (플런저의 포지션에 의해 결정된 바와 같이) 한정 링 포지션에 따라 (정확하지 않지만) 개략적으로 선형적 관계로 관련된다는 것을 인식한다. 본원의 발명자는 또한 각 챔버 갭에 대해, 한정 링들을 통한 컨덕턴스 (liters/second 단위) 가 (플런저의 포지션에 의해 결정된 바와 같이) 한정 링 포지션에 따라 (정확하지 않지만) 개략적으로 선형적 관계로 관련된다는 것을 인식한다.
또한, 본 발명자는 갭이 변경됨에 따라, 컨덕턴스와 한정 링 포지션 사이의 개략 선형적 관계 (roughly linear relationship) 가 개략적으로 유지된다는 것을 인식한다. 다양한 챔버 갭들에 대한 컨덕턴스 대 한정 링 포지션 커브를 플롯팅함으로써, 각 컨덕턴스 커브는 실질적으로 선형적인 것으로 생각될 수도 있으며, 게다가 컨덕턴스 커브는 실질적으로 평행하다.
이들 관계로부터, 본 발명자는 이들 관계에 의해 제공된 한정 링 리포지셔닝 파라미터를 이용하여, 플라즈마 생성 영역 내의 압력을 개략적으로 원하는 세트 포인트에 신속히 이르게 하도록 한정 링들을 신속하게 리포지셔닝하기 위해 개략 개루프 제어 전략이 이용될 수도 있다는 것을 인식한다. 일단 개략 리포지셔닝이 개루프 방식으로 행해지게 된다면, 압력을 원하는 압력 세트 포인트에 신속하게 이르게 하기 위해 보다 정밀한 폐루프 제어 전략이 이용될 수도 있다. 그러나, 개루프 리포지셔닝이 단지 개략 리포지셔닝이고 정확한 압력 제어를 위해 의존되지 않기 때문에, 다양한 챔버 갭들에 대한 컨덕턴스 대 한정 링 포지션의 비선형성은 안전하게 무시될 수도 있다. 이런 주요 인식은 대단히 계산을 단순화하고 개략 개루프 리포지셔닝 프로세스를 신속하게 만든다.
일 실시형태에서, 본 발명자는 챔버 갭 변경에 대한 개략 압력 보상이 일 컨덕턴스 커브로부터 다른 컨덕턴스 커브까지의 오프셋을 계산함으로써 및 그 계산된 오프셋량 만큼 한정 링 포지션을 이동시킴으로써 신속하게 행해질 수 있다는 것을 추론한다. 일단 개략 압력 보상이 수행된다면, 폐루프 제어가 압력을 원하는 압력 세트 포인트로 안정화시키기 위해 인계될 수도 있다. 이 방식으로, 압력 보상은 2 개의 페이즈, 즉 1) 이전에 유도된 컨덕턴스 데이터로부터의 계산된 오프셋 값을 이용하여 한정 링이 신속하게 이동되는 제 1 개루프 페이즈, 및 2) 유도된 압력 세트 포인트를 얻기 위한 후속 폐루프 페이즈로 달성된다.
본 발명의 특징 및 이점은 다음에 오는 도면 및 설명 (종래 기술의 메커니즘 및 본 발명의 실시형태가 대조됨) 을 참조하여 더 잘 이해될 수도 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 상부 전극 어셈블리와 하부 전극 어셈블리 사이에 조정가능 갭을 제공하도록 구성된 플라즈마 프로세싱 시스템의 단순화된 개략도를 도시한다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 단일, 2 배 또는 3 배 주파수 용량성 방전 시스템일 수도 있고, 또는 유도성 커플링 플라즈마 시스템 또는 상이한 플라즈마 생성 및/또는 유지 기술을 이용하는 플라즈마 시스템일 수도 있다. 도 1 의 예에서, 무선 주파수는 2, 27 및 60MHz 를 포함할 수도 있지만 이들로 제한되지는 않는다.
도 1 의 예에서, 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 일 실시형태에서 상부 전극 어셈블리 (102) 및 하부 전극 어셈블리 (104) 로 구성될 수도 있다. 상부 전극 어셈블리 (102) 및 하부 전극 어셈블리 (104) 는 챔버 갭 (106) 에 의해 서로 분리될 수도 있다. 상부 전극 어셈블리 (102) 는 접지될 수도 있고 또는 RF 전원 (미도시) 에 의해 전력공급받을 수도 있는 상부 전극을 포함할 수도 있다.
플라즈마 프로세싱 동안, 프로세싱된 가스 (미도시) 가 챔버 갭 (106) 안으로 공급될 수도 있다. 챔버 갭 (106) 안으로 공급되는 프로세싱된 가스는 하부 전극 어셈블리 (104) 에 공급된 RF 전력에 의해 플라즈마 상태로 여기될 수도 있다. 챔버 갭 (106) 내의 플라즈마는 적어도 한정 링 (110a, 110b, 110c, 110d 및 110e) 세트로 구성될 수도 있는 한정 링 어셈블리 (108) 에 의해 한정될 수도 있다. 한정 링 어셈블리는 또한 한정 링들 (110a 내지 110e) 사이의 갭들을 제어하기 위해, 플런저 (131) 를 포함하는 갭 제어 메커니즘 (112) 으로 구성될 수도 있다. 챔버 갭 (106) (즉, 플라즈마 생성 영역) 에서의 배기 가스는 상기 세트의 한정 링 (110a 내지 110e) 사이의 한정 링 갭들을 통과할 수도 있다. 이들 배기 가스는 스로틀 밸브를 통하여 진공 펌프 (예시를 단순화하기 위해 미도시) 에 의해 챔버로부터 배기될 수도 있다.
일 실시형태에서, 하부 전극 어셈블리 (104) 는 하부 전극 어셈블리 (104) 가 위로 또는 아래로 이동되는 것을 허용하기 위해 피스톤 (114) 및 액츄에이션 메커니즘 (116) 으로 구성될 수도 있다. 그 결과, 플라즈마 생성 영역 내의 볼륨이 변경될 수도 있으며, 이는 압력의 변경을 초래하며, 따라서 한정 링 리포지셔닝에 의한 보상을 요구한다.
도 1 을 참조하면, 소정의 단계에 대해 레시피 요건을 맞추기 위해 하부 전극 어셈블리 (104) 를 이동시킬 때, 한정 링 어셈블리 (108) 는 하부 전극 어셈블리 (104) 의 움직임과 상응하여 이동할 수도 있으며, 이로써 한정 링 어셈블리 (108) 사이의 갭들을 변경시킬 수도 있다. 따라서, 플라즈마 생성 영역 내의 압력은 플라즈마 생성 영역의 볼륨의 갑작스런 변경 뿐만 아니라 한정 링 갭들의 변경에 의해 바뀌게 된다.
미리 결정된 압력 (예를 들어, 하부 전극 움직임 전에 존재한 압력) 을 유지하기 위하여, 한정 링 어셈블리 (108) 의 포지션은 하부 전극 움직임으로부터 발생하는 한정 링 갭들의 변경 및/또는 플라즈마 생성 영역 볼륨의 변경을 보상하기 위해 배기 가스의 컨덕턴스 (liters/second 단위) 를 변경하도록 조정되어야 할 수도 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 미리 정의된 압력에 대한 챔버 갭의 함수로서 한정 링 포지션 (CRP) 의 플롯을 도시한다. 도 2 는 이해를 용이하게 하기 위해 도 1 과 관련하여 논의된다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 수직축은 한정 링 포지션 (임의의 카운트 단위) 으로서 도시된다. 일 구현에서, 임의의 카운트 단위는 플런저 (131) 의 상/하 움직임을 제어하기 위해 이용된 서보 모터의 서보 모터 인덱스일 수도 있다. 수평축은 챔버 갭 (밀리미터 (mm) 단위) 을 도시한다. 플롯 라인 (210) 은 소정의 압력에 대한 한정 링 포지션과 챔버 갭 사이의 선형적 관계를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 상이한 챔버 갭들에 대한 (컨덕턴스 대 한정 링 포지션을 예시하는) 복수의 경험적으로 유도된 컨덕턴스 커브를 도시한다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 수직축은 컨덕턴스 (liter/second (L/s) 단위) 로서 도시된다. 수평축은 다시 한정 링 포지션 (CRP) (임의의 카운트 단위) 으로서 도시된다. 플롯 라인 (310) 은 1.88 센티미터 (cm) 의 챔버 갭 값에 대한 컨덕턴스 커브이다. 플롯 라인 (320) 은 2.34cm 의 챔버 갭 값에 대한 컨덕턴스 커브이다. 플롯 라인 (330) 은 2.8cm 의 챔버 갭 값에 대한 컨덕턴스 커브이다. 플롯 라인 (340) 은 3.1cm 의 챔버 갭 값에 대한 컨덕턴스 커브이다.
도 3 으로부터 몇몇 관찰이 행해질 수도 있다. 첫째로, 커브들은 챔버 동작의 영역, 즉 4liter/sec 위에서 실질적으로 선형적이다. 둘째로, 이들 커브들은 실질적으로 평행한데, 이는 갭이 변경될 때 컨덕턴스와 한정 링 포지션 사이의 선형적 관계가 실질적으로 보존된다는 것을 나타낸다. 셋째로, 임의의 소정의 원하는 컨덕턴스 (이를 테면, 도 2 의 11liters/second) 에 대해, 챔버 갭들의 변경에 기여가능한 컨덕턴스의 변경이 단순히 한정 링을 일 커브로부터 다른 커브까지의 x-축 오프셋량 만큼 이동시킴으로써 보상될 수도 있다. 도 2 를 참조하면, 챔버 갭이 2.34cm (커브 (320)) 로부터 1.88cm (커브 (310)) 로 이동될 때의 컨덕턴스의 변경은 한정 링 포지션을 오프셋 (포인트 (344) 와 포인트 (342) 사이) 과 같은 양 만큼 이동시킴으로써 보상될 수도 있다. 한정 링 포지션을 오프셋 (포인트 (342) 와 포인트 (344) 사이의 차이) 만큼 이동시키는 것은 개략적으로 컨덕턴스 커브 (310) 를 이동시켜 컨덕턴스 커브 (310) 상에 중첩시키는 효과를 갖는다. 그렇게 함으로써, 갭 변경으로 인한 컨덕턴스 변경이 보상되며, 개략 컨덕턴스 보상이 개루프 방식으로 달성된다.
일 실시형태에서, 현재의 챔버 갭 포지션은 "X" 로 나타내질 수도 있다. 챔버 갭의 변경은 +/- "Y" 일 수도 있다. 현재의 CRP 는 "A" 로 나타내질 수도 있다. 새로운 챔버 갭 및 새로운 CRP 는 다음과 같이 계산될 수도 있다:
새로운 챔버 갭 포지션 = X +/- Y (식 1)
새로운 CRP = A +/- (M * Y) (식 2)
여기서, M 은 도 3 의 컨덕턴스 커브들로부터 결정된 기울기이다.
전술한 것으로부터 알게 될 수도 있는 바와 같이, 각 챔버 갭에 대한 복수의 컨덕턴스 커브들은 일 실시형태에서 경험적으로 결정될 수도 있다. 작동 컨덕턴스 범위에 걸쳐, 복수의 컨덕턴스 커브들은 비교적 선형적이어서, 일 실시형태에서 약 M 의 기울기를 산출할 수도 있다. 오프셋 CRP 값은 챔버 갭 조정(들)을 보상하기 위해 미리 결정된 웨이퍼 영역 압력(들)에 대해 결정될 수도 있다. 대안으로, 챔버 갭을 오프셋과 상관시키기 위해 단순한 룩업 테이블이 이용될 수도 있다. 개루프 개략 조정을 용이하게 하기 위해, 특정 챔버 갭에 대한 대응 오프셋이 룩업 테이블에 의해 제공된 값으로부터 획득 및/또는 추정될 수도 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 실시간으로 조정가능 챔버 갭을 가진 웨이퍼 영역 압력 제어를 위한 방법 (400) 의 단순화된 흐름도를 도시한다.
단계 402 에서, 상이한 챔버 갭들에 대한 복수의 컨덕턴스 커브들이 일 실시형태에서 경험적으로 결정될 수도 있다. 단계 404 에서, 새로운 챔버 갭이 프로세스 레시피의 부분으로서 특정된다. 단계 406 에서, 현재의 한정 링 포지션으로부터의 오프셋이 결정될 수도 있다. 이 오프셋은 도 3 과 관련하여 전술되었다. 계산 및/또는 룩업을 단순화하기 위해, 임의로 선택된 기준 챔버 갭이, 일 실시형태에서 모든 다른 챔버 갭들이 참조될 수도 있는 기준을 제공하기 위해 이용될 수도 있다.
일단 오프셋이 획득되면, 한정 링 포지션은 한정 링들을 신속하게 (그러나 개략적으로) 리포지셔닝하기 위해 오프셋 값을 이용하여 개루프 방식으로 조정될 수도 있다 (단계 408). 이 신속한 리포지셔닝은 하부 전극의 움직임에 의해 야기된 한정 링 갭들의 변경 및 플라즈마 생성 영역 볼륨의 변경을 개략적으로 보상한다. 일단 개략 리포지셔닝이 수행된다면, 플라즈마 생성 영역 내의 압력을 원하는 세트 포인트 압력으로 보다 정확하게 확립하기 위해 종래 기술에서 행해진 방식으로 정밀한 (그러나 더 느린) 폐루프 제어가 이용될 수도 있다. 일단 압력이 재안정화된다면, (상이한 단계에서 압력 변경을 도모하기 위해서와 같이) 압력의 다른 변경이 종래 기술에 알려진 기술들을 이용하여 달성될 수도 있다.
전술한 것으로부터 알게 될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시형태들은 한정 링들을 2-단계 프로세스에서 신속하게 리포지셔닝함으로써 압력 보상이 신속한 방식으로 수행되는 것을 허용한다. 제 1 단계에서, 한정 링들은 (다양한 챔버 갭들에 대해 컨덕턴스를 한정 링 포지션과 상관시키는) 이전에 획득된 컨덕턴스 데이터로부터 획득된 오프셋 값을 이용하여 개루프 방식으로 신속하게 리포지셔닝된다. 제 2 단계에서, 종래의 폐루프 제어가 압력을 원하는 값으로 보다 정확하게 안정화시키기 위해 이용될 수도 있다. 이동 전극(들)에 의해 야기되는 압력의 변경을 신속하게 보상함으로써, 압력 안정화 단계가 단축되어 생산성이 향상될 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시형태들은 프로세싱이 단계에서 단계로 (각각은 상이한 챔버 갭 및 상이한 압력 세팅을 요구할 수도 있다) 진행될 때 플라즈마의 점화를 유지하는 능력을 향상시키거나 가능하게 만들 수도 있다.
본 발명이 몇몇 실시형태들에 의하여 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에 있는 변경물, 치환물 및 등가물이 존재한다. 본 발명의 방법 및 장치를 구현하는 많은 대안의 방식들이 존재한다는 것 또한 알아야 한다. 더욱이, 본 발명의 실시형태들은 다른 애플리케이션에서 유용성을 발견할 수도 있다. 개요부는 편의를 위해 본원에 제공되며, 워드 카운트 제한으로 인해, 판독 편의를 위해 적절히 기록되며 본 발명의 범위를 제한하기 위해 이용되어서는 안된다. 따라서, 다음의 첨부된 특허청구항은 본 발명의 참된 사상 및 범위 내에 있는 모든 이러한 변경물, 치환물 및 등가물을 포함하는 것으로 해석되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 플라즈마 프로세싱 챔버 내의 압력을 안정화시키는 방법으로서,
    기판을 프로세싱하기 위해 상부 전극 및 하부 전극을 제공하는 단계로서, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극이 챔버 갭을 형성하는, 상기 상부 전극 및 하부 전극을 제공하는 단계;
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 중 하나의 전극에 기계적으로 커플링하도록 구성된 제 1 메커니즘을 제공하는 단계;
    한정 링 세트를 제공하는 단계;
    상기 한정 링 세트에 기계적으로 커플링하도록 구성된 제 2 메커니즘을 제공하는 단계;
    상기 챔버 갭의 상이한 높이 값들에 대한 복수의 컨덕턴스 커브를 결정하는 단계;
    상기 한정 링 세트의 한정 링 포지션 (CRP) 오프셋 값들을 상기 챔버 갭의 상기 상이한 높이 값들과 상관시키는 단계;
    상기 챔버 갭에 대한 제 1 높이 값을 특정하는 단계;
    상기 제 1 메커니즘을 이동시킴으로써 상기 제 1 높이 값으로 상기 챔버 갭을 조정하는 단계;
    상기 상관을 이용하여 현재의 CRP 로부터 제 1 CRP 오프셋 값을 결정하는 단계; 및
    상기 제 2 메커니즘을 이동시킴으로써 상기 제 1 CRP 오프셋 값을 이용하여 개루프 제어 방식으로 새로운 CRP 로 상기 한정 링 세트를 조정하는 단계를 포함하는, 압력을 안정화시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 컨덕턴스 커브는 경험적으로 결정되는, 압력을 안정화시키는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 컨덕턴스 커브는 상기 상관을 목적으로 작동 컨덕턴스 범위에 걸쳐 상기 CRP 에 따라 선형적인 것으로 가정되는, 압력을 안정화시키는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상관은 미리 결정된 기판 영역 압력에 대해 수행되는, 압력을 안정화시키는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 갭에 대한 기준 값을 선택하는 단계를 더 포함하는, 압력을 안정화시키는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 전극은 이동가능한, 압력을 안정화시키는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 전극은 이동가능한, 압력을 안정화시키는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버에 대해 폐루프 제어 방식으로 정밀한 압력 조정을 제공하는 단계를 더 포함하는, 압력을 안정화시키는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 정밀한 압력 조정은 터보 펌프의 배기율 (exhaust rate) 을 제어함으로써 수행되는, 압력을 안정화시키는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 정밀한 압력 조정은 상기 한정 링 간의 갭들을 조정함으로써 수행되는, 압력을 안정화시키는 방법.
  11. 플라즈마 프로세싱 챔버 내의 압력을 안정화시키도록 구성된 컴퓨터 판독가능 코드를 갖고 있는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 매체로서,
    챔버 갭의 상이한 높이 값들에 대한 복수의 컨덕턴스 커브를 제공하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드;
    한정 링 세트의 한정 링 포지션 (CRP) 오프셋 값들을 상기 챔버 갭의 상기 상이한 높이 값들과 상관시키기 위한 컴퓨터 판독가능 코드;
    상기 챔버 갭에 대한 제 1 높이 값을 특정하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드;
    상부 전극 및 하부 전극 중 하나의 전극에 기계적으로 커플링하도록 구성되는 제 1 메커니즘을 이동시킴으로써 상기 제 1 높이 값으로 상기 챔버 갭을 조정하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드;
    상기 상관을 이용하여 현재의 CRP 로부터 제 1 CRP 오프셋 값을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드; 및
    상기 한정 링 세트에 기계적으로 커플링하도록 구성되는 제 2 메커니즘을 이동시킴으로써 상기 제 1 CRP 오프셋 값을 이용하여 개루프 제어 방식으로 새로운 CRP 로 상기 한정 링 세트를 조정하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 매체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 컨덕턴스 커브는 경험적으로 결정되는, 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 매체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 컨덕턴스 커브는 상기 상관을 목적으로 작동 컨덕턴스 범위에 걸쳐 상기 CRP 에 따라 선형적인 것으로 가정되는, 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 매체.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 상관은 미리 결정된 기판 영역 압력에 대해 수행되는, 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 매체.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 챔버 갭에 대한 기준 값을 선택하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드를 더 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 매체.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 전극은 이동가능한, 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 매체.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 전극은 이동가능한, 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 매체.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버에 대해 폐루프 제어 방식으로 정밀한 압력 조정을 제공하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드를 더 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 매체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 정밀한 압력 조정은 터보 펌프의 배기율을 제어함으로써 수행되는, 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 매체.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 정밀한 압력 조정은 상기 한정 링 간의 갭들을 조정함으로써 수행되는, 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 매체.
KR1020107017473A 2008-02-08 2009-02-06 조정가능 갭 플라즈마 챔버에서의 웨이퍼 영역 압력 제어를 위한 방법 및 장치 KR101555394B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US2732808P 2008-02-08 2008-02-08
US61/027,328 2008-02-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100118980A KR20100118980A (ko) 2010-11-08
KR101555394B1 true KR101555394B1 (ko) 2015-10-06

Family

ID=40939613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107017473A KR101555394B1 (ko) 2008-02-08 2009-02-06 조정가능 갭 플라즈마 챔버에서의 웨이퍼 영역 압력 제어를 위한 방법 및 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8290717B2 (ko)
JP (1) JP5618836B2 (ko)
KR (1) KR101555394B1 (ko)
CN (1) CN101971711B (ko)
TW (1) TWI516175B (ko)
WO (1) WO2009100345A2 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8869741B2 (en) * 2008-12-19 2014-10-28 Lam Research Corporation Methods and apparatus for dual confinement and ultra-high pressure in an adjustable gap plasma chamber
US8540844B2 (en) * 2008-12-19 2013-09-24 Lam Research Corporation Plasma confinement structures in plasma processing systems
US8992722B2 (en) * 2009-09-01 2015-03-31 Lam Research Corporation Direct drive arrangement to control confinement rings positioning and methods thereof
US9490149B2 (en) * 2013-07-03 2016-11-08 Lam Research Corporation Chemical deposition apparatus having conductance control

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5879573A (en) 1997-08-12 1999-03-09 Vlsi Technology, Inc. Method for optimizing a gap for plasma processing
US6350317B1 (en) 1999-12-30 2002-02-26 Lam Research Corporation Linear drive system for use in a plasma processing system
US20050263070A1 (en) 2004-05-25 2005-12-01 Tokyo Electron Limited Pressure control and plasma confinement in a plasma processing chamber

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5132545A (en) * 1989-08-17 1992-07-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Ion implantation apparatus
US5354413A (en) * 1993-03-18 1994-10-11 Advanced Micro Devices, Inc. Electrode position controller for a semiconductor etching device
JPH08130207A (ja) * 1994-10-31 1996-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理装置
US5910011A (en) * 1997-05-12 1999-06-08 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for monitoring processes using multiple parameters of a semiconductor wafer processing system
US6022483A (en) * 1998-03-10 2000-02-08 Intergrated Systems, Inc. System and method for controlling pressure
US6019060A (en) * 1998-06-24 2000-02-01 Lam Research Corporation Cam-based arrangement for positioning confinement rings in a plasma processing chamber
US6406590B1 (en) * 1998-09-08 2002-06-18 Sharp Kaubushiki Kaisha Method and apparatus for surface treatment using plasma
JP3695184B2 (ja) * 1998-12-03 2005-09-14 松下電器産業株式会社 プラズマエッチング装置およびプラズマエッチング方法
US6178919B1 (en) * 1998-12-28 2001-01-30 Lam Research Corporation Perforated plasma confinement ring in plasma reactors
US6221202B1 (en) * 1999-04-01 2001-04-24 International Business Machines Corporation Efficient plasma containment structure
JP4695238B2 (ja) * 1999-12-14 2011-06-08 東京エレクトロン株式会社 圧力制御方法
WO2001052302A1 (en) * 2000-01-10 2001-07-19 Tokyo Electron Limited Segmented electrode assembly and method for plasma processing
MY120869A (en) * 2000-01-26 2005-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plasma treatment apparatus and method
US6872281B1 (en) * 2000-09-28 2005-03-29 Lam Research Corporation Chamber configuration for confining a plasma
US6492774B1 (en) * 2000-10-04 2002-12-10 Lam Research Corporation Wafer area pressure control for plasma confinement
US6391787B1 (en) * 2000-10-13 2002-05-21 Lam Research Corporation Stepped upper electrode for plasma processing uniformity
US6602381B1 (en) * 2001-04-30 2003-08-05 Lam Research Corporation Plasma confinement by use of preferred RF return path
US7364623B2 (en) * 2005-01-27 2008-04-29 Lam Research Corporation Confinement ring drive
US20060172542A1 (en) * 2005-01-28 2006-08-03 Applied Materials, Inc. Method and apparatus to confine plasma and to enhance flow conductance
US8522715B2 (en) * 2008-01-08 2013-09-03 Lam Research Corporation Methods and apparatus for a wide conductance kit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5879573A (en) 1997-08-12 1999-03-09 Vlsi Technology, Inc. Method for optimizing a gap for plasma processing
US6350317B1 (en) 1999-12-30 2002-02-26 Lam Research Corporation Linear drive system for use in a plasma processing system
US20050263070A1 (en) 2004-05-25 2005-12-01 Tokyo Electron Limited Pressure control and plasma confinement in a plasma processing chamber

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100118980A (ko) 2010-11-08
US20090204342A1 (en) 2009-08-13
JP5618836B2 (ja) 2014-11-05
US8290717B2 (en) 2012-10-16
WO2009100345A3 (en) 2009-11-05
CN101971711A (zh) 2011-02-09
TWI516175B (zh) 2016-01-01
CN101971711B (zh) 2013-03-20
WO2009100345A2 (en) 2009-08-13
JP2011514625A (ja) 2011-05-06
TW201004489A (en) 2010-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101533476B1 (ko) 플라즈마 프로세싱 시스템 내의 면적비를 변경하는 방법 및 장치
KR101591128B1 (ko) 조정가능 갭 플라즈마 챔버에서의 듀얼 컨파인먼트 및 초고압을 위한 방법 및 장치
US8951385B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US7896967B2 (en) Gas supply system, substrate processing apparatus and gas supply method
US20150325414A1 (en) Unitized confinement ring arrangements and methods thereof
EP1897127B1 (en) A method and apparatus for process control in time division multiplexed (tdm) etch processes
KR101555394B1 (ko) 조정가능 갭 플라즈마 챔버에서의 웨이퍼 영역 압력 제어를 위한 방법 및 장치
KR101689448B1 (ko) 기판 에칭 방법 및 기판 처리 장치
KR20130085984A (ko) 플라즈마 처리 장치
KR20140099896A (ko) 플라즈마 처리 챔버의 압력 제어 밸브 어셈블리 및 급속한 교번 처리
US10269539B2 (en) Plasma processing method
EP1611604A2 (en) A method and apparatus for process control in time division multiplexed tdm etch processes
JP6516666B2 (ja) ガス供給制御方法
KR102387482B1 (ko) 가스 공급 제어 방법
KR102249323B1 (ko) 임피던스 가변형 pecvd 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180904

Year of fee payment: 4