KR102074632B1

KR102074632B1 - Dual zone temperature control of upper electrodes

Info

Publication number: KR102074632B1
Application number: KR1020197007568A
Authority: KR
Inventors: 알렉세이 마라크타노브; 라진더 딘드사; 리안 비즈; 루민 리; 남상기; 짐 로저스; 에릭 허드슨; 제라르도 델가디노; 앤드류 디. 베일리; 마이크 캘로그; 라 예라 앤서니 데
Original assignee: 램 리써치 코포레이션
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2020-02-06
Also published as: SG11201402553UA; TWI541383B; KR102031393B1; KR20190031338A; TW201337038A; WO2013078097A1; KR20140092929A

Abstract

플라즈마 프로세싱 시스템 및 방법은 플라즈마 챔버; 및 플라즈마 챔버에 연결된 제어기를 포함하며, 플라즈마 챔버는, 기판 지지부; 및 기판 지지부에 대향하는 상부 전극을 포함하며, 상부 전극은 복수의 동심 (concentric) 온도 제어 존들 (zones) 을 갖는다.Plasma processing systems and methods include a plasma chamber; And a controller coupled to the plasma chamber, the plasma chamber comprising: a substrate support; And an upper electrode opposite the substrate support, the upper electrode having a plurality of concentric temperature control zones.

Description

DUAL ZONE TEMPERATURE CONTROL OF UPPER ELECTRODES

본 발명은 전반적으로 플라즈마 프로세싱 방법들 및 시스템들에 관한 것이며, 특히 플라즈마 챔버 내의 상부 전극 상의 이중 온도 존들 (zones) 을 갖기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.The present invention relates generally to plasma processing methods and systems, and more particularly to methods and systems for having dual temperature zones on an upper electrode in a plasma chamber.

도 1a는 통상적인 플라즈마 챔버 (100) 의 측면도이다. 통상적인 플라즈마 챔버 (100) 는 단일 샤워헤드 타입 상부 전극 (102), 및 기판 (130) 이 플라즈마 (150) 에 의해서 프로세싱되는 동안에 기판 (130) 을 지지하기 위한 기판 지지부 (140) 를 갖는다.1A is a side view of a conventional plasma chamber 100. Conventional plasma chamber 100 has a single showerhead type top electrode 102 and a substrate support 140 for supporting the substrate 130 while the substrate 130 is being processed by the plasma 150.

도 1b는 통상적인 플라즈마 챔버 (100) 내의 통상적인 상부 전극의 보다 상세한 도면이다. 단일 샤워헤드 타입 상부 전극 (102) 은 몇 개의 층들 (104, 110, 120, 125) 을 포함한다. 표면 층 (104) 은 노출된 플라즈마 표면 (104A) 및 다수의 유출 포트들 (106) 을 포함한다. 노출된 플라즈마 표면 (104A) 은 플라즈마 (150) 에 노출된 표면 층의 표면이다. 유출 포트들 (106) 은 프로세스 가스들의 균일한 분배를 유지하도록 플라즈마 챔버 (100) 에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 분포된다. 1B is a more detailed view of a typical top electrode in a conventional plasma chamber 100. The single showerhead type top electrode 102 includes several layers 104, 110, 120, 125. Surface layer 104 includes an exposed plasma surface 104A and a plurality of outlet ports 106. The exposed plasma surface 104A is the surface of the surface layer exposed to the plasma 150. Outlet ports 106 are distributed substantially uniformly across plasma chamber 100 to maintain a uniform distribution of process gases.

표면 층 (104) 후방에 가스 분배 층 (110) 이 존재한다. 가스 분배 층 (110) 은 프로세스 가스들을 균일하게 유출 포트들 (106) 로 표면 층 (104) 에 걸쳐서 분배하도록 다수의 가스 통로들 (112,114) 을 포함한다. 다수의 가스 통로들 (112,114) 은 도시되지 않은 하나 이상의 외부 프로세스 가스 소스들에 연통된다. 다수의 가스 통로들 (112,114) 이 유출 포트들 (106) 각각에 프로세스 가스들을 균일하게 분배하고 이로써 플라즈마 챔버 (100) 전체에 걸쳐서 균일하게 분배하는 것을 보장하기 위해서 다수의 가스 통로들 (112,114) 의 세부 설계에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. There is a gas distribution layer 110 behind the surface layer 104. The gas distribution layer 110 includes a plurality of gas passages 112, 114 to distribute the process gases uniformly across the surface layer 104 to the outlet ports 106. Multiple gas passages 112, 114 are in communication with one or more external process gas sources, not shown. The plurality of gas passages 112, 114 may be used to ensure that the plurality of gas passages 112, 114 evenly distribute the process gases to each of the outlet ports 106 and thereby evenly throughout the plasma chamber 100. Much research is being done on detailed design.

가스 분배 층 (110) 후방에 온도 제어 층 (120) 이 존재한다. 온도 제어 층 (120) 은 엘리먼트들 (122) 을 포함한다. 엘리먼트들 (122) 은 상부 전극 (102) 의 온도를 제어하도록 필요에 따라서 온도 제어 층 (120) 을 냉각 또는 가열시킬 수 있다. 상부 전극 (102) 의 온도는 플라즈마 챔버 (100) 에서 발생하는 플라즈마 프로세싱을 제어하는 일 측면으로서 제어된다. 표면 층 (104) 에 걸쳐서 균일한 온도를 유지하기 위해서 온도 제어 층 (120) 의 세부 설계에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. There is a temperature control layer 120 behind the gas distribution layer 110. Temperature control layer 120 includes elements 122. The elements 122 can cool or heat the temperature control layer 120 as needed to control the temperature of the upper electrode 102. The temperature of the upper electrode 102 is controlled as one aspect of controlling plasma processing occurring in the plasma chamber 100. Much research has been done on the detailed design of temperature control layer 120 to maintain a uniform temperature across surface layer 104.

공교롭게도, 다양한 이유들로 인해서, 플라즈마 프로세싱은 기판 (130) 의 중앙에서 에지에 걸쳐서 언제나 균일한 것은 아니다. 전술한 바를 고려하면, 기판 (130) 의 중앙으로부터 에지에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 방법 및 시스템이 필요하다.Unfortunately, for various reasons, plasma processing is not always uniform across the edge in the center of the substrate 130. In view of the foregoing, there is a need for a method and system for manipulating plasma processing from the center to the edge of the substrate 130.

넓게 말하면, 본 발명은 기판의 중앙에서 에지에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 방법 및 시스템을 제공함으로써 위의 필요들을 채운다. 본 발명은 프로세스, 장치, 시스템, 디바이스, 또는 컴퓨터 판독가능한 매체와 같은 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 본 발명의 몇몇 창의적인 실시예들이 이하에서 기술된다.Broadly speaking, the present invention satisfies the above needs by providing a method and system for manipulating plasma processing across an edge at the center of a substrate. The invention can be implemented in various ways such as a process, apparatus, system, device, or computer readable medium. Some inventive embodiments of the present invention are described below.

일 실시예는 플라즈마 프로세싱 시스템을 제공하며, 이 시스템은 플라즈마 챔버; 및 플라즈마 챔버에 연결된 제어기를 포함하며, 플라즈마 챔버는, 기판 지지부; 및 기판 지지부에 대향하는 상부 전극을 포함하며, 상부 전극은 복수의 동심 (concentric) 온도 제어 존들 (zones) 을 갖는다.One embodiment provides a plasma processing system, the system comprising a plasma chamber; And a controller coupled to the plasma chamber, the plasma chamber comprising: a substrate support; And an upper electrode opposite the substrate support, the upper electrode having a plurality of concentric temperature control zones.

기판 지지부는 지지된 기판의 외주 (outer perimeter) 에 근접한 에지 링을 포함할 수 있다. 에지 링은 에지 링을 선택된 에지 링 온도로 냉각 또는 가열시킬 수 있는 온도 제어 메카니즘을 포함할 수 있다. 복수의 동심 (concentric) 온도 제어 존들 (zones) 중 적어도 하나는 에지 링의 반경 외측으로 연장할 수 있다. The substrate support may comprise an edge ring proximate the outer perimeter of the supported substrate. The edge ring can include a temperature control mechanism that can cool or heat the edge ring to a selected edge ring temperature. At least one of the plurality of concentric temperature control zones may extend outside the radius of the edge ring.

복수의 동심 (concentric) 온도 제어 존들 (zones) 각각은 온도 제어 메카니즘을 포함할 수 있다. 온도 제어 메카니즘은 복수의 동심 (concentric) 온도 제어 존들 (zones) 각각을 해당 선택된 온도 제어 존 온도로 냉각 또는 가열시킬 수 있다. Each of the plurality of concentric temperature control zones may comprise a temperature control mechanism. The temperature control mechanism may cool or heat each of the plurality of concentric temperature control zones to the selected temperature control zone temperature.

기판 지지부는 지지된 기판을 선택된 기판 온도로 가열 또는 냉각시킬 수 있다. 플라즈마 챔버는 플라즈마 한정 구조체를 더 포함할 수 있다. 플라즈마 한정 구조체는 상기 기판 지지부의 반경 외측으로 연장한다.The substrate support may heat or cool the supported substrate to a selected substrate temperature. The plasma chamber may further comprise a plasma confinement structure. The plasma confinement structure extends outside the radius of the substrate support.

플라즈마 프로세싱 시스템은 내측 상부 전극에 접속된 RF 소스를 더 포함할 수 있다. 내측 상부 전극에 접속된 RF 소스는 내측 상부 전극을 가열할 수 있다. The plasma processing system can further include an RF source connected to the inner upper electrode. An RF source connected to the inner top electrode can heat the inner top electrode.

다른 실시예는 플라즈마 프로세싱 시스템을 제공하며, 시스템은 플라즈마 챔버; 및 플라즈마 챔버에 연결된 제어기를 포함한다. 플라즈마 챔버는 지지된 기판의 외주 (outer perimeter) 에 근접한 에지 링을 포함하는 기판 지지부를 포함한다. 에지 링은 상기 에지 링을 선택된 에지 링 온도로 냉각 또는 가열시킬 수 있는 온도 제어 메카니즘을 포함한다. 상부 전극이 기판 지지부에 대향한다. 상부 전극은 복수의 동심 (concentric) 온도 제어 존들 (zones) 을 포함한다. 복수의 동심 (concentric) 온도 제어 존들 (zones) 중 적어도 하나는 에지 링의 반경 외측으로 연장된다. 플라즈마 한정 구조체가 플라즈마 챔버 내에 더 포함된다. 이 플라즈마 한정 구조체는 상기 기판 지지부의 반경 외측으로 연장한다.Another embodiment provides a plasma processing system, the system comprising a plasma chamber; And a controller coupled to the plasma chamber. The plasma chamber includes a substrate support comprising an edge ring proximate the outer perimeter of the supported substrate. The edge ring includes a temperature control mechanism that can cool or heat the edge ring to a selected edge ring temperature. The upper electrode faces the substrate support. The upper electrode includes a plurality of concentric temperature control zones. At least one of the plurality of concentric temperature control zones extends outside the radius of the edge ring. The plasma confinement structure is further included in the plasma chamber. This plasma confinement structure extends outside the radius of the substrate support.

또 다른 실시예는 이중 (dual) 온도 존 (zone) 상부 전극을 사용하여서 에지 에칭 레이트를 선택하는 방법을 제공한다. 이 방법은 플라즈마 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 단계; 에지 에칭 레이트를 감소시키는 단계로서, 상기 에지 에칭 레이트를 감소시키는 단계는 내측 상부 전극 온도를 외측 상부 전극 온도보다 높은 온도로 증가시키는 단계를 포함하는, 상기 에지 에칭 레이트를 감소시키는 단계; 및 에지 에칭 레이트를 증가시키는 단계로서, 상기 에지 에칭 레이트를 증가시키는 단계는 내측 상부 전극 온도를 외측 상부 전극 온도보다 낮은 온도로 감소시키는 단계를 포함하는, 상기 에지 에칭 레이트를 증가시키는 단계를 포함한다.Yet another embodiment provides a method of selecting an edge etch rate using a dual temperature zone top electrode. The method includes generating a plasma in a plasma chamber; Reducing the edge etch rate, wherein reducing the edge etch rate comprises increasing the inner upper electrode temperature to a temperature higher than the outer upper electrode temperature; And increasing the edge etch rate, wherein increasing the edge etch rate comprises increasing the edge etch rate comprising reducing the inner top electrode temperature to a temperature lower than the outer top electrode temperature. .

외측 상부 전극 온도는 플라즈마 한정 구조체 내에서 측정될 수 있다. 플라즈마 한정 구조체는 상기 플라즈마 챔버 내의 기판 지지부의 반경의 외측으로 연장한다.The outer upper electrode temperature can be measured within the plasma confinement structure. The plasma confinement structure extends outside of the radius of the substrate support in the plasma chamber.

내측 상부 전극 온도는 플라즈마 챔버 내의 기판 지지부 반대편에서 측정될 수 있다. 에지 에칭 레이트를 감소시키는 단계는 기판 온도를 외측 상부 전극 온도보다 높은 온도로 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 에지 에칭 레이트를 증가시키는 단계는 내측 상부 전극 온도를 에지 링 온도보다 낮은 온도로 감소시키는 단계를 더 포함하며, 상기 에지 링은 상기 플라즈마 챔버 내의 기판 지지부의 외주에 근접한다.The inner upper electrode temperature can be measured opposite the substrate support in the plasma chamber. Reducing the edge etch rate may further include increasing the substrate temperature to a temperature higher than the outer top electrode temperature. Increasing the edge etch rate further includes reducing the inner upper electrode temperature to a temperature lower than the edge ring temperature, wherein the edge ring is close to the outer periphery of the substrate support in the plasma chamber.

상기 내측 상부 전극 온도를 증가시키는 단계는 RF 신호를 내측 상부 전극에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. RF 신호를 상기 내측 상부 전극에 인가하는 단계는 내측 상부 전극을 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.Increasing the inner upper electrode temperature may include applying an RF signal to the inner upper electrode. The applying of the RF signal to the inner upper electrode may include cooling the inner upper electrode.

내측 상부 전극을 가열하는 단계는 내측 상부 전극을 설정점 온도로 유지시키는 단계를 포함하며, 내측 상부 전극을 설정점 온도로 유지시키는 단계는, 제 1 기간 동안에 내측 상부 전극으로 RF 신호를 인가하고 이와 동시에 제 1 기간 동안에 내측 상부 전극을 냉각시키는 단계; 및 제 2 기간 동안에 내측 상부 전극으로 상기 RF 신호를 인가하는 것을 중지하고 이와 동시에 제 2 기간 동안에 상기 내측 상부 전극을 가열하는 단계를 포함한다.Heating the inner upper electrode includes maintaining the inner upper electrode at the set point temperature, and maintaining the inner upper electrode at the set point temperature applies and applies an RF signal to the inner upper electrode during the first period. Simultaneously cooling the inner upper electrode during the first period of time; And stopping applying the RF signal to the inner upper electrode during the second period and simultaneously heating the inner upper electrode during the second period.

내측 상부 전극을 가열하는 단계는 내측 상부 전극을 설정점 온도로 유지시키는 단계를 포함하며, 내측 상부 전극을 설정점 온도로 유지시키는 단계는, 제 1 기간 동안에 상기 내측 상부 전극으로 상기 RF 신호를 인가하고 이와 동시에 제 1 기간 동안에 외측 상부 전극을 가열하는 단계; 및 제 2 기간 동안에 내측 상부 전극으로 상기 RF 신호를 인가하는 것을 중지하고 이와 동시에 상기 제 2 기간 동안에 외측 상부 전극을 냉각시키는 단계를 포함한다.Heating the inner upper electrode includes maintaining the inner upper electrode at the set point temperature, and maintaining the inner upper electrode at the set point temperature applies the RF signal to the inner upper electrode during a first period of time. And simultaneously heating the outer upper electrode during the first period of time; And stopping applying the RF signal to the inner upper electrode during the second period and simultaneously cooling the outer upper electrode during the second period.

본 발명의 다른 양태들 및 장점들은 본 발명의 원리들을 예시적으로 설명하는 다음의 상세한 설명을 첨부 도면들과 함께 취함으로써 명백해질 것이다.Other aspects and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, which illustrate by way of example the principles of the invention.

본 발명은 첨부 도면들과 함께 다음의 상세한 설명 부분에 의해서 용이하게 이해될 것이다.
도 1a는 통상적인 플라즈마 챔버의 측면도이다.
도 1b는 플라즈마 챔버 내의 통상적인 상부 전극의 보다 상세한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 챔버이다.
도 3a은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 챔버의 에지 영역의 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른, 이온들 및 중성종들의 밀도의 그래프이다.
도 3c는 본 발명의 실시예들에 따른, 기판의 반경에 걸친 상대적 에칭 레이트들의 그래프이다.
도 3d는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 챔버 상단의 일부의 개략도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예들에 따른, 이중 온도 존 상부 전극을 사용하여서 에지 에칭 레이트를 선택할 시에 수행되는 방법 동작들을 예시하는 흐름도이다.
도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른, 상부 전극의 설정점 온도 (set point temperature) 를 유지할 시에 수행되는 방법 동작들을 예시하는 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른, 다중 존 가스 주입 상부 전극의 개략도들이다.
도 5c는 본 발명의 실시예들에 따른, 다수의 가스 주입 존들 각각에서의 튜닝 가스 주입들의 효과의 그래프다.
도 5d 및 도 5e는 본 발명의 실시예들에 따른, 튜닝 가스 및 프로세스 가스의 상대적 밀도들의 그래프들이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 다중 존 가스 주입 상부 전극을 갖는 플라즈마 챔버의 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 실시예들에 따른, 분배된 가스 공급 피드 (feed) 의 개략도이다.
도 7b 내지 도 7f는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 어레스터 (arrestor) 의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 분포된 가스 존들을 사용하여서 에지 에칭 레이트를 선택할 시에 수행되는 방법 동작들을 예시하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 컴퓨터 시스템의 단순화된 개략도이다.
도 10a는 발명의 실시예들에 따른, 가열된 에지 링의 개략도이다.
도 10b 및 도 10c는 발명의 실시예들에 따른, 캠 록 (cam lock) 의 개략도들이다.
도 10d 및 도 10e는 발명의 실시예들에 따른, 가열기들로의 전기적 접속부들의 개략도들이다.
도 10f는 발명의 실시예들에 따른, 광학적 온도 센서의 개략도이다. The invention will be readily understood by the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
1A is a side view of a conventional plasma chamber.
1B is a more detailed view of a typical top electrode in a plasma chamber.
2 is a plasma chamber, in accordance with embodiments of the present invention.
3A is a schematic diagram of an edge region of a plasma chamber in accordance with embodiments of the present invention.
3B is a graph of the density of ions and neutral species, in accordance with embodiments of the present invention.
3C is a graph of relative etch rates over a radius of a substrate, in accordance with embodiments of the present invention.
3D is a schematic diagram of a portion of a top of a plasma chamber, in accordance with embodiments of the present invention.
4A is a flow diagram illustrating method operations performed in selecting an edge etch rate using a dual temperature zone top electrode in accordance with embodiments of the present invention.
4B is a flow diagram illustrating method operations performed when maintaining a set point temperature of an upper electrode, in accordance with embodiments of the present invention.
5A and 5B are schematic views of a multi-zone gas injection top electrode, in accordance with embodiments of the present invention.
5C is a graph of the effect of tuning gas injections in each of a plurality of gas injection zones, in accordance with embodiments of the present invention.
5D and 5E are graphs of relative densities of tuning gas and process gas, in accordance with embodiments of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a plasma chamber having a multi-zone gas injection top electrode, in accordance with embodiments of the present invention.
7A is a schematic diagram of a dispensed gas supply feed in accordance with embodiments of the present invention.
7B-7F are schematic diagrams of a plasma arrester, in accordance with embodiments of the present invention.
8 is a flow diagram illustrating method operations performed in selecting an edge etch rate using distributed gas zones in accordance with embodiments of the present invention.
9 is a simplified schematic diagram of a computer system according to embodiments of the present invention.
10A is a schematic diagram of a heated edge ring in accordance with embodiments of the invention.
10B and 10C are schematic diagrams of a cam lock, in accordance with embodiments of the invention.
10D and 10E are schematic views of electrical connections to heaters, in accordance with embodiments of the invention.
10F is a schematic diagram of an optical temperature sensor, in accordance with embodiments of the invention.

기판의 중앙에서 에지에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 방법 및 시스템에 대한 몇몇 예시적인 실시예들이 이제 기술될 것이다. 본 발명은 본 명세서에서 기술된 특정 세부사항 전부 또는 일부 없이도 실시될 수 있음이 본 기술 분야의 당업자에게 자명하다. Several exemplary embodiments of a method and system for manipulating plasma processing across an edge at the center of a substrate will now be described. It is apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without some or all of the specific details described herein.

기판의 중앙에서 에지에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 일 방식은 기판의 중앙 (130A) 으로부터 에지 (130B) 에 걸쳐서 상부 전극의 온도를 변화시키는 것이다. 기판의 중앙 (130A) 에서 에지 (130B) 에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 다른 방식은 기판의 중앙 (130A) 으로부터 에지 (130B) 에 걸쳐서 프로세스 가스 농도를 조작하는 것이다. One way of manipulating the plasma processing across the edge at the center of the substrate is to change the temperature of the top electrode from the center 130A of the substrate over the edge 130B. Another way of manipulating plasma processing across the edge 130B at the center 130A of the substrate is to manipulate the process gas concentration across the edge 130B from the center 130A of the substrate.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 챔버 (200) 이다. 도 2의 챔버는 각기 RF 주파수 f₁, f₂, f₃를 갖는 RF 전력 소스들 (220, 222 및 224) 을 포함하며, 이 RF 전력 소스들은 대응하는 매칭 네트워크들을 통해서 하단 전극 (108) 에 접속된다. 상부 전극 (201) 은, 스위치 (244) 및 매칭 네트워크 (246) 를 통해서, RF 주파수 f₄를 갖는 제 4 RF 전력 소스 (242) 에 접속된다.2 is a plasma chamber 200, in accordance with embodiments of the present invention. The chamber of FIG. 2 includes RF power sources 220, 222 and 224, each having RF frequencies f ₁ , f ₂ , f ₃ , which are connected to the bottom electrode 108 through corresponding matching networks. Connected. The upper electrode 201 is connected to the fourth RF power source 242 having the RF frequency f ₄ through the switch 244 and the matching network 246.

또한, 챔버는 상부 전극 (201) 을 매칭 네트워크 (246) 를 통해서 접지 접위 또는 RF 전력 소스 (242) 에 접속시키는 스위치 (244) 를 포함한다. 제 1 가열기 (218) 가 상부 전극 (201) 위에 위치하며, 제 2 가열기 (216) 가 접지 전극 (248) 위에 위치한다. 이 가열기들은 알루미늄 질화물 재료 층에 의해서 상부 전극 (201) 및 접지 전극으로부터 격리되지만, 다른 절연체들이 이러한 격리를 위해서 또한 사용될 수도 있다. 가열기 (216) 는 접지 전극의 외측 구역 내의 온도를 제어하고, 가열기 (218) 는 상부 전극 (201) 의 온도를 제어한다. 각 가열기는 기판 프로세싱 동작 동안에 독립적으로 턴 온 또는 턴 오프되도록 동작가능하다.The chamber also includes a switch 244 that connects the upper electrode 201 to a ground contact or RF power source 242 via a matching network 246. The first heater 218 is positioned above the upper electrode 201 and the second heater 216 is positioned above the ground electrode 248. These heaters are isolated from the top electrode 201 and the ground electrode by a layer of aluminum nitride material, although other insulators may also be used for this isolation. Heater 216 controls the temperature in the outer region of the ground electrode, and heater 218 controls the temperature of the upper electrode 201. Each heater is operable to be turned on or off independently during substrate processing operation.

상부 전극의 온도를 제어하는 것은 챔버의 응답을 조절하는데 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 온도를 제어하는 것은 온도가 신속하게 변할 수 있다는 한계를 갖는다. 따라서, 온도 제어는 챔버 내의 변화에 대한 저속 응답을 제공한다. 상부 전극 (201) 의 온도 제어를 사용하여서 각 기판-프로세싱 동작을 제어하는 것은 용이하지 않다. 또한, 챔버 (200) 내에서 실리콘 표면들에 인가될 수 있는 온도의 상한치가 존재한다.Controlling the temperature of the upper electrode can be used to adjust the response of the chamber. However, controlling this temperature has the limitation that the temperature can change quickly. Thus, temperature control provides a slow response to changes in the chamber. It is not easy to control each substrate-processing operation using temperature control of the upper electrode 201. In addition, there is an upper limit of the temperature that can be applied to the silicon surfaces within the chamber 200.

웨이퍼 프로세싱 장치는 시스템 제어기 (202), 상부 전극 전력 제어기 (206), 가열기 제어기 (208) 및 각기 주파수 f₁, f₂, f₃용 전력 제어기들 (210, 212 및 214) 을 더 포함한다. 시스템 제어기 (202) 는 챔버 상에서 수행되는 상이한 동작들에 대한 인스트럭션들을 포함하는 플라즈마 레시피 (204) 를 수신한다. 웨이퍼 프로세싱은 다수의 동작들로 수행될 수 있으며, 각 동작은 챔버 내의 상이한 설정사항들을 요구한다. 예를 들어서, 일 동작 시에, 모든 4 개의 RF 전력 소스들은 턴 온되는데 반해서, 다른 동작에서는, 오직 3 개, 또는 2 개 또는 1 개의 RF 전력 소스만이 턴 온된다.The wafer processing apparatus further includes a system controller 202, an upper electrode power controller 206, a heater controller 208 and power controllers 210, 212 and 214 for the frequencies f ₁ , f ₂ , f ₃ , respectively. System controller 202 receives a plasma recipe 204 that includes instructions for different operations performed on a chamber. Wafer processing may be performed in a number of operations, each operation requiring different settings within the chamber. For example, in one operation all four RF power sources are turned on, while in other operations only three, or two or one RF power sources are turned on.

레시피 (204) 에 기초하여서, 시스템 제어기는 어느 RF 소스들이 턴 온되거나 턴 오프되는지, 이들의 전압 및 전력 설정사항들, 스위치 (244) 설정사항, 가열기들 (216,218) 설정사항들, 챔버 내에서 사용되는 가스들, 챔버 상의 압력, 웨이퍼-프로세싱 동작 기간 등을 포함하는 챔버의 동작 파라미터들을 설정한다. 일 실시예에서, 시스템 제어기 (202) 는 상부 전극에 대한 전력 구성을 위한 인스트럭션들을 상부 전극 전력 제어기 (206) 에 전송하며, 이러한 인스트럭션들은 상부 전극을 RF 전력 또는 접지로 접속시키도록 스위치 (244) 를 설정하기 위한 인스트럭션들 및 RF 전력 소스 (242) 를 턴 온 또는 턴 오프시키기 위한 인스트럭션들 및 RF 전력 소스 (242) 에 대한 전력 레벨을 설정하기 위한 인스트럭션들을 포함한다.Based on recipe 204, the system controller determines which RF sources are turned on or off, their voltage and power settings, switch 244 settings, heaters 216, 218 settings, in the chamber. Set operating parameters of the chamber including gases used, pressure on the chamber, wafer-processing operation duration, and the like. In one embodiment, system controller 202 sends instructions for power configuration for the top electrode to top electrode power controller 206, which instructions switch 244 to connect the top electrode to RF power or ground. Instructions for setting the power and instructions for turning on or off the RF power source 242 and instructions for setting a power level for the RF power source 242.

시스템 제어기 (202) 는 상부 전극 (201) 의 온도를 조절하도록 가열기 제어기 (205) 와 인터페이싱한다. 가열기 제어기 (208) 는 상부 전극 (201) 의 온도를 제어하도록 가열기들 (216,218) 을 조절한다. 온도 센서 (미도시) 가 상부 전극의 하나 이상의 지점들에서 상부 전극 (201) 의 온도에 대한 정보를 가열기 제어기 (208) 에 제공한다. 이로써, 가열기 제어기 (208) 는 웨이퍼 프로세싱 동안에 목표 온도를 달성하기 위해서 가열기들을 턴 온 또는 턴 오프시킴으로써 상부 전극 (201) 상의 온도를 조절할 수 있다. System controller 202 interfaces with heater controller 205 to adjust the temperature of upper electrode 201. Heater controller 208 adjusts heaters 216 and 218 to control the temperature of upper electrode 201. A temperature sensor (not shown) provides the heater controller 208 with information about the temperature of the upper electrode 201 at one or more points of the upper electrode. As such, heater controller 208 may adjust the temperature on top electrode 201 by turning the heaters on or off to achieve a target temperature during wafer processing.

시스템 제어기 (202) 는 또한 전력 제어기들 (210, 212 및 214) 과 인터페이싱하며, 전력 제어기들은 대응하는 RF 전력 소스 (210, 222 또는 224) 가 턴 온 또는 턴 오프되는지를 조정하며, 해당 전력 소스가 턴 온되면, 그 전력 설정사항을 설정한다. 일 실시예에서, RF 전력 소스 (242) 의 주파수는 400 kHz이다. 다른 실시예에서, 이 주파수는 400 kHz 내지 2 MHz 범위이며, 또 다른 실시예에서는 이 주파수는 100 kHz 내지 10 MHz 범위이다. 몇몇 동작들에서, 3 개의 하단 RF 전력 소스들은 동시에 턴 온되지 않으며 이는 상단 RF 전력에서 보다 높은 주파수를 갖게 한다. 일 실시예에서, 상단 주파수 f₄는 챔버 상의 공진을 피하기 위해서 하단 주파수들 f₁, f₂, f₃과 상이하다. System controller 202 also interfaces with power controllers 210, 212, and 214, which control whether the corresponding RF power source 210, 222, or 224 is turned on or off, When is turned on, set its power settings. In one embodiment, the frequency of the RF power source 242 is 400 kHz. In another embodiment, this frequency is in the range of 400 kHz to 2 MHz, and in another embodiment this frequency is in the range of 100 kHz to 10 MHz. In some operations, the three bottom RF power sources are not turned on at the same time, which results in a higher frequency at the top RF power. In one embodiment, the upper frequency f ₄ is different from the lower frequencies f ₁ , f ₂ , f ₃ to avoid resonance on the chamber.

일 실시예에서, 챔버 내의 압력은 20 mTorr 내지 60 mTorr 값을 갖는다. 다른 실시예에서, 상단 전력 소스의 전압은 수백 볼트 (예를 들어서, 100 V 내지 2000 V 이상) 범위에 있을 수 있으며, 하단 전력 소스들의 전압은 6000 V 이상일 수 있다. 일 실시예에서, 전압은 1000 V이다. 다른 실시예에서, 상단 전력 소스의 전압은 100 V 내지 600 V 값을 가지며, 하단 전력 소스의 전압은 1000 V 내지 6000 V 값을 갖는다. 상단 챔버 및 하단 챔버 내의 압력은 10 mTorr 내지 500 mTorr 값을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 챔버는 15 mTorr 압력에서 동작한다.In one embodiment, the pressure in the chamber has a value between 20 mTorr and 60 mTorr. In another embodiment, the voltage of the top power source may be in the range of several hundred volts (eg, 100 V to 2000 V or more) and the voltage of the bottom power sources may be 6000 V or more. In one embodiment, the voltage is 1000 V. In another embodiment, the voltage of the top power source has a value of 100 V to 600 V and the voltage of the bottom power source has a value of 1000 V to 6000 V. The pressure in the upper chamber and the lower chamber may have a value of 10 mTorr to 500 mTorr. In one embodiment, the chamber is operated at 15 mTorr pressure.

도 2에 예시된 실시예는 예시적임이 주목된다. 다른 실시예들은 상이한 타입의 챔버들, 상이한 주파수들, 레시피에 기초한 챔버 구성에 대한 다른 타입의 조절, 챔버 내의 상이한 압력, 등을 사용할 수 있다. 예를 들어서, 일 실시예에서, 챔버는 CCP 플라즈마 챔버이다. 또한, 반도체 웨이퍼 프로세싱 장치 내의 상술한 모듈들 중 몇몇은 단일 모듈로 결합되거나, 단일 모듈의 기능이 복수의 모듈들에 의해서 수행될 수도 있다. 예를 들어서, 일 실시예에서, 전력 제어기들 (210, 212, 및 214) 은 시스템 제어기 (202) 내에 통합될 수 있지만, 다른 구성도 역시 가능하다. 도 2에 예시된 실시예는 한정적으로 해석되지 말고 예시적으로 해석되어야 한다.It is noted that the embodiment illustrated in FIG. 2 is exemplary. Other embodiments may use different types of chambers, different frequencies, different types of adjustments to the chamber configuration based on recipes, different pressures within the chamber, and the like. For example, in one embodiment, the chamber is a CCP plasma chamber. In addition, some of the above-described modules in the semiconductor wafer processing apparatus may be combined into a single module, or the function of a single module may be performed by a plurality of modules. For example, in one embodiment, the power controllers 210, 212, and 214 can be integrated into the system controller 202, although other configurations are also possible. The embodiment illustrated in FIG. 2 should be interpreted illustratively rather than restrictively.

이중 온도 존 상부 전극Dual temperature zone upper electrode

도 3a은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 챔버 (200) 의 에지 영역의 개략도이다. 상부 전극 (201) 은 기판 에지 영역 (130B) 위의 영역들 (312A) 위의 내측 가열기 (218) 에 열적으로 연결된다. 플라즈마 한정 구조체 (252) 는 기판 에지 영역 (130B) 을 넘어서 외측으로 연장된다. 플라즈마 한정 구조체 (252) 는 다수의 한정 링들 (254) 을 포함한다.3A is a schematic diagram of an edge region of a plasma chamber 200 in accordance with embodiments of the present invention. The upper electrode 201 is thermally connected to the inner heater 218 above the regions 312A above the substrate edge region 130B. The plasma confinement structure 252 extends outward beyond the substrate edge region 130B. The plasma confinement structure 252 includes a number of confinement rings 254.

기판 지지부 (140) 는 에지 링 (205) 을 포함한다. 에지 링 (205) 은 에지 링을 목표 에지 링 온도로 가열 또는 냉각할 수 있는 에지 링 온도 제어 메카니즘을 포함한다. 에지 링 (205) 은 기판 에지 영역 (130B) 에 인접하고 그 외측에 존재한다. 에지 링 (205) 은 에지 링 (307) 에 의해서 플라즈마로부터 전기적으로 분리된다. The substrate support 140 includes an edge ring 205. Edge ring 205 includes an edge ring temperature control mechanism that can heat or cool the edge ring to a target edge ring temperature. The edge ring 205 is adjacent to and outside of the substrate edge region 130B. Edge ring 205 is electrically separated from the plasma by edge ring 307.

플라즈마 한정 구조체 (252) 는 플라즈마 챔버의 상부 부분으로부터 하향 돌출된 돌출부 (310) 를 또한 포함한다. 이 돌출부 (310) 는 외측 가열기 (216) 에 열적으로 연결된다.The plasma confinement structure 252 also includes a protrusion 310 protruding downward from the upper portion of the plasma chamber. This protrusion 310 is thermally connected to the outer heater 216.

절연체 (250) 가 상부 전극 (201) 을 돌출부 (310) 로부터 그리고 내측 가열기 (218) 를 외측 가열기 (216) 로부터 전기적으로 그리고 열적으로 분리한다. 내측 가열기 (218) 는 상부 전극 (201) 을 제 1 목표 온도 T1 (즉, 내측 전극 온도) 로 가열할 수 있다. 외측 가열기 (216) 는 돌출부 (310) 를 제 2 목표 온도 T2 (즉, 외측 전극 온도) 로 가열할 수 있다. 마찬가지로, 에지 링 (205) 이 제 3 목표 온도 T3 (즉, 에지 링 온도) 로 가열될 수 있다. 기판 (130) 이 제 4 목표 온도 T4 (즉, 기판 온도) 로 가열될 수 있다. Insulator 250 electrically and thermally separates the upper electrode 201 from the protrusion 310 and the inner heater 218 from the outer heater 216. The inner heater 218 can heat the upper electrode 201 to a first target temperature T1 (ie, inner electrode temperature). The outer heater 216 can heat the protrusion 310 to the second target temperature T2 (ie, the outer electrode temperature). Similarly, the edge ring 205 can be heated to the third target temperature T3 (ie, edge ring temperature). The substrate 130 may be heated to the fourth target temperature T4 (ie, substrate temperature).

내측 영역 (312A) 및 외측 영역 (312B) 에서의 중성 분자들 (302) 및 이온들 (304) 의 밀도가 상대적 온도들 (T1, T2, T3 및 T4) 에 의해서 선택될 수 있다. 중성 분자들 (302) 은 에칭된 표면과 이온들 (304) 간의 반응성을 완충시킬 수 있다. 중성 분자들 (302) 은 상대적 온도들 (T1, T2, T3 및 T4) 의 열적 구배 시에 확산되고 이 상대적 온도들의 최저 온도 표면에 부착되는 경향이 있다. 중성 분자들 (302) 과 이온들 (304) 의 상대적 밀도가 에칭 레이트를 선택하도록 조작될 수 있다. The density of neutral molecules 302 and ions 304 in inner region 312A and outer region 312B may be selected by relative temperatures T1, T2, T3 and T4. Neutral molecules 302 can buffer the reactivity between the etched surface and the ions 304. Neutral molecules 302 tend to diffuse upon thermal gradient of relative temperatures T1, T2, T3 and T4 and attach to the lowest temperature surface of these relative temperatures. The relative density of neutral molecules 302 and ions 304 can be manipulated to select the etch rate.

예시적으로, T1 > T2이면, 중성 분자들 (302) 의 상대적 밀도는 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 상에서 외측 플라즈마 영역 (312B) 에 비해서 내측 플라즈마 영역 (312A) 내에서 증가할 수 있다. 이로써, 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 상에서 이온들 (304) 의 반응성이 감소한다. 이러한 감소된 이온들 (304) 반응성은 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 의 에칭 레이트가 그에 따라서 감소되게 한다.By way of example, if T1> T2, the relative density of neutral molecules 302 may increase in the inner plasma region 312A relative to the outer plasma region 312B on the edge region 130B of the substrate 130. . This reduces the reactivity of the ions 304 on the edge region 130B of the substrate 130. This reduced ions 304 reactivity cause the etch rate of the edge region 130B of the substrate 130 to be reduced accordingly.

마찬가지로, T2 > T1이면, 중성 분자들 (302) 의 상대적 밀도는 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 상에서 외측 플라즈마 영역 (312B) 에 비해서 내측 플라즈마 영역 (312A) 내에서 감소할 수 있다. 이로써, 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 상에서 이온들 (304) 의 반응성이 증가한다. 이러한 증가된 이온들 (304) 반응성은 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 의 에칭 레이트가 그에 따라서 증가되게 한다.Similarly, if T2> T1, the relative density of neutral molecules 302 may decrease in inner plasma region 312A as compared to outer plasma region 312B on edge region 130B of substrate 130. This increases the reactivity of the ions 304 on the edge region 130B of the substrate 130. This increased ions 304 reactivity causes the etch rate of the edge region 130B of the substrate 130 to be increased accordingly.

이로써, 각각의 플라즈마 영역들 (312A,312B) 내의 각각의 온도를 선택함으로써, 대응하는 에칭 레이트가 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 에서 증가하거나 감소할 수 있다. As such, by selecting respective temperatures within the respective plasma regions 312A and 312B, the corresponding etch rate may increase or decrease in the edge region 130B of the substrate 130.

도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른, 이온들 (304) 및 중성종들 (302) 의 밀도의 그래프 (350) 이다. 그래프 (350) 는 수평 축이 기판의 반경이며 수직 축이 이온들 (304) 및 중성종들 (302) 의 상대적 밀도이다.3B is a graph 350 of the density of ions 304 and neutral species 302, in accordance with embodiments of the present invention. Graph 350 shows that the horizontal axis is the radius of the substrate and the vertical axis is the relative density of ions 304 and neutral species 302.

도 3c는 본 발명의 실시예들에 따른, 기판 (130) 의 반경에 걸친 상대적 에칭 레이트들의 그래프 (370) 이다. 그래프 (370) 는 수평 축이 기판의 반경이며 다수의 에칭 반복의 에칭 레이트들이 수직 축에 나타난다.3C is a graph 370 of relative etch rates over a radius of the substrate 130, in accordance with embodiments of the present invention. Graph 370 shows that the horizontal axis is the radius of the substrate and the etch rates of multiple etch iterations are shown on the vertical axis.

기판 (130) 의 중앙 영역 (130A) 내에서, 이온들 (304) 및 중성종들 (302) 의 상대적 밀도는 대략적으로 동일하며, 대응하는 에칭 레이트는 기판의 이 동일한 부분에서는 대략적으로 동일하다.Within the central region 130A of the substrate 130, the relative densities of the ions 304 and the neutral species 302 are approximately the same, and the corresponding etch rate is approximately the same in this same portion of the substrate.

기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 으로 향하면, 상대적 밀도는 강하 라인 (drop-off line) (352) 에서 변하는 경향이 있다. 상술한 바와 같이, 상대적 온도들 (T1, T2, T3) 을 조작하는 것은 강하 라인 (352) 을 그래프 상에서 우측 또는 좌측으로 이동시킬 수 있다. 이상적으로는, 상술한 바와 같이, 상대적 온도들 (T1, T2, T3) 을 조작하는 것은 강하 라인 (352) 을 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 을 넘어서 우측으로 이동시킬 수 있다.Heading to the edge region 130B of the substrate 130, the relative density tends to change at the drop-off line 352. As mentioned above, manipulating the relative temperatures T1, T2, T3 may move the drop line 352 to the right or left on the graph. Ideally, as described above, manipulating the relative temperatures T1, T2, T3 may move the drop line 352 to the right beyond the edge region 130B of the substrate 130.

도 3d는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 챔버 상단의 일부의 개략도이다. 상단은 내측 가열기 (218), 외측 가열기 (216), 접지 전극 (248), 가스 분배 플레이트 (610) 및 절연체 플레이트 (382) (알루미늄 질화물 또는 다른 적합한 절연체) 를 포함한다. 가스 분배 플레이트 (610) 는 인가된 RF 신호를 가지며, 따라서 통상적인 써모커플들은 효과적으로 기능하기 위해서 필터 네트워크들을 필요로 한다. 이 때문에, 가스 분배 플레이트 (610) 의 온도를 모니터링하기 위해서 광학적 온도 센서 (384) 가 사용될 수 있다. 3D is a schematic diagram of a portion of a top of a plasma chamber, in accordance with embodiments of the present invention. The top includes an inner heater 218, an outer heater 216, a ground electrode 248, a gas distribution plate 610, and an insulator plate 382 (aluminum nitride or other suitable insulator). The gas distribution plate 610 has an applied RF signal, so conventional thermocouples require filter networks to function effectively. For this reason, an optical temperature sensor 384 can be used to monitor the temperature of the gas distribution plate 610.

광학적 온도 센서 (384) 는 가스 분배 플레이트 (610) 의 적합한 광학적 뷰 (optical view) 을 제공하는 임의의 배향 및 위치로 위치할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 광학적 온도 센서 (384) 는 절연체 플레이트 (382) 를 통해서 가스 분배 플레이트의 온도를 모니터링할 수 있다. 접지 전극 (248) 이 또한 플레이트 가열기를 포함할 수 있다.It is to be understood that the optical temperature sensor 384 can be positioned in any orientation and position that provides a suitable optical view of the gas distribution plate 610. Optical temperature sensor 384 may monitor the temperature of the gas distribution plate through insulator plate 382. Ground electrode 248 may also include a plate heater.

내측 가열기 (218), 외측 가열기 (216), 가열된 에지 링 (205) 및 정전 척 (140) 내의 가열 및 냉각 시스템들은 플라즈마 챔버 내에서 열적 램프 업 시간 (thermal ramp up time) 을 줄이도록 개별적으로 그리고 서로 조합하여서 사용될 수 있다. 내측 가열기 (218), 외측 가열기 (216), 가열된 에지 링 (205) 및 정전 척 (140) 내의 가열 및 냉각 시스템들은 플라즈마 프로세싱 동안에 통상적으로 플라즈마 챔버의 다양한 부분들에서 발생하는 중간의 부분적 냉각을 최소화하고 심지어 실질적으로 제거하도록 개별적으로 그리고 서로 조합하여서 사용될 수 있다. 이러한 중간의 부분적 냉각을 줄이거나 제거하는 것은 프로세싱 속도를 개선하며 플라즈마 챔버 내의 목표된 표면들에 걸쳐서 시간에 따라서 보다 일정한 온도로 플라즈마 챔버를 유지할 수 있다. 이러한 중간의 부분적 냉각을 줄이거나 제거하는 것은, 고온 스팟 (spot) 및 인터벌 (interval) 및 저온 스팟 및 인터벌이 챔버 내에 존재하는 생성물들에 의해서 다양한 가스들 및 플라즈마의 분압 (partial pressure) 에 영향을 줄 수 있기 때문에, 화학적 프로세스들의 일관성을 개선시킨다.The heating and cooling systems in the inner heater 218, the outer heater 216, the heated edge ring 205 and the electrostatic chuck 140 are individually to reduce thermal ramp up time in the plasma chamber. And in combination with each other. The heating and cooling systems in the inner heater 218, the outer heater 216, the heated edge ring 205 and the electrostatic chuck 140 provide for intermediate partial cooling that typically occurs in various parts of the plasma chamber during plasma processing. It can be used individually and in combination with each other to minimize and even substantially eliminate. Reducing or eliminating this intermediate partial cooling can improve processing speed and maintain the plasma chamber at a more constant temperature over time over the desired surfaces in the plasma chamber. Reducing or eliminating this intermediate partial cooling affects the partial pressure of various gases and plasma by products where hot spots and intervals and cold spots and intervals are present in the chamber. Improves the consistency of chemical processes.

도 4a는 본 발명의 실시예들에 따른, 이중 (dual) 온도 존 (zone) 상부 전극을 사용하여서 에지 에칭 레이트를 선택할 시에 수행되는 방법 동작들 (400) 을 예시하는 흐름도이다. 본 명세서에서 예시된 동작들은 예시적이며, 따라서 몇몇 동작들은 하위 동작들을 가질 수 있으며, 다른 실례에서는, 본 명세서에서 기술된 특정 동작들은 예시된 동작들에 포함되지 않을 수 있다. 이를 염두하고, 방법 및 동작들 (400) 이 이제 기술될 것이다.4A is a flow diagram illustrating method operations 400 performed in selecting an edge etch rate using a dual temperature zone top electrode, in accordance with embodiments of the present invention. The operations illustrated herein are exemplary, so some operations may have sub-operations, and in other instances, certain operations described herein may not be included in the illustrated operations. With this in mind, the method and operations 400 will now be described.

동작 (405) 에서, 플라즈마 (260) 가 플라즈마 챔버 (262) 내에서 생성된다. 동작 (410) 에서, 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트를 감소시킬지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트가 감소될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (415) 에서 계속된다. 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트가 감소되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (420) 에서 계속된다. In operation 405, plasma 260 is generated in plasma chamber 262. In operation 410, a query is made to determine whether to reduce the etch rate over the edge region 130B. If the etch rate over edge region 130B is to be reduced, the method operations continue at operation 415. If the etch rate over edge region 130B will not be reduced, the method operations continue at operation 420.

동작 (415) 에서, 온도 T1 및/또는 T4가 온도 T2 및 T3보다 높게 되게 조절되고, 이 방법 동작들은 동작 (430) 에서 계속된다. In operation 415, the temperature T1 and / or T4 is adjusted to be higher than the temperatures T2 and T3, and the method operations continue in operation 430.

동작 (420) 에서, 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트를 증가시킬지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트가 증가될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (425) 에서 계속된다. 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트가 증가되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (430) 에서 계속된다. At operation 420, a query is made to determine whether to increase the etch rate over edge region 130B. If the etch rate over edge region 130B is to be increased, the method operations continue at operation 425. If the etch rate over edge region 130B is not to be increased, then the method operations continue at operation 430.

동작 (425) 에서, 온도 T2 및/또는 T3가 온도 T1 및 T4보다 높게 되게 조절되고, 이 방법 동작들은 동작 (430) 에서 계속된다. In operation 425, the temperature T2 and / or T3 is adjusted to be higher than the temperatures T1 and T4, and the method operations continue in operation 430.

동작 (430) 에서, 에칭 프로세싱을 완료할지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 에칭 프로세스가 완료될 것이면, 이 방법 동작들은 종료될 수 있다. 에칭 프로세스가 완료되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 상술한 바와 같은 동작 (410) 에서 계속된다.At operation 430, a query is made to determine whether to complete the etching processing. If the etching process is to be completed, these method operations may end. If the etching process will not complete, the method operations continue at operation 410 as described above.

상부 전극 (201) 의 이중 존 온도 제어를 갖는 다른 양태는 상부 전극이 인가된 RF를 가지며 이로써 열이 상부 전극에서 생성되고 RF가 인가되지 않을 때에는 냉각되는 경우이다. 가열기들 (218,216) 이 상부 전극 (201) 의 이중 존 온도 제어를 제공하며 이로써 상부 전극 (201) 의 중앙 부분은 RF가 인가된 때에는 냉각되게 하고 RF가 인가되지 않은 때에는 가열되게 하여서 목표 설정점 온도가 유지되게 한다.Another aspect with dual zone temperature control of the top electrode 201 is where the top electrode has RF applied so that heat is generated at the top electrode and cooled when no RF is applied. The heaters 218, 216 provide dual zone temperature control of the upper electrode 201 such that the central portion of the upper electrode 201 is allowed to cool when RF is applied and is heated when RF is not applied to the target set point temperature. Is maintained.

본 발명의 다른 양태는 이중 존 온도 제어 상부 전극이 제공하기 위해서 (예를 들어서, 세정을 위해서) 전극 (201) 의 나머지 부분으로부터 제거가능한 상부 전극 (201) 의 비도전성 표면 (201A) 을 가질 수 있는 것이다. Another aspect of the invention may have a non-conductive surface 201A of the top electrode 201 removable from the rest of the electrode 201 for providing (eg, for cleaning) the dual zone temperature controlled top electrode. It is.

도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른, 상부 전극 (201) 의 설정점 온도 (set point temperature) 를 유지할 시에 수행되는 방법 동작들 (405) 을 예시하는 흐름도이다. 본 명세서에서 예시된 동작들은 예시적이며, 따라서 몇몇 동작들은 하위 동작들을 가질 수 있으며, 다른 실례에서는, 본 명세서에서 기술된 특정 동작들은 예시된 동작들에 포함되지 않을 수 있다. 이를 염두하고, 방법 및 동작들 (450) 이 이제 기술될 것이다.4B is a flow diagram illustrating method operations 405 performed upon maintaining a set point temperature of the top electrode 201, in accordance with embodiments of the present invention. The operations illustrated herein are exemplary, so some operations may have sub-operations, and in other instances, certain operations described herein may not be included in the illustrated operations. With this in mind, the method and operations 450 will now be described.

동작 (452) 에서, 플라즈마 (260) 가 플라즈마 챔버 (262) 내에서 생성된다. 동작 (454) 에서, RF 전력이 상부 전극 (201) 에 인가될지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. RF 전력이 상부 전극 (201) 에 인가될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (456) 에서 계속된다. RF 전력이 상부 전극 (201) 에 인가되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (458) 에서 계속된다. In operation 452, plasma 260 is generated in plasma chamber 262. In operation 454, a query is made to determine whether RF power is to be applied to the upper electrode 201. If RF power is to be applied to the upper electrode 201, the method operations continue at operation 456. If no RF power will be applied to the upper electrode 201, the method operations continue at operation 458.

동작 (456) 에서, 설정점 온도를 유지하도록 온도 T1이 감소되고, 이 방법 동작들은 동작 (460) 에서 계속된다. 동작 (458) 에서, 설정점 온도를 유지하도록 온도 T1이 증가되고, 이 방법 동작들은 동작 (460) 에서 계속된다. In operation 456, the temperature T1 is reduced to maintain the set point temperature, and the method operations continue in operation 460. In operation 458, the temperature T1 is increased to maintain the set point temperature, and the method operations continue in operation 460.

동작 (460) 에서, 에칭 프로세싱을 완료할지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 에칭 프로세스가 완료될 것이면, 이 방법 동작들은 종료될 수 있다. 에칭 프로세스가 완료되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 상술한 바와 같은 동작 (454) 에서 계속된다.At operation 460, a query is made to determine whether to complete the etching processing. If the etching process is to be completed, these method operations may end. If the etching process will not complete, the method operations continue at operation 454 as described above.

다중 존 가스 주입 상부 전극Multi Zone Gas Injection Top Electrode

기판의 중앙 (130A) 에서 에지 (130B) 에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 다른 방식은 기판의 중앙으로부터 에지에 걸쳐서 방사상으로 프로세스 가스 농도를 조절하는 것이다. 상부 전극 (501) 으로부터의 다중-존 가스 주입은 튜닝 가스 (tuning gas) (예를 들어서, 산소 가스 또는 다른 튜닝 가스) 가 기판 (130) 의 중앙으로부터 방사상 외측으로 상이한 존들 내로 주입되게 한다. 튜닝 가스는 기판 (130) 의 표면에서의 탄소/불소 비를 변화시키고 이로써 이온 밀도 및 이에 대응하는 에칭 레이트를 변화시킨다.Another way of manipulating plasma processing across the edge 130B at the center 130A of the substrate is to adjust the process gas concentration radially across the edge from the center of the substrate. Multi-zone gas injection from the top electrode 501 allows a tuning gas (eg, oxygen gas or other tuning gas) to be injected into different zones radially outward from the center of the substrate 130. The tuning gas changes the carbon / fluorine ratio at the surface of the substrate 130 thereby changing the ion density and corresponding etch rate.

본 명세서에서 기술되는 예시적인 실시예는 상부 전극 (501) 에서 3 개의 가스 주입 존들을 포함하지만, 3 개보다 많은 가스 존들 (예를 들어서, 4 개 또는 그 이상의 존들) 이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.While the exemplary embodiment described herein includes three gas injection zones at the top electrode 501, it should be understood that more than three gas zones (eg, four or more zones) can be used. do.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른, 다중 존 가스 주입 상부 전극 (501) 의 개략도들 (500, 550) 이다. 다중 존 가스 주입 상부 전극 (501) 은 가스 주입 존들 (502, 504, 506) 을 포함한다. 가스 주입 존들 (502, 504, 506) 은 동심이다.5A and 5B are schematic views 500, 550 of a multi-zone gas injection upper electrode 501, in accordance with embodiments of the present invention. Multi-zone gas injection upper electrode 501 includes gas injection zones 502, 504, 506. Gas injection zones 502, 504, 506 are concentric.

중앙 가스 주입 존 1 (502) 은 중앙 가스 공급 피드 (552) 를 갖는다. 동심 가스 주입 존들 (504, 506) 각각은 각각의 원주를 따라서 실질적으로 균일하게 분포된 각각의 가스 공급 피드들을 갖는다. 예시적으로, 가스 주입 존 2 (504) 은 4 개의 가스 공급 피드들 (554) 를 가지며, 이 피드들은 중앙 및 스포크 (central and spoke) 분포 매니폴드 (manifold) 에 의해서 공급된다. 마찬가지로, 가스 주입 존 3 (506) 은 8 개의 가스 공급 피드들 (556) 를 가지며, 이 피드들은 중앙 및 스포크 (central and spoke) 분포 매니폴드 (manifold) 에 의해서 공급된다. Central gas injection zone 1 502 has a central gas feed feed 552. Each of the concentric gas injection zones 504, 506 has respective gas feed feeds distributed substantially uniformly along each circumference. By way of example, gas injection zone 2 504 has four gas feed feeds 554, which are fed by a central and spoke distribution manifold. Similarly, gas injection zone 3 506 has eight gas feed feeds 556, which are fed by a central and spoke distribution manifold.

균일하게 분포된 가스 공급 피드들 (554, 556) 은 그들의 각각의 가스 주입 존들 (504,506) 내에서 정렬될 수 있다. 이와 달리, 균일하게 분포된 가스 공급 피드들 (554, 556) 은 그들의 각각의 가스 주입 존들 (504,506) 내에서 오프셋될 수 있다. 가스 공급 피드들 (554, 556) 의 개수는 각 가스 주입 존 (504,506) 에서 동일하거나 각 존에서 상이할 수 있다.Uniformly distributed gas supply feeds 554, 556 may be aligned in their respective gas injection zones 504, 506. Alternatively, the evenly distributed gas supply feeds 554, 556 can be offset within their respective gas injection zones 504, 506. The number of gas supply feeds 554, 556 may be the same in each gas injection zone 504, 506 or may be different in each zone.

가스 주입 존들 (502, 504, 506) 각각은 하나 이상의 동심 가스 배관 (plenum) 링들 (562, 564, 566) 을 포함할 수 있다. 동심 가스 배관 (plenum) 링들 (562, 564, 566) 은 각각의 가스 주입 존들 (502, 504, 506) 내에서 다수의 가스 채널들 (572, 574, 576) 에 의해서 서로 연통된다. 각각의 가스 주입 존들 (502, 504, 506) 은 상부 전극의 표면을 통해서 플라즈마 존 내로의 다수의 유출 포트들 (532, 534, 536) 을 포함한다.Each of the gas injection zones 502, 504, 506 may include one or more concentric gas plenum rings 562, 564, 566. Concentric gas plenum rings 562, 564, 566 are in communication with each other by a plurality of gas channels 572, 574, 576 in respective gas injection zones 502, 504, 506. Each gas injection zone 502, 504, 506 includes a plurality of outlet ports 532, 534, 536 into the plasma zone through the surface of the upper electrode.

도 5c는 본 발명의 실시예들에 따른, 다수의 가스 주입 존들 (502, 504, 506) 각각에서의 튜닝 가스 주입들의 효과의 그래프 (520) 이다. 그래프 (521) 는 가스 주입 존 1 (502) 내에 주입된 튜닝 가스의 효과이다. 그래프 (522) 는 가스 주입 존 2 (504) 내에 주입된 튜닝 가스의 효과이다. 그래프 (523) 는 가스 주입 존 3 (503) 내에 주입된 튜닝 가스의 효과이다. 5C is a graph 520 of the effect of tuning gas injections in each of multiple gas injection zones 502, 504, 506, in accordance with embodiments of the present invention. Graph 521 is the effect of tuning gas injected into gas injection zone 1 502. Graph 522 is the effect of tuning gas injected into gas injection zone 2 504. Graph 523 is the effect of tuning gas injected into gas injection zone 3 503.

그래프 (521) 를 참조하면, 가스 주입 존 1 (502) 내에 주입된 튜닝 가스는 가스 주입 존 2 (504) 및 가스 주입 존 3 (506) 내에서보다 가스 주입 존 1 (502) 에 걸쳐서 보다 일정하게 (consistently) 작용한다 (즉, 보다 선형적으로 예측가능하다). 그래프 (522) 를 참조하면, 가스 주입 존 2 (504) 내에 주입된 튜닝 가스는 가스 주입 존 1 (502) 또는 가스 주입 존 3 (506) 내에서보다 가스 주입 존 2 (504) 에 걸쳐서 보다 일정하게 (consistently) 작용한다. 그래프 (523) 를 참조하면, 가스 주입 존 3 (504) 내에 주입된 튜닝 가스는 가스 주입 존 1 (502) 또는 가스 주입 존 2 (504) 내에서보다 가스 주입 존 3 (506) 에 걸쳐서 보다 일정하게 (consistently) 작용한다. Referring to graph 521, the tuning gas injected in gas injection zone 1 502 is more consistent across gas injection zone 1 502 than in gas injection zone 2 504 and gas injection zone 3 506. Act consistently (ie, more linearly predictable). Referring to graph 522, the tuning gas injected in gas injection zone 2 504 is more constant across gas injection zone 2 504 than in gas injection zone 1 502 or gas injection zone 3 506. Works consistently. Referring to graph 523, the tuning gas injected in gas injection zone 3 504 is more constant across gas injection zone 3 506 than in gas injection zone 1 502 or gas injection zone 2 504. Works consistently.

도 5d 및 도 5e는 본 발명의 실시예들에 따른, 튜닝 가스 및 프로세스 가스의 상대적 밀도들의 그래프들 (580, 590) 이다. 튜닝 가스 (산소) 플로우 레이트를 증가시키면 이 플로우 레이트에 비례하여서 산소 라디칼들의 존재가 증가하게 된다. 프로세스 가스 (불소) 밀도가 실질적으로 일정한 동안이다. 프로세스 가스 (C4F8) 플로우 레이트를 증가시키면 산소 라디칼들의 상대적 밀도가 감소하게 된다. 프로세스 가스 라디칼 (불소) 은 실질적으로 프로세스 가스 플로우 레이트에 비례하여서 증가한다. 산소 라디칼의 상대적 밀도가 플라즈마 특성을 변화시키지 않으면서 폴리머 제거 정도를 제어한다. 프로세스 가스의 상대적 밀도는 낮은 체류 시간에서 효과도에 영향을 준다.5D and 5E are graphs 580, 590 of the relative densities of tuning gas and process gas, in accordance with embodiments of the present invention. Increasing the tuning gas (oxygen) flow rate increases the presence of oxygen radicals in proportion to this flow rate. While the process gas (fluorine) density is substantially constant. Increasing the process gas (C4F8) flow rate decreases the relative density of oxygen radicals. Process gas radicals (fluorine) increase substantially in proportion to the process gas flow rate. The relative density of the oxygen radicals controls the degree of polymer removal without changing the plasma properties. The relative density of the process gas affects the effectiveness at low residence times.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 다중 존 가스 주입 상부 전극 (501) 을 갖는 플라즈마 챔버 (600) 의 단면도이다. 플라즈마 챔버 (600) 의 단면도는 플라즈마 챔버의 상단 부분을 형성하는 다중-층 어셈블리를 예시한다. 다중 존 가스 주입 상부 전극 (501) 은 내측 전극 (201) 및 외측 전극 (310) 을 포함한다. 절연체 (250) 가 내측 전극 (201) 과 외측 전극 (310) 을 서로 분리시킨다. 절연체 (250) 는 석영 또는 몇몇 다른 적합한 절연성 재료일 수 있다. 내측 전극 (201) 및 외측 전극 (310) 은 인가된 서로 상이한 신호들을 가질 수 있다. 예시적으로, RF 신호가 내측 전극 (201) 에 인가되고 접지 또는 DC 전위가 외측 전극 (310) 에 인가될 수 있다.6 is a cross-sectional view of a plasma chamber 600 having a multi-zone gas injection top electrode 501, in accordance with embodiments of the present invention. The cross-sectional view of the plasma chamber 600 illustrates a multi-layer assembly forming the top portion of the plasma chamber. The multi-zone gas injection upper electrode 501 includes an inner electrode 201 and an outer electrode 310. An insulator 250 separates the inner electrode 201 and the outer electrode 310 from each other. Insulator 250 may be quartz or some other suitable insulating material. The inner electrode 201 and the outer electrode 310 may have different signals applied thereto. In exemplary embodiments, an RF signal may be applied to the inner electrode 201 and a ground or DC potential may be applied to the outer electrode 310.

내측 전극 (201) 은 가스 분배 플레이트 (610) 상에 분리가능하게 장착된다. 가스 분배 플레이트 (610) 는 프로세스 가스 및 튜닝 가스를 상부 전극 (501) 에 걸쳐서 분배한다. 가스 분배 플레이트 (610) 는 프로세스 가스 및 튜닝 가스를 균일하게 분배하기 위해서 분배 배관들 (562, 564, 566) 및 채널들 (572, 574, 576) 을 포함한다.The inner electrode 201 is detachably mounted on the gas distribution plate 610. The gas distribution plate 610 distributes the process gas and the tuning gas over the upper electrode 501. The gas distribution plate 610 includes distribution pipes 562, 564, 566 and channels 572, 574, 576 to uniformly distribute the process gas and tuning gas.

가스 분배 플레이트 (610) 는 절연체 플레이트 (612) 상에 장착된다. 절연체 플레이트 (612) 는 내측 전극 (201) 을 플라즈마 챔버 (600) 의 상단부를 형성하는 다른 층들로부터 전기적으로 절연시킨다. 가스 피드들 (552, 554, 556) 은 플라즈마 어레스터들 (arrestors) (620) 을 포함할 수 있다. 플라즈마 어레스터들 (arrestors) (620) 은 가스 피드들 (552, 554, 556) 내의 점화로부터 플라즈마를 방지한다. The gas distribution plate 610 is mounted on the insulator plate 612. The insulator plate 612 electrically insulates the inner electrode 201 from other layers forming the upper end of the plasma chamber 600. Gas feeds 552, 554, 556 may include plasma arresters 620. Plasma arresters 620 prevent plasma from ignition in gas feeds 552, 554, 556.

도 7a는 본 발명의 실시예들에 따른, 분배된 가스 공급 피드 (feed) (554, 556) 의 개략도이다. 분배된 가스 공급 피드 (feed) (554, 556) 중 하나 이상은 플라즈마 어레스터들 (arrestors) (620) 를 포함할 수 있다.7A is a schematic diagram of a dispensed gas feed feed 554, 556 in accordance with embodiments of the present invention. One or more of the dispensed gas feed feeds 554, 556 may include plasma arresters 620.

도 7b 내지 도 7f는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620,620') 의 개략도이다. 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620,620') 는 분배된 가스 피드들 (554, 556) 내에서의 점화로부터 플라즈마를 실질적으로 방지한다. 시일들 (seals) (702A, 702B) 이 가스 누설을 방지한다.7B-7F are schematic diagrams of plasma arresters 620, 620 ', in accordance with embodiments of the present invention. Plasma arresters 620, 620 ′ substantially prevent plasma from ignition in the dispensed gas feeds 554, 556. Seals 702A, 702B prevent gas leakage.

플라즈마 어레스터 (arrestor) (620) 는 이 플라즈마 어레스터의 외측 부분을 따라서 다수의 소형 튜브들 (750) 및 세로홈형 채널 (fluted channels) (752) 을 포함할 수 있다. 이 다수의 소형 튜브들 (750) 및 세로홈형 채널 (fluted channels) (752) 은 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620) 에 도달한 어떠한 플라즈마라도 소화시키도록 충분하게 작은 폭을 갖는다. 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620) 는 또한 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620) 에 도달한 어떠한 플라즈마라도 소화시키도록 지원할 수 있는 접지성 전극 (미도시) 을 포함할 수 있다.The plasma arrester 620 may include a number of small tubes 750 and fluted channels 752 along the outer portion of the plasma arrester. These many small tubes 750 and fluted channels 752 have a width small enough to extinguish any plasma that has reached the plasma arrester 620. The plasma arrester 620 may also include a grounded electrode (not shown) that can assist in extinguishing any plasma that has reached the plasma arrester 620.

다른 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620') 는 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620') 에 도달한 어떠한 플라즈마라도 소화시키도록 충분하게 작은 폭을 갖는 나선형 채널 (spiral channel) 을 형성하는 나선형 외측 코일 (760) 을 갖는다. 나선형 외측 코일 (760) 은 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620') 에 도달한 어떠한 플라즈마라도 소화시키도록 지원할 수 있도록 접지될 수 있다. 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620,620') 는 세라믹 재료 (예를 들어서, 알루미나 또는 유사한 재료) 로 구성될 수 있다.The other plasma arrester 620 'is formed of a spiral outer coil (spiral outer coil) that forms a spiral channel having a width small enough to extinguish any plasma reaching the plasma arrester 620'. 760). The helical outer coil 760 may be grounded to assist in extinguishing any plasma that has reached the plasma arrestor 620 ′. Plasma arresters 620 and 620 'may be composed of a ceramic material (eg, alumina or similar material).

도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 분포된 가스 존들 (502, 504, 506) 을 사용하여서 에지 에칭 레이트를 선택할 시에 수행되는 방법 동작들 (800) 을 예시하는 흐름도이다. 본 명세서에서 예시된 동작들은 예시적이며, 따라서 몇몇 동작들은 하위 동작들을 가질 수 있으며, 다른 실례에서는, 본 명세서에서 기술된 특정 동작들은 예시된 동작들에 포함되지 않을 수 있다. 이를 염두하고, 방법 및 동작들 (800) 이 이제 기술될 것이다.8 is a flowchart illustrating method operations 800 performed in selecting an edge etch rate using distributed gas zones 502, 504, 506, in accordance with embodiments of the present invention. The operations illustrated herein are exemplary, so some operations may have sub-operations, and in other instances, certain operations described herein may not be included in the illustrated operations. With this in mind, the method and operations 800 will now be described.

동작 (802) 에서, 플라즈마 (260) 가 플라즈마 챔버 (262) 내에서 생성된다. 동작 (804) 에서, 내측 가스 분배 존 1 (502) 에 걸친 에칭 레이트를 감소시킬지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 내측 가스 분배 존 1 (502) 에 걸친 에칭 레이트가 감소될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (806) 에서 계속된다. 내측 가스 분배 존 1 (502) 에 걸친 에칭 레이트가 감소되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (808) 에서 계속된다. In operation 802, plasma 260 is generated in plasma chamber 262. At operation 804, a query is made to determine whether to reduce the etch rate across inner gas distribution zone 1 502. If the etch rate across inner gas distribution zone 1 502 is to be reduced, the method operations continue at operation 806. If the etch rate over inner gas distribution zone 1 502 will not be reduced, the method operations continue at operation 808.

동작 (806) 에서, 튜닝 가스가 내측 가스 분배 존 1 (502) 내로 주입되고, 이 방법 동작들은 동작 (816) 에서 계속된다. In operation 806, tuning gas is injected into the inner gas distribution zone 1 502, and the method operations continue in operation 816.

동작 (808) 에서, 중간 가스 분배 존 2 (504) 에 걸친 에칭 레이트를 감소시킬지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 중간 가스 분배 존 2 (504) 에 걸친 에칭 레이트가 감소될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (810) 에서 계속된다. 중간 가스 분배 존 2 (504) 에 걸친 에칭 레이트가 감소되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (812) 에서 계속된다. In operation 808, a query is made to determine whether to reduce the etch rate across intermediate gas distribution zone 2 504. If the etch rate over intermediate gas distribution zone 2 504 will be reduced, the method operations continue at operation 810. If the etch rate over intermediate gas distribution zone 2 504 will not be reduced, the method operations continue at operation 812.

동작 (810) 에서, 튜닝 가스가 중간 가스 분배 존 2 (504) 내로 주입되고, 이 방법 동작들은 동작 (816) 에서 계속된다. In operation 810, tuning gas is injected into intermediate gas distribution zone 2 504, and the method operations continue in operation 816.

동작 (812) 에서, 외측 가스 분배 존 3 (506) 에 걸친 에칭 레이트를 감소시킬지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 외측 가스 분배 존 3 (506) 에 걸친 에칭 레이트가 감소될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (814) 에서 계속된다. 외측 가스 분배 존 3 (506) 에 걸친 에칭 레이트가 감소되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (816) 에서 계속된다. At operation 812, a query is made to determine whether to reduce the etch rate across outer gas distribution zone 3 506. If the etch rate across outer gas distribution zone 3 506 is to be reduced, the method operations continue at operation 814. If the etch rate across outer gas distribution zone 3 506 will not be reduced, the method operations continue at operation 816.

동작 (814) 에서, 튜닝 가스가 외측 가스 분배 존 3 (506) 내로 주입되고, 이 방법 동작들은 동작 (816) 에서 계속된다. In operation 814, tuning gas is injected into outer gas distribution zone 3 506, and the method operations continue in operation 816.

동작 (816) 에서, 에칭 프로세싱을 완료할지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 에칭 프로세스가 완료될 것이면, 이 방법 동작들은 종료될 수 있다. 에칭 프로세스가 완료되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 상술한 바와 같은 동작 (804) 에서 계속된다.At operation 816, a query is made to determine whether to complete the etching processing. If the etching process is to be completed, these method operations may end. If the etching process will not complete, the method operations continue at operation 804 as described above.

도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 컴퓨터 시스템 (900) 의 단순화된 개략도이다. 본 명세서에서 기술된 방법들은 통상적인 범용 컴퓨터 시스템과 같은 디지털 프로세싱 시스템을 사용하여서 수행될 수도 있음이 이해되어야 한다. 이와 달리, 오직 하나의 기능을 수행하도록 설계 또는 프로그래밍된 특정 목적의 컴퓨터들이 사용될 수도 있다. 컴퓨터 시스템은 버스 (910) 를 통해서 RAM (928), ROM (912) 및 대용량 저장 디바이스 (914) 로 접속되는 중앙 처리 유닛 (CPU) (904) 을 포함한다. 페이즈 제어 프로그램 (908) 은 RAM (928) 내에 상주하지만 또한 대용량 저장 디바이스 (914) 또는 ROM (912) 내에 상주할 수도 있다.9 is a simplified schematic diagram of a computer system 900 in accordance with embodiments of the present invention. It should be understood that the methods described herein may be performed using a digital processing system such as a general purpose computer system. Alternatively, special purpose computers may be used that are designed or programmed to perform only one function. The computer system includes a central processing unit (CPU) 904 that is connected to the RAM 928, the ROM 912, and the mass storage device 914 via the bus 910. Phase control program 908 resides in RAM 928 but may also reside in mass storage device 914 or ROM 912.

대용량 저장 디바이스 (914) 는 로컬 또는 원격일 수 있는, 고정 디스크 드라이브 또는 플로피 디스크 드라이브와 같은 영구 데이터 저장 디바이스를 나타낸다. 네트워크 인터페이스 (930) 는 네트워크 (932) 를 통한 접속을 제공하여서, 다른 디바이스들과의 통신을 가능하게 한다. CPU (904) 는 범용 프로세서, 특정 목적의 프로세서 또는 특정하게 프로그래밍된 로직 디바이스로 구현될 수 있음이 이해되어야 한다. 입출력 (I/O) 인터페이스는 상이한 주변부들과의 통신을 제공하며 CPU (904), ROM (912), RAM (928) 및 대용량 저장 디바이스 (914) 에 버스 (910) 를 통해서 접속된다. 샘플 주변부들은 디스플레이 (918), 키보드 (922), 커서 제어부 (924), 이동식 매체 디바이스 (934) 등을 포함한다.Mass storage device 914 represents a persistent data storage device, such as a fixed disk drive or a floppy disk drive, which can be local or remote. The network interface 930 provides a connection via the network 932 to enable communication with other devices. It should be understood that the CPU 904 may be implemented as a general purpose processor, special purpose processor, or specially programmed logic device. The input / output (I / O) interface provides communication with different peripherals and is connected via a bus 910 to the CPU 904, the ROM 912, the RAM 928, and the mass storage device 914. Sample peripherals include a display 918, a keyboard 922, a cursor control 924, a removable media device 934, and the like.

디스플레이 (918) 는 본 명세서에서 기술된 사용자 인터페이스들을 디스플레이하도록 구성된다. 키보드 (922), 커서 제어부 (924), 이동식 매체 디바이스 (934), 및 다른 주변부들은 명령 선택 시에 정보를 CPU (904) 로 전송하기 위해서 입출력 인터페이스 (920) 에 접속된다. 외부 디바이스들로의 데이터 및 이로부터의 데이터는 입출력 인터페이스 (920) 를 통해서 전송 및 수신될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 실시예들은 유선 기반 또는 무선 네트워크를 통해서 링크된 원격 프로세싱 디바이스들에 의해서 태스크들이 수행되는 분산형 컴퓨팅 환경들에서 실시될 수도 있다.Display 918 is configured to display the user interfaces described herein. The keyboard 922, the cursor control unit 924, the removable media device 934, and other peripherals are connected to the input / output interface 920 to send information to the CPU 904 upon command selection. It should be understood that data to and from external devices can be transmitted and received via the input / output interface 920. Embodiments may also be practiced in distributed computing environments where tasks are performed by remote processing devices that are linked through a wired or wireless network.

도 10a는 발명의 실시예들에 따른, 가열된 에지 링 (307) 의 개략도이다. 가열기 (205) 가 에지 링 (307) 을 가열하도록 선택적으로 포함될 수 있다. 10A is a schematic diagram of a heated edge ring 307, in accordance with embodiments of the invention. Heater 205 may optionally be included to heat edge ring 307.

도 10b 및 도 10c는 발명의 실시예들에 따른, 캠 록 (cam lock) (1010) 의 개략도들이다. 캠 록 (1010) 은 캠 록 샤프트 (1011) 및 캠 록 헤드 (1012) 를 포함한다. 캠 록 (1010) 은 정전 척 (140) 을 설비 플레이트 (1015) 에 고정하도록 래치 (1014) 와 결합된다.10B and 10C are schematic views of cam lock 1010, in accordance with embodiments of the invention. Cam lock 1010 includes a cam lock shaft 1011 and a cam lock head 1012. The cam lock 1010 is coupled with the latch 1014 to secure the electrostatic chuck 140 to the installation plate 1015.

도 10d 및 도 10e는 발명의 실시예들에 따른, 가열기들 (205) 로의 전기적 접속부들 (1020, 1022) 의 개략도들이다. 전기적 접속부들 (1020, 1022) 은 전력을 가열기들 (205) 에 접속시킨다. 캠 록들 (1010) 이 정전 척 (140) 을 설비 플레이트 (1015) 에 고정시킬 때에 전기적 접속부들 (1020, 1022) 은 가열기들 (205) 에 접속된다.10D and 10E are schematic diagrams of electrical connections 1020, 1022 to heaters 205, in accordance with embodiments of the invention. Electrical connections 1020 and 1022 connect power to heaters 205. Electrical connections 1020, 1022 are connected to heaters 205 when the cam locks 1010 secure the electrostatic chuck 140 to the installation plate 1015.

도 10f는 발명의 실시예들에 따른, 광학적 온도 센서 (1030) 의 개략도이다. 광학적 온도 센서 (1030) 는 에지 링 (307) 의 온도를 모니터링하고 이 온도 데이터를 시스템 제어기에 전송한다.10F is a schematic diagram of an optical temperature sensor 1030, in accordance with embodiments of the invention. Optical temperature sensor 1030 monitors the temperature of edge ring 307 and sends this temperature data to the system controller.

위의 실시예들을 염두하면서, 본 발명은 컴퓨터 시스템들 내에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터 구현형 동작들을 사용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 동작들은 물리적 정량들의 물리적 조작을 요구하는 것들이다. 통상적으로, 반드시 그러한 것은 아니지만, 이러한 정량들은 저장, 전달, 조합, 비교 및 이와 달리 조작될 수 있는 전기적 신호 또는 자기적 신호의 형태를 취할 수 있다. 또한, 수행되는 조작들은 생성, 식별, 결정 또는 비교와 같은 용어들로 또한 지칭된다.With the above embodiments in mind, it should be understood that the present invention may use various computer implemented operations involving data stored in computer systems. These operations are those requiring physical manipulation of physical quantities. Typically, but not necessarily, these quantities can take the form of electrical or magnetic signals that can be stored, transferred, combined, compared, and otherwise manipulated. In addition, the manipulations performed are also referred to in terms such as producing, identifying, determining, or comparing.

본 발명은 또한 컴퓨터 판독가능한 매체 상의 컴퓨터 판독가능한 코드 및/또는 로직으로서 실시될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 이후에 컴퓨터 시스템에 의해서 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터 판독가능 매체의 실례들은 하드 드라이브, NAS (network attached storage), 로직 회로들, ROM, RAM, CD-ROM, CD-RW, 자기 테이프, 및 다른 광학 데이터 저장 디바이스 및 비광학 데이터 저장 디바이스를 포함한다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 또한 컴퓨터 판독가능 코드가 배포되는 방식으로 저장 및 실행되도록 네트워크 접속된 컴퓨터 시스템들을 통해서 또한 배포될 수도 있다.The invention may also be embodied as computer readable code and / or logic on a computer readable medium. A computer readable medium is any data storage device that can store data that can thereafter be read by a computer system. Examples of computer readable media include hard drives, network attached storage (NAS), logic circuits, ROM, RAM, CD-ROM, CD-RW, magnetic tape, and other optical data storage devices and non-optical data storage devices. do. The computer readable medium may also be distributed via network connected computer systems such that the computer readable code is stored and executed in a manner in which the computer readable code is distributed.

위의 도면들에서 동작들에 의해서 표현된 인스트럭션들은 예시된 순서로 수행될 필요는 없으며 동작들에 의해서 표현되는 프로세싱 모두가 본 발명을 실시하는데 필요하지 않을 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 또한, 위의 도면들 중 임의의 도면에서 기술된 프로세스들은 또한 RAM, ROM 또는 하드 디스크 드라이브 중 임의의 것 또는 이들의 조합 내에 저장된 소프트웨어로 구현될 수도 있다.It should also be understood that the instructions represented by the operations in the above figures need not be performed in the order illustrated, and not all of the processing represented by the operations may be required to practice the invention. In addition, the processes described in any of the above figures may also be implemented in software stored in any of RAM, ROM, or hard disk drive, or a combination thereof.

전술한 발명은 이해의 명료성을 위해서 어느 정도 세부적으로 기술되었지만, 특정 변경 및 수정이 첨부된 청구범위 내에서 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이면서 비한정적으로 해석되어야 하며 본 발명은 본 명세서에서 주어진 세부사항들로 한정되지 않으며 첨부된 청구항의 범위 및 균등 범위 내에서 수정될 수 있다.While the foregoing invention has been described in some detail for clarity of understanding, it will be apparent that certain changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims. Accordingly, the present embodiments are to be interpreted as illustrative and not restrictive and the invention is not to be limited to the details given herein but may be modified within the scope and equivalents of the appended claims.

Claims

A method of adjusting the edge etch rate using a dual temperature zone upper electrode,
Generating a plasma in the plasma chamber;
Reducing the edge etch rate by increasing the inner upper electrode temperature to a temperature higher than the outer upper electrode temperature; And
Increasing the edge etch rate by reducing the inner upper electrode temperature to a temperature lower than the outer upper electrode temperature,
The inner upper electrode temperature increases when applying an RF signal to the inner upper electrode,
Maintaining the inner upper electrode at a set point temperature comprises: applying the RF signal to the inner upper electrode during a first period and simultaneously cooling the inner upper electrode during the first period; And stopping applying the RF signal to the inner upper electrode during a second period of time and simultaneously heating the inner upper electrode during the second period of time.

The method of claim 1,
The outer upper electrode temperature is measured in a plasma confinement structure,
And the plasma confinement structure extends outside the radius of a substrate support in the plasma chamber.

The method of claim 1,
Wherein the inner upper electrode temperature is measured opposite the substrate support in the plasma chamber.

The method of claim 1,
Reducing the edge etch rate further comprises increasing the substrate temperature to a temperature higher than the outer top electrode temperature.

The method of claim 1,
Increasing the edge etch rate further includes reducing the inner upper electrode temperature to a temperature lower than the edge ring temperature,
Wherein the edge ring is close to the outer periphery of the substrate support in the plasma chamber.

A method of adjusting the edge etch rate using a dual temperature zone upper electrode,
Generating a plasma in the plasma chamber;
Reducing the edge etch rate by increasing the inner upper electrode temperature to a temperature higher than the outer upper electrode temperature; And
Increasing the edge etch rate by reducing the inner upper electrode temperature to a temperature lower than the outer upper electrode temperature,
The inner upper electrode temperature is increased by applying an RF signal to the inner upper electrode when the plasma is generated,
Maintaining the inner upper electrode at a set point temperature comprises: applying the RF signal to the inner upper electrode during a first period and simultaneously heating the outer upper electrode during the first period; And stopping applying the RF signal to the inner upper electrode during a second period of time and simultaneously cooling the outer upper electrode during the second period of time.

The method of claim 6,
The outer upper electrode temperature is measured in a plasma confinement structure,
And the plasma confinement structure extends outside the radius of a substrate support in the plasma chamber.

The method of claim 6,
Wherein the inner upper electrode temperature is measured opposite the substrate support in the plasma chamber.

The method of claim 6,
Reducing the edge etch rate further comprises increasing the substrate temperature to a temperature higher than the outer top electrode temperature.