KR102308040B1 - Bcd 및 에칭 깊이 성능을 개선하기 위한 소스 rf 전력 분할 내부 코일 - Google Patents

Bcd 및 에칭 깊이 성능을 개선하기 위한 소스 rf 전력 분할 내부 코일 Download PDF

Info

Publication number
KR102308040B1
KR102308040B1 KR1020187000861A KR20187000861A KR102308040B1 KR 102308040 B1 KR102308040 B1 KR 102308040B1 KR 1020187000861 A KR1020187000861 A KR 1020187000861A KR 20187000861 A KR20187000861 A KR 20187000861A KR 102308040 B1 KR102308040 B1 KR 102308040B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coils
coil assembly
parallel
vertical section
forming
Prior art date
Application number
KR1020187000861A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180019159A (ko
Inventor
주이제 렌
롱핑 왕
존 씨. 파르
체단 망갈로르
피터 데몬트
파르티반 발라크리쉬나
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20180019159A publication Critical patent/KR20180019159A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102308040B1 publication Critical patent/KR102308040B1/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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • 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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • 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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • 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
    • H01J37/32651—Shields, e.g. dark space shields, Faraday shields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3341—Reactive etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3343—Problems associated with etching
    • H01J2237/3344—Problems associated with etching isotropy

Abstract

코일 조립체는 2개 또는 그 초과의 코일들을 포함하며, 2개 또는 그 초과의 코일들 각각은 제1 단부로부터 방사상으로 외측으로 제2 단부로 감기고, 2개 또는 그 초과의 코일들의 제1 단부들은 함께 결합되고, 그리고 2개 또는 그 초과의 코일들의 제2 단부들은 동일한 간격들로 포지셔닝된다. 또한, 코일 조립체를 포함하는 에칭 반응기, 및 에칭 반응기를 사용하여 트렌치를 형성하기 위한 방법이 제공된다.

Description

BCD 및 에칭 깊이 성능을 개선하기 위한 소스 RF 전력 분할 내부 코일
[0001] 본 개시내용의 실시예들은, 반도체 기판들을 프로세싱하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 개시내용의 실시예들은, MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 디바이스들 등의 제조에서 깊은 트렌치(deep trench) 및 비아(via) 에칭을 위해 반도체 프로세싱 챔버들에 라디오 주파수(RF; radio frequency) 전력을 제공하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 디바이스들과 같은 진보된 반도체 디바이스들에 대한 요구는, 프로세싱 장비 회사들에게 새로운 난제들을 유발하였다. 하나의 난제는, MEMS 구조들을 제조하는 데 활용되는 재료들의 효율적인 플라즈마 에칭에 적절한 장비를 제공하는 것이다. 예컨대, 에칭에 활용되는 프로세싱 장비는, 상업적으로 실행가능한 스케일로 MEMS 구조들을 성공적으로 제조하기 위해, 양호한 임계 치수(CD; critical dimension) 제어 및 마스크 선택성을 유지할 수 있어야 한다. 부가적으로, 광학 디바이스들에 대해 의도된 MEMS 구조들의 경우, 프로세싱 장비는, 성능 목표들을 달성하기 위해서는 충분히 매끄러운(smooth) 측벽들을 생성해야 한다.
[0003] 실리콘은 MEMS 구조들에 일반적으로 사용되는 재료이다. MEMS 제조를 위한 실리콘 에칭은 통상적으로, DRIE(deep reactive ion etch) 반응기(reactor)에서 수행된다. 통상적인 DRIE 반응기들은 일반적으로, 프로세싱 챔버들에서 가스 디스차지(discharge)들 또는 플라즈마를 여기(excite)시키고 반응성 이온들을 생성하기 위한 소스 RF 전력을 갖는다. 그러나, 종래의 DRIE 반응기들은, MEMS 디바이스들을 제조하기 위한 고 종횡비 패턴 에칭 프로세스들에서의 임계 치수의 균일성 및 에칭률의 균일성에 대한 증가된 요구들은 충족시킬 수 없다.
[0004] 따라서, 개선된 균일성을 갖는 반도체 프로세싱 챔버들에 대한 필요성이 존재한다.
[0005] 본 개시내용은 일반적으로, 프로세스 균일성을 달성하기 위한, 프로세싱 챔버에서의 전기장, 가스 유동, 및 열 분포의 대칭성을 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예는, 분할(split) 타입 내부 코일 조립체를 갖는 라디오 주파수 플라즈마 소스를 포함한다. 일 실시예에서, 분할 타입 내부 코일 조립체는 2개의 얽힌(intertwine) 코일들을 포함한다. 다른 실시예에서, 분할 타입 내부 코일 조립체는 돔(dome)을 형성하는 루프형(looped) 코일들을 포함한다.
[0006] 일 실시예는 코일 조립체를 제공한다. 코일 조립체는 2개 또는 그 초과의 코일들을 포함한다. 2개 또는 그 초과의 코일들 각각은 제1 단부로부터 방사상으로 외측으로 제2 단부로 감긴다. 2개 또는 그 초과의 코일들의 제1 단부들은 함께 결합된다. 2개 또는 그 초과의 코일들의 제2 단부들은 동일한 간격들로 포지셔닝된다.
[0007] 다른 실시예는 에칭 반응기를 제공한다. 에칭 반응기는, 프로세스 볼륨(volume)을 정의하는 챔버 바디(body), 및 챔버 바디 위에 배치되는 내부 코일 조립체를 포함한다. 내부 코일 조립체는 2개 또는 그 초과의 내부 코일들을 포함한다. 2개 또는 그 초과의 내부 코일들 각각은 제1 단부로부터 방사상으로 외측으로 제2 단부로 감긴다. 2개 또는 그 초과의 내부 코일들의 제1 단부들은 챔버 바디의 중심 축 근처에서 함께 결합된다. 2개 또는 그 초과의 코일들의 제2 단부들은 동일한 간격들로 포지셔닝된다.
[0008] 다른 실시예는 트렌치를 형성하기 위한 방법을 제공한다. 방법은, 에칭 반응기에 에칭제(etching agent)를 공급하는 단계, 및 서로 병렬로 연결된 2개 또는 그 초과의 코일들에 라디오 주파수 전력을 공급함으로써 에칭 반응기에서 플라즈마를 생성하는 단계를 포함한다. 2개 또는 그 초과의 코일들 각각은 제1 단부로부터 방사상으로 외측으로 제2 단부로 감긴다. 2개 또는 그 초과의 코일들의 제1 단부들은 함께 결합된다. 2개 또는 그 초과의 코일들의 제2 단부들은 동일한 간격들로 포지셔닝된다.
[0009] 본 개시내용의 상기 인용된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이러한 실시예들 중 일부가 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 하지만, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하며, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
[0010] 도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버의 개략적인 예시를 도시한다.
[0011] 도 2a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 라디오 주파수(RF) 소스의 개략적인 사시도이다.
[0012] 도 2b는, 도 2a의 라디오 주파수 소스의 코일 조립체의 개략적인 사시도이다.
[0013] 도 3a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 내부 코일 조립체의 개략적인 평면도이다.
[0014] 도 3b는, 도 3a의 내부 코일 조립체의 제1 코일의 평면도이다.
[0015] 도 3c는, 도 3a의 내부 코일 조립체의 제2 코일의 평면도이다.
[0016] 도 3d는, 도 3a의 내부 코일 조립체의 전기 회로의 개략적인 그래프이다.
[0017] 도 4a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 외부 코일 조립체의 개략적인 사시도이다.
[0018] 도 4b는, 도 4a의 외부 코일 조립체의 코일의 평면도이다.
[0019] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 대해 공통된 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 피쳐(feature)들은, 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있음이 고려된다.
[0020] 본 개시내용의 실시예들은, 반도체 프로세싱 챔버들에 RF 전력을 제공하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 개시내용의 실시예들은, 분할 타입 코일 조립체를 갖는 RF 전력 소스의 설계들에 관한 것이다. 분할 타입 코일 조립체는, 프로세스 챔버의 중심 축을 중심으로 대칭적으로 배열되는 2개 또는 그 초과의 코일들을 포함한다. 분할 타입 코일 조립체의 2개 또는 그 초과의 코일들 각각은, 중심 축 근처에 포지셔닝되는 제1 단부 및 프로세스 챔버의 에지(edge) 근처의 제2 단부로부터 감길 수 있다. 일 실시예에서, 분할 타입 코일 조립체는, 챔버 돔에 대해 등각(conformal)인, 얽힌 복잡한 형상의 코일 루프들을 형성한다. 일 실시예에서, 분할 타입 코일 조립체는, 내부 코일 조립체 및 외부 코일 조립체를 포함한다. 일 실시예에서, 분할 타입 코일 조립체의 각각의 코일은, 플라즈마 밀도의 독립적인 제어를 허용하도록 독립적으로 조정될 수 있다. 분할 타입 코일 조립체는, 프로세싱되는 전체 기판에 걸쳐 BCD(bottom critical dimension) 및 프로세스 균일성을 개선시킨다. 본 개시내용에 따른 분할 타입 코일 조립체는 또한, 원하지 않는 용량성 커플링(capacitive coupling)에 기인하는 디바이스들 및 프로세스 챔버 하드웨어에 대해 유발되는 부정적 영향들 및 에너제틱(energetic) 하전 입자들에 대한 전력 손실을 감소시키며, 이에 따라, 전력 효율성 및 하드웨어 신뢰성이 개선된다.
[0021] 도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 에칭 반응기(100)의 단면도이다. 일 실시예에서, 에칭 반응기(100)는 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 디바이스들 등을 제조하는 데 사용될 수 있다.
[0022] 에칭 반응기(100)는, 하부 챔버 바디(102), 및 하부 챔버 바디(102) 위에 배치되는 상부 챔버 바디(104)를 포함할 수 있다. 상부 챔버 바디(102) 위에 천장(ceiling)(106)이 배치될 수 있다. 천장(106)은 유전체 재료로 제조될 수 있다. 하부 챔버 바디(102), 상부 챔버 바디(104), 및 천장(106)은 프로세스 볼륨(108)을 인클로징(enclose)할 수 있다. 천장(106)은 편평할 수 있거나 다른 기하학적 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 천장(106)은 돔이다. 천장(106) 위에는 실드 조립체(110)가 배치될 수 있다.
[0023] 천장(106)과 실드 조립체(110) 사이에 RF 코일 조립체(112)가 배치될 수 있다. 일 실시예에서, RF 코일 조립체(112)는, 내부 코일 조립체(128) 및 외부 코일 조립체(130)를 포함할 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 내부 코일 조립체(120) 및 외부 코일 조립체(130) 중 적어도 하나는 병렬 연결들로 이루어진 2개 또는 그 초과의 코일들을 포함한다. RF 코일 조립체(112)는, 커넥터(connector)들(116, 118)을 통해 전력 소스(114)에 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, 커넥터들(116, 118)은, RF 전류들을 전도하기에 적절한 전도성 로드(rod)들일 수 있다. 실드 조립체(110) 및 전력 소스(114) 위에 외부 커버(134)가 배치될 수 있다. 전력 소스(114)는, RF 소스(138) 및 매칭 네트워크(136)를 포함할 수 있다.
[0024] 천장(106)은, RF 코일 조립체(112)에 인가되는 전력이, 에칭 반응기(100)의 프로세스 볼륨(108)에 배치된 가스들에 유도성으로 커플링되고 그 가스들을 에너자이징(energize)하여 그 내부에 플라즈마(132)를 유지할 수 있도록, RF 전력에 투과성이다. 통상적으로, RF 코일 조립체(112)에 인가되는 전력은 소스 전력으로 알려져 있다. 소스 전력은, 약 10 와트 내지 약 5000 와트 범위 내의 전력으로 약 12 MHz 내지 약 13.5 MHz 범위 내의 라디오 주파수에서 RF 소스(138)에 의해 제공될 수 있다. 소스 전력은 펄싱(pulse)될 수 있다.
[0025] 에칭 반응기(100)는, 에칭 반응기(100)에 커플링되는 가스 교환 시스템(124)을 포함할 수 있으며, 가스 교환 시스템(124)은, 상부 챔버 바디(104)의 내측 주변 또는 다른 적절한 위치에 포지셔닝된 노즐들(126)을 통해 프로세스 볼륨(108)에 프로세스 가스들 및/또는 다른 가스들을 제공한다. 가스 교환 시스템(124)은, 임의의 단일 가스 또는 가스들의 조합이 프로세스 볼륨(108)에 제공되는 것을 선택적으로 허용한다.
[0026] 에칭 반응기(100)는, 프로세스 볼륨(108) 내의 압력을 제어하기 위한 진공 펌프(120)를 포함할 수 있다. 에칭 반응기(100)는 또한, 펌프(120)와 프로세스 볼륨(108) 사이에 커플링되는 스로틀(throttle) 밸브(122)를 포함할 수 있다.
[0027] 에칭 반응기(100)는, 프로세스 볼륨(108) 내에 배치되는 기판 지지 조립체(140)를 더 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체(140)는, 프로세싱을 위해 기판(142)을 지지하도록 구성된다. 일 실시예에서, 기판 지지 조립체(140)는 바이어스 전극(144)을 포함할 수 있다. 바이어스 전극(144)은, 바이어스 매칭 네트워크(148)를 통해 바이어스 RF 소스(146)에 커플링될 수 있다. 바이어스 RF 전력이 바이어스 전극(144)에 인가될 수 있다. 바이어스 RF 전력은, 기판(142)의 표면으로의 플라즈마(132)의 플라즈마 종들의 전달을 향상시키도록 기능한다. 일 실시예에서, 바이어스 RF 전력은 5 MHz 미만의 주파수에 있을 수 있다. 바이어스 RF 전력은 최대 10,000 와트일 수 있다.
[0028] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, RF 코일 조립체(112)는 분할 타입 코일 조립체이다. 일 실시예에서, 내부 코일 조립체(128)는 2개 또는 그 초과의 코일들(128a, 128b)을 포함한다. 각각의 코일(128a, 128b)은, 중심 축(101)으로부터 방사상으로 외측으로 에칭 반응기(100)의 에지 구역을 향해 감긴다. 일 실시예에서, 코일들(128a, 128b)은, 서로 얽히고 천장(106)에 대해 등각인 원형 형상을 형성할 수 있다. 도 1에서, 천장(106)은 돔 형상을 갖고, 코일들(128a, 128b)은 천장(106) 위에 돔 형상을 형성한다. 대안적으로, 코일들(128a, 128b)은 편평한 천장 위에 평면 형상을 형성할 수 있다. 코일들(128a, 128b)은 서로 병렬로 연결될 수 있다. 코일들(128a, 128b)은, 연결부(116)와 외부 커버(134) 사이에 연결될 수 있다. 외부 커버(134)는 RF 접지에 연결된다. 일 실시예에서, 커넥터들(116)은, 대칭성을 획득하도록 중심 축(101) 근처에서 코일들(128a, 128b)과 결합된다.
[0029] 일 실시예에서, 외부 코일 조립체(130)는 2개 또는 그 초과의 코일들(130a, 130b, 130c)을 포함한다. 2개 또는 그 초과의 코일들(130a, 130b, 130c) 각각은 동일한 직경의 단일 권수(turn) 코일일 수 있다. 일 실시예에서, 코일들(130a, 130b, 130c)의 단부들은 균일한 RF 필드 생성을 가능하게 하기 위해 동일한 간격들로 배열될 수 있다. 각각의 코일(130a, 130b, 130c)은, 중심 축(101) 근처의 커넥터(118)로 연장되는 제1 단부, 및 에칭 반응기(100)의 에지 근처의 제2 단부를 가질 수 있다.
[0030] 일 실시예에서, 커넥터들(116, 118)은, 에칭 반응기(100)의 대칭성을 개선하기 위해 중심 축(101)을 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 예컨대, 각각의 커넥터(116, 118)는, 내부 코일 조립체(128) 및 외부 코일 조립체(130)와 연결되기 위한, 중심 축(101) 근처에 배치되는 수직 섹션, 및 전력 소스(114)를 향해 연장되는 수평 섹션을 포함할 수 있다. 커넥터들(116, 118)의 수평 섹션들은, 동일한 길이를 갖지만 서로에 대해 약 180 도인 동일한 수평 레벨에 있다.
[0031] 도 2a는, 에칭 반응기(100)의 라디오 주파수(RF) 소스의 개략적인 사시도이다. 코일 조립체(112)는 링(ring) 조립체(200)에 의해 고정될 수 있다. 링 조립체(200)는 베이스 링(202)을 포함할 수 있다. 베이스 링(202)에 복수의 내부 브래킷(bracket)들(204)이 부착될 수 있다. 복수의 내부 브래킷들(204)은, 베이스 링(202)으로부터 방사상으로 내측으로 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 내부 브래킷들(204)은 베이스 링(202)을 따라 고르게 분포될 수 있다. 내부 코일들(128a, 128b)은 내부 브래킷들(204)에 고정된다. 내부 브래킷들(204)은 내부 코일들(128a, 128b)의 권선(winding)을 유지한다.
[0032] 베이스 링(202)에 복수의 외부 브래킷들(206)이 부착될 수 있다. 복수의 외부 브래킷들(206)은 베이스 링(202)을 따라 고르게 분포될 수 있다. 외부 코일들(130a, 130b, 130c)은 외부 브래킷들(206)에 고정된다. 외부 브래킷들(206)은 외부 코일들(130a, 130b, 130c)의 권선을 유지한다.
[0033] 커넥터들(116, 118)을 적절한 포지션(in position)에 고정하기 위해 커넥터 브래킷들(208, 210)이 사용될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 커넥터들(116, 118)은 L-형상 로드들일 수 있다. 커넥터 브래킷들(208, 210)은, 커넥터들(116, 118)을 지지하고 그리고 커넥터들(116, 118)을 서로에 대해 실질적으로 대칭적이게 포지셔닝한다.
[0034] 일 실시예에서, 내부 코일 조립체(128) 및 외부 코일 조립체(130)는, 매칭 네트워크(136)를 통해 동일한 전력 소스(138)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 내부 코일 조립체(128)와 외부 코일 조립체(130) 사이의 전력 분포는, 프로세스 볼륨(108) 내에서 원하는 RF 전력 분포를 달성하도록 조정될 수 있다. 예컨대, 외부 코일 조립체(130)에 공급되는 전력은, 에지 구역 근처의 에칭률을 증가시키기 위해 증가될 수 있다.
[0035] 일 실시예에서, 커패시터(212a, 212b)가 각각 내부 코일(128a, 128b)과 직렬로 연결된다. 커패시터(212a, 212b)는 내부 코일(128a, 128b)과 RF 접지 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 커패시터(212a, 212b)는 고정 커패시터들일 수 있다. 다른 실시예에서, 커패시터(212a, 212b)는, 각각의 내부 코일(128a, 128b)을 통해 흐르는 RF 전류의 독립적인 조정을 허용하도록 독립적으로 조정가능한 가변 커패시터들일 수 있다.
[0036] 도 2b는, 커넥터들(116, 118)을 도시하지 않는 코일 조립체(112)의 개략적인 사시도이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 코일 조립체(112)의 중심 근처의 공통 포인트(214)에서 내부 코일들(128a, 128b)이 연결된다. 내부 코일들(128a, 128b)은 공통 포인트(214)에서 RF 소스에 연결된다. 유사하게, 외부 코일들(130a, 130b, 130c)은 공통 포인트(216)에서 연결된다. 외부 코일들(130a, 130b, 130c)은 공통 포인트(216)에서 RF 소스에 연결된다.
[0037] 도 3a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 내부 코일 조립체(128)의 개략적인 평면도이다. 도 3b는, 도 3a의 내부 코일 조립체의 제1 내부 코일(128a)의 평면도이다. 도 3c는, 도 3a의 내부 코일 조립체의 제2 내부 코일(128b)의 평면도이다. 제1 및 제2 내부 코일들(128a, 128b)은 동일한 길이를 가질 수 있다. 제1 및 제2 내부 코일들(128a, 128b)은 중심 단부(302a, 302b)로부터 외부 단부(304a, 304b)까지 동일한 형상으로 감길 수 있다. 제1 및 제2 내부 코일들(128a, 128b)은, 중심 단부들(302a, 302b)에서 결합되고 그리고 서로에 대해 180 도로 배치될 수 있다. 도 3a-3c에서, 각각의 내부 코일(128a, 128b)은 약 2개의 권수를 갖는다. 그러나, 내부 코일들(128a, 128b)은 프로세스 요건에 따라 적절한 양의 권수를 포함할 수 있다.
[0038] 제1 및 제2 내부 코일들(128a, 128b)은 실질적으로 대칭적인 패턴을 형성하며, 그에 따라, 단일 코일을 갖는 종래의 코일 조립체에 비해 내부 코일 조립체(128)의 균일성이 개선된다. 분할 코일 내부 코일 조립체(128)는 또한, 종래의 단일 코일 조립체들에 비해 플라즈마 효율성을 개선시킨다. 유도성 커플링 플라즈마 생성기의 효율성은 낮아질 수 있는데, 이는, 원하지 않는 용량성 커플링 및 구리에 대한 전력 손실 때문이다. 이론에 얽매이도록 의도되는 것은 아니지만, 구리에 대한 전력 손실의 양은 단일 코일의 길이에 비례한다. 원하지 않는 용량성 커플링의 양은 코일의 권수에 대해 이차식으로(quadratically) 증가한다. 예컨대, 2개 권수 코일에서의 용량성 커플링에 대한 전력 손실의 양은 단일 권수 코일의 손실의 양의 약 4배만큼 높다. 도 2a-2c에 도시된 각각의 내부 코일(128a, 128b)은 2개의 권수를 갖는 한편, 내부 코일 조립체(128)는 4개의 권수를 갖는다. 따라서, 분할 코일 타입 코일 조립체는, 코일 권수가 증가되게 함으로써, 용량성 커플링에 대한 부가적인 전력 손실을 유발함이 없이 균일성을 증가시킨다.
[0039] 도 3d는, 도 3a의 내부 코일 조립체(128)의 전기 회로의 개략적인 그래프이다. 가변 커패시터(212a, 212b) 각각은 복수의 병렬 커패시터들(306, 308, 310, 312)일 수 있다. 가변 커패시터(212a, 212b)에 대한 커패시턴스는 상이한 조합들의 커패시터들(306, 308, 310, 312)을 연결함으로써 조정될 수 있다.
[0040] 그렇지만, 내부 코일 조립체(128)는 2개의 내부 코일들을 포함한다. 본 개시내용에 따른 내부 코일 조립체는, 대칭적 패턴을 형성하는 2개 또는 그 초과의 코일들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 2개 또는 그 초과의 코일들은 동일한 길이를 가질 수 있고, 중심 단부로부터 외부 단부까지 동일한 형상으로 감길 수 있다. 2개 또는 그 초과의 코일들은, 2개 또는 그 초과의 코일들의 외부 단부들이 동일한 간격들의 각도들로 있도록, 중심 단부들에서 결합되고 그리고 상이한 각도들로 배치될 수 있다.
[0041] 도 4a는 외부 코일 조립체(130)의 개략적인 사시도이다. 도 4b는, 도 4a의 외부 코일 조립체(130)의 하나의 외부 코일(130a)의 평면도이다. 외부 코일 조립체(130)는, 대칭적 패턴으로 배열되는 3개의 외부 코일들(130a, 130b, 130c)을 포함한다. 외부 코일들(130a, 130b, 130c)은 동일한 길이를 가질 수 있다. 외부 코일들(130a, 130b, 130c)은 동일한 형상으로 감길 수 있다. 각각의 외부 코일(130a, 130b, 130c)은 전력 소스와 연결되기 위한 중심 단부(402)를 가질 수 있다. 외부 코일들(130a, 130b, 130c)은, 중심 단부들(402)에서 결합되고 그리고 서로에 대해 120 도로 배치될 수 있다. 각각의 외부 코일(130a, 130b, 130c)은 하나의 권수를 갖는 것으로 도 4a에 도시된다. 그러나, 각각의 외부 코일(130a, 130b, 130c)은 프로세스 요건들에 따라 임의의 적절한 권수를 가질 수 있다.
[0042] 본 개시내용의 실시예들은, 특히 깊은 트렌치 에칭 동안, 에칭 CD 균일성 및 에칭률 균일성을 개선시킨다. 에칭 반응기(100)는, 개선된 CD 및 에칭률 균일성들로 광범위한 애플리케이션들에서 트렌치들을 에칭하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 초접합(super junction) 에칭의 경우, 에칭 반응기(100)는, 약 50 미크론 내지 약 100 미크론의 깊이 및 약 0.5 미크론 내지 약 1.0 미크론의 폭을 갖는 트렌치들을 에칭하는 데 사용될 수 있다. 임계 치수의 균일성은 기판에 걸쳐 약 2 % 내지 약 3 %일 수 있다. 중심으로부터 에지까지의 에칭률 변동은 1 % 미만이다.
[0043] 에칭 반응기(100)는, 단일-페이즈 에칭 또는 순환적(cyclic) 에칭을 수행하는 데 사용될 수 있다. 단일-페이즈 에칭에서, 원하는 에칭 깊이에 도달할 때까지 하나 또는 그 초과의 에칭 가스가 지속적으로 프로세스 볼륨(108)으로 유동할 수 있다. 순환적 에칭에서, 에칭제 및 패시베이션제(passivation agent)가 펄스들로 교번하면서 프로세스 볼륨(108)으로 전달될 수 있다.
[0044] 일 실시예에서, 에칭 반응기(100)는 순환적 에칭 프로세스에 의해 실리콘을 에칭하는 데 사용될 수 있다. 위의 순환적 에칭 프로세스 동안, 프로세스 볼륨 내에 플라즈마를 생성하기 위해 RF 전력이 내부 코일 조립체(128) 및 외부 코일 조립체(130)에 제공될 수 있다.
[0045] 순환적 에칭 프로세스는, 불소-함유 가스를 프로세스 볼륨(108)에 제공하는 것을 포함한다. 적절한 불소-함유 가스들은 SF6, NF3, CF4, CHF3, ClF3, BrF3, IF3, 또는 이들의 유도체(derivative)들을 포함한다. 불소-함유 가스는 약 7 초 미만의 지속기간 동안 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 불소-함유 가스는 약 1 내지 3 초의 지속기간 동안 공급될 수 있다.
[0046] 순환적 에칭 프로세스는, 폴리머-형성 가스를 프로세스 볼륨(108)에 제공하는 것을 더 포함한다. 폴리머-형성 가스는 탄소-함유 가스, 이를테면 C4F8을 포함할 수 있다. 다른 적절한 폴리머-형성 가스들이 활용될 수 있다. 폴리머-형성 가스는 약 7 초 미만의 지속기간 동안 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 폴리머-형성 가스는 약 1 내지 3 초의 지속기간 동안 공급될 수 있다.
[0047] 일 실시예에서, 순환적 에칭 프로세스는, 에칭되는 피쳐의 최하부인 수평 표면들로부터 폴리머를 에칭하여 유동성-함유(flowing-containing) 가스로의 후속 에칭을 위해 실리콘 재료를 노출시키기 위해, 폴리머-형성 가스를 제공한 후 산소-함유 가스를 유동시키는 것을 더 포함한다.
[0048] 전술한 내용들이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.
Figure 112018003054870-pct00001

Claims (15)

  1. 코일 조립체로서,
    내부 코일 조립체; 및
    외부 코일 조립체
    를 포함하고,
    상기 내부 코일 조립체는:
    서로 얽히고 (interwined) 그리고 돔(dome) 형상을 형성하는 2개 또는 그 초과의 내부 코일들 ― 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들 각각은 제1 단부로부터 방사상으로 외측으로 제2 단부로 감기고, 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들의 제1 단부들은 병렬로 함께 연결되고, 그리고 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들의 제2 단부들은 동일한 간격들로 포지셔닝(position)됨 ―;
    상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들에 공통인 중심 축 상에 배치되는 수직 섹션을 갖는 제1 전도성 로드 ― 상기 수직 섹션은 병렬로 연결된 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들의 제1 단부들에 커플링됨 ―; 및
    2개 또는 그 초과의 커패시터들 ― 상기 2개 또는 그 초과의 커패시터들 각각은 상기 2개 또는 초과의 내부 코일들 중 대응하는 내부 코일에 직렬로 연결됨 ―
    을 포함하고,
    상기 외부 코일 조립체는:
    서로 얽히고 그리고 상기 돔 형상을 형성하는 2개 또는 그 초과의 외부 코일들 ― 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들 각각은 제1 단부로부터 방사상으로 외측으로 제2 단부로 감기고, 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들의 제1 단부들은 병렬로 연결되고, 그리고 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들의 제2 단부들은 동일한 간격들로 포지셔닝됨 ―; 및
    상기 중심 축에 인접하여 배치되는 수직 섹션을 갖는 제2 전도성 로드 ― 상기 수직 섹션은 병렬로 연결된 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들의 제1 단부들에 커플링됨 ―
    를 포함하는,
    코일 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들 각각은 동일한 길이를 갖는, 코일 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들 각각은 동일한 형상으로 감기는, 코일 조립체.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2개 또는 그 초과의 커패시터들 각각은, 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들 각각과 라디오 주파수(RF; radio frequency) 접지 사이에 연결되는, 코일 조립체.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 에칭 반응기(reactor)로서,
    프로세스 볼륨을 정의하는 챔버 바디 ― 상기 챔버 바디는 챔버 리드(lid)를 포함함 ―; 및
    상기 챔버 리드 위에 배치되는 코일 조립체
    를 포함하고,
    상기 코일 조립체는:
    내부 코일 조립체; 및
    외부 코일 조립체
    를 포함하고,
    상기 내부 코일 조립체는:
    서로 얽히고 그리고 돔 형상을 형성하는 2개 또는 그 초과의 내부 코일들 ― 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들 각각은 제1 단부로부터 방사상으로 외측으로 제2 단부로 감기고, 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들의 제1 단부들은 병렬로 연결되고, 그리고 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들의 제2 단부들은 동일한 간격들로 포지셔닝됨 ―; 및
    상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들에 공통인 중심 축 상에 배치되는 수직 섹션을 갖는 제1 전도성 로드 ― 상기 수직 섹션은 병렬로 연결된 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들의 제1 단부들에 커플링됨 ―
    를 포함하고,
    상기 외부 코일 조립체는:
    서로 얽히고 그리고 상기 돔 형상을 형성하는 2개 또는 그 초과의 외부 코일들 ― 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들 각각은 제1 단부로부터 방사상으로 외측으로 제2 단부로 감기고, 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들의 제1 단부들은 병렬로 연결되고, 그리고 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들의 제2 단부들은 동일한 간격들로 포지셔닝됨 ―; 및
    상기 중심 축 근처에 배치되는 수직 섹션을 갖는 제2 전도성 로드 ― 상기 수직 섹션은 병렬로 연결된 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들의 제1 단부들에 커플링됨 ―
    를 포함하는,
    에칭 반응기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 챔버 리드는 상기 돔 형상을 갖는, 에칭 반응기.
  14. 트렌치(trench)를 형성하기 위한 방법으로서,
    에칭 반응기에 에칭제(etching agent)를 공급하는 단계;
    코일 조립체 내에 라디오 주파수 전력을 공급함으로써 상기 에칭 반응기에서 플라즈마를 생성하는 단계 ― 상기 코일 조립체는:
    내부 코일 조립체; 및
    외부 코일 조립체
    를 포함하고,
    상기 내부 코일 조립체는:
    서로 얽히고 그리고 돔 형상을 형성하는 2개 또는 그 초과의 내부 코일들 ― 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들은 서로 병렬로 연결되고, 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들 각각은 제1 단부로부터 방사상으로 외측으로 제2 단부로 감기고, 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들의 제1 단부들은 병렬로 함께 연결되고, 그리고 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들의 제2 단부들은 동일한 간격들로 포지셔닝됨 ―; 및
    상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들의 상기 제1 단부들에 커플링된 수직 섹션을 갖는 제1 전도성 로드
    를 포함하고,
    상기 외부 코일 조립체는:
    서로 얽히고 그리고 상기 돔 형상을 형성하는 2개 또는 그 초과의 외부 코일들 ― 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들 각각은 제1 단부로부터 방사상으로 외측으로 제2 단부로 감기고, 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들의 제1 단부들은 병렬로 연결되고, 그리고 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들의 제2 단부들은 동일한 간격들로 포지셔닝됨 ―;
    병렬로 연결된 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들의 제1 단부들에 커플링된 수직 섹션을 갖는 제2 전도성 로드
    를 포함함 ―; 및
    상기 제1 전도성 로드를 통해 상기 내부 코일 조립체에 상기 라디오 주파수 전력을 공급하는 단계 ― 상기 코일 조립체에 상기 라디오 주파수 전력을 공급하는 단계는, 상기 2개 또는 그 초과의 내부 코일들에 커플링된 상기 제1 전도성 로드를 통하여 상기 내부 코일 조립체에 상기 라디오 주파수 전력을 공급하는 단계를 포함함 ―
    를 포함하는,
    트렌치를 형성하기 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들에 커플링된 상기 제2 전도성 로드를 통하여 상기 2개 또는 그 초과의 외부 코일들에 상기 라디오 주파수 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는,
    트렌치를 형성하기 위한 방법.
KR1020187000861A 2015-06-15 2015-06-15 Bcd 및 에칭 깊이 성능을 개선하기 위한 소스 rf 전력 분할 내부 코일 KR102308040B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2015/081502 WO2016201612A1 (en) 2015-06-15 2015-06-15 Source rf power split inner coil to improve bcd and etch depth performance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180019159A KR20180019159A (ko) 2018-02-23
KR102308040B1 true KR102308040B1 (ko) 2021-09-30

Family

ID=57544749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187000861A KR102308040B1 (ko) 2015-06-15 2015-06-15 Bcd 및 에칭 깊이 성능을 개선하기 위한 소스 rf 전력 분할 내부 코일

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10211030B2 (ko)
JP (1) JP6668384B2 (ko)
KR (1) KR102308040B1 (ko)
CN (1) CN107849694B (ko)
TW (1) TWI689006B (ko)
WO (1) WO2016201612A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11521828B2 (en) * 2017-10-09 2022-12-06 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma source
CN111785605A (zh) * 2020-06-23 2020-10-16 北京北方华创微电子装备有限公司 一种线圈结构及半导体加工设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005303053A (ja) 2004-04-13 2005-10-27 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5753044A (en) * 1995-02-15 1998-05-19 Applied Materials, Inc. RF plasma reactor with hybrid conductor and multi-radius dome ceiling
US5919382A (en) * 1994-10-31 1999-07-06 Applied Materials, Inc. Automatic frequency tuning of an RF power source of an inductively coupled plasma reactor
EP1301938A2 (en) * 2000-07-06 2003-04-16 Applied Materials, Inc. A plasma reactor having a symmetric parallel conductor coil antenna
US6694915B1 (en) * 2000-07-06 2004-02-24 Applied Materials, Inc Plasma reactor having a symmetrical parallel conductor coil antenna
US7096819B2 (en) * 2001-03-30 2006-08-29 Lam Research Corporation Inductive plasma processor having coil with plural windings and method of controlling plasma density
US6583572B2 (en) * 2001-03-30 2003-06-24 Lam Research Corporation Inductive plasma processor including current sensor for plasma excitation coil
JP4080793B2 (ja) * 2002-06-25 2008-04-23 ワイエイシイ株式会社 プラズマ処理装置
TWI313040B (en) * 2003-02-20 2009-08-01 Taiwan Semiconductor Mfg Etching method for forming deep trench.
CN101131893B (zh) * 2006-08-23 2011-12-07 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 电感耦合线圈及电感耦合等离子体装置
CN101136279B (zh) * 2006-08-28 2010-05-12 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 电感耦合线圈及电感耦合等离子体装置
WO2008065745A1 (fr) * 2006-11-28 2008-06-05 Samco Inc. Appareil de traitement au plasma
CN101211687B (zh) * 2006-12-30 2011-04-06 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 电感耦合线圈及应用该线圈的电感耦合等离子体装置
KR100963299B1 (ko) * 2008-01-15 2010-06-11 주식회사 유진테크 플라즈마 처리장치 및 방법
JP5231308B2 (ja) * 2009-03-31 2013-07-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR101202957B1 (ko) * 2010-10-19 2012-11-20 주성엔지니어링(주) 플라즈마 발생용 안테나 및 이를 포함하는 기판처리장치
CN103855459A (zh) * 2012-11-29 2014-06-11 细美事有限公司 等离子体天线以及具有该天线的用于产生等离子体的装置
CN105027269B (zh) * 2013-03-15 2018-01-12 应用材料公司 通过聚合物管理提高蚀刻系统的生产率

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005303053A (ja) 2004-04-13 2005-10-27 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10211030B2 (en) 2019-02-19
CN107849694A (zh) 2018-03-27
JP6668384B2 (ja) 2020-03-18
US20170200585A1 (en) 2017-07-13
TW201715606A (zh) 2017-05-01
CN107849694B (zh) 2020-03-31
WO2016201612A1 (en) 2016-12-22
JP2018524767A (ja) 2018-08-30
KR20180019159A (ko) 2018-02-23
TWI689006B (zh) 2020-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI713076B (zh) 電子束電漿反應器、在電子束電漿反應器中處理工作部件的方法以及利用在處理腔室中電子束電漿來源施行原子層蝕刻的方法
CN107564793B (zh) 电感耦合式等离子体(icp)反应器中的功率沉积控制
KR101155840B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 방법
JP4381908B2 (ja) 誘導性プラズマリアクター
CN105789010B (zh) 等离子体处理装置及等离子体分布的调节方法
TWI435664B (zh) 使用多頻率射頻電力之混合射頻電容性及電感性耦合電漿源及其使用方法
TWI303141B (en) A plasma processing apparatus and method for confining an rf plasma under very high gas flow and rf power density conditions
KR101504532B1 (ko) 플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치
KR20170026216A (ko) 이차 플라즈마 주입을 이용한 플라즈마 에칭 시스템들 및 방법들
JP4714309B2 (ja) プラズマ加工装置
KR20170125419A (ko) 무선 주파수 (ｒｆ) 접지 복귀 장치들
KR20110038150A (ko) 필드 강화 유도 결합 플라즈마 반응기
TW201508806A (zh) 等離子體處理裝置
KR102308040B1 (ko) Bcd 및 에칭 깊이 성능을 개선하기 위한 소스 rf 전력 분할 내부 코일
KR101030626B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 반응기 내에서 ｍ자 형상의 식각률프로파일을 제거하는 방법
US20040182319A1 (en) Inductively coupled plasma generation system with a parallel antenna array having evenly distributed power input and ground nodes
KR101680707B1 (ko) 점화 및 플라즈마 유지를 위한 일차 권선을 갖는 변압기 결합 플라즈마 발생기
CN105448633B (zh) 等离子体处理装置
KR101253297B1 (ko) 유도결합 플라즈마 안테나 및 이를 이용하는 플라즈마 처리장치
KR101200743B1 (ko) 다중 유도결합 플라즈마 처리장치 및 방법
KR101139829B1 (ko) 다중 가스공급장치 및 이를 구비한 플라즈마 처리장치
KR101176583B1 (ko) 플라즈마 발생기 및 플라즈마 에칭 장치
KR20140125337A (ko) 플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치
KR20040025309A (ko) 플라즈마 프로세스 챔버
KR101093601B1 (ko) 다중 용량 플라즈마 처리장치 및 방법

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