KR20070017989A - Dual frequency rf match - Google Patents

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Abstract

듀얼 주파수 캐소드들을 갖는 플라즈마 강화 반도체 처리 챔버들을 위한 듀얼 주파수 정합 회로가 제공된다. 상기 정합 회로는 공통 출력에 결합된 가변 분로들을 가진 2개의 정합 회로들을 포함한다. 상기 정합 회로는 동작 동안 독립적인 RF 소스들의 부하를 처리 챔버의 플라즈마의 부하로 조정한다.A dual frequency matching circuit for plasma enhanced semiconductor processing chambers with dual frequency cathodes is provided. The matching circuit includes two matching circuits with variable shunts coupled to a common output. The matching circuit adjusts the load of independent RF sources to the load of the plasma of the processing chamber during operation.

Description

듀얼 주파수 ＲＦ 정합{DUAL FREQUENCY RF MATCH}Dual Frequency RF Match {DUAL FREQUENCY RF MATCH}

본 발명은 일반적으로 반도체 기판 처리 시스템들에 관한 것으로서, 특히 단일 전극에 결합된 다수의 RF 소스들의 임피던스를 플라즈마의 임피던스에 정합(matching)시키기 위한 정합 회로들에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to semiconductor substrate processing systems, and more particularly to matching circuits for matching the impedance of multiple RF sources coupled to a single electrode to the impedance of the plasma.

플라즈마 강화 반도체 처리 챔버들은 집적 소자들의 제조에 폭넓게 사용된다. 대부분의 플라즈마 강화 반도체 챔버들에서, 다수의 무선 주파수(RF) 발생기들은 플라즈마를 형성 및 제어하는데 사용된다. 몇가지 플라즈마 강화 처리 챔버들은 다수의 소스들로부터 플라즈마에 전력을 결합시키는 단일 전극으로 RF 전력을 공급한다. 그러나, 이러한 실시예들에서, 각각의 RF 소스는 일반적으로 별도의 공급 구조물들(예, 별도의 RF 발생기, 정합 출력, 전극으로의 동축 케이블들 등)을 필요로 한다.Plasma enhanced semiconductor processing chambers are widely used in the manufacture of integrated devices. In most plasma enhanced semiconductor chambers, multiple radio frequency (RF) generators are used to form and control the plasma. Several plasma enhanced processing chambers supply RF power from multiple sources to a single electrode that couples power to the plasma. However, in these embodiments, each RF source generally requires separate supply structures (eg, separate RF generator, matched output, coaxial cables to the electrode, etc.).

따라서, 다수의 RF 소스들로부터 전극으로 RF 전력을 결합시키도록 단일 공급 구조를 이용하는 반도체 기판 처리를 위한 개선된 장치에 대한 필요성이 있다.Accordingly, there is a need for an improved apparatus for semiconductor substrate processing that uses a single supply structure to couple RF power from multiple RF sources to an electrode.

본 발명은 일반적으로 플라즈마 강화 반도체 처리 챔버에서 반도체 기판 처리에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 플라즈마 강화 반도체 처리 챔버에서 단일 공급부(feed)를 통해 2개의 RF 소스들을 전극에 결합시키기 위한 듀얼 주파수 가변 분로(shunt) 정합 회로이다.The present invention generally relates to semiconductor substrate processing in a plasma enhanced semiconductor processing chamber. More specifically, the present invention is a dual frequency variable shunt matching circuit for coupling two RF sources to an electrode via a single feed in a plasma enhanced semiconductor processing chamber.

상기에서 간단히 요약된 본 발명의 상술한 특징들, 장점들 및 목적들은 본 발명의 특정한 상세한 설명에서 첨부된 도면들에 도시된 그 실시예들을 참조로 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 도시하므로, 본 발명은 그 범주를 제한함이 없이 다른 동등한 효과적인 실시예들에 적용될 수 있음을 유의해야 한다.The above-mentioned features, advantages and objects of the present invention briefly summarized above can be understood with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings in the specific detailed description of the invention. However, it should be noted that the accompanying drawings show only typical embodiments of the present invention, so that the present invention can be applied to other equivalent effective embodiments without limiting its scope.

도 1은 본 발명의 RF 구조의 예시적인 블록도를 도시한다.Figure 1 shows an exemplary block diagram of the RF structure of the present invention.

도 2는 본 발명의 정합 회로의 일 실시예의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of one embodiment of a matching circuit of the present invention.

도 3a는 상보적인 주파수 성분들의 분로 가변으로 인한 조정 공간 시프팅을 도시하는 그래프이다.3A is a graph showing coordination spatial shifting due to shunt variation of complementary frequency components.

도 3b는 상보적인 주파수 성분들의 직렬 컴포넌트 가변으로 인한 조정 공간 시프팅을 도시하는 그래프이다.3B is a graph showing coordination spatial shifting due to the series component variation of complementary frequency components.

도 4는 본 발명의 가변 분로 정합 회로의 조정 공간을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing an adjustment space of the variable shunt matching circuit of the present invention.

도 5는 일 실시예의 듀얼 주파수 정합 회로를 갖는 플라즈마 강화 처리 챔버의 개념도를 도시한다.5 shows a conceptual diagram of a plasma enhanced processing chamber having a dual frequency matching circuit in one embodiment.

이해를 돕기 위해, 도면들에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하도록 가능한 동일한 참조 번호들이 사용되었다.For ease of understanding, the same reference numerals have been used where possible to indicate the same elements common to the figures.

도 1은 듀얼 주파수 가변 분로 정합 회로를 갖는 플라즈마 강화 반도체 처리 챔버의 간략화된 블록도를 도시한다. 본 발명에 따른 플라즈마 강화 처리 챔버(100)는 챔버(102), 2개의 RF 전원들(104, 106) 및 듀얼 주파수 정합 회로(108)를 포함한다. 챔버(102)는 전력공급되는 전극(110) 및 접지된 전극(112)을 포함한다. 듀얼 주파수 정합 회로(108)로부터의 단일 공급라인(114)은 RF 전원들(104, 106)을 전력공급되는 전극(110)에 전기적으로 결합시킨다. 챔버(102)는 종래의 플라즈마 강화 처리 챔버와 유사하다.1 shows a simplified block diagram of a plasma enhanced semiconductor processing chamber having a dual frequency variable shunt matching circuit. The plasma enhanced processing chamber 100 according to the present invention includes a chamber 102, two RF power supplies 104, 106 and a dual frequency matching circuit 108. Chamber 102 includes powered electrode 110 and grounded electrode 112. A single supply line 114 from the dual frequency matching circuit 108 electrically couples the RF power supplies 104, 106 to the powered electrode 110. Chamber 102 is similar to a conventional plasma enhanced processing chamber.

RF 전원들(104, 106)은 독립적인 주파수-조정 RF 발생기들이다. RF 전원들(104, 106)은 플라즈마의 특성들을 제어하기 위해 임의의 목표된 주파수에서 RF 전력을 챔버(102)에 제공하도록 구성될 수 있다. 두개의 주파수들은 동일한 플라즈마 특성을 제어하도록 선택되거나, 대안적으로 상이한 플라즈마 특성들을 제어하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, RF 전원들(104, 106) 중 하나는 플라즈마를 여기(excite)시키고 플라즈마에서 이온들을 분리시키도록 고주파 전력을 제공할 수 있으며, RF 전원들(104, 106) 중 다른 하나는 플라즈마 외피(sheath) 전압을 변조하도록 저주파 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, RF 전원(104)은 연속적인 전력 또는 펄스 전력의 5000W까지에서 약 12.8㎒ 내지 약 14.3㎒ 범위의 주파수를 일반적으로 생성할 수 있다. RF 전원(106)은 연속 전력 또는 펄스 전력의 5000W까지에서 약 1.8㎒ 내지 약 2.2㎒ 범위의 주파수를 일반적으로 생성할 수 있다. 다른 주파수들이 사용될 수 있다는 것이 고려된다.RF power supplies 104 and 106 are independent frequency-adjusted RF generators. RF power supplies 104, 106 may be configured to provide RF power to chamber 102 at any desired frequency to control the characteristics of the plasma. The two frequencies may be selected to control the same plasma characteristic or alternatively to control different plasma characteristics. For example, in one embodiment, one of the RF power supplies 104, 106 may provide high frequency power to excite the plasma and separate ions from the plasma, and the RF power supplies 104, 106. The other one can provide low frequency power to modulate the plasma sheath voltage. For example, in one embodiment, the RF power supply 104 may generally generate frequencies in the range of about 12.8 MHz to about 14.3 MHz at up to 5000 W of continuous power or pulse power. The RF power supply 106 may generally generate frequencies in the range of about 1.8 MHz to about 2.2 MHz at up to 5000 W of continuous or pulsed power. It is contemplated that other frequencies may be used.

듀얼 주파수 정합 회로(108)는 일반적으로 2개의 정합 부회로(sub-circuit) 들을 포함하며, 직렬 엘리먼트들은 고정되고 분로 엘리먼트들은 가변 임피던스를 접지에 제공한다. 정합 회로(108)는 2개의 개별 주파수들에서 독립적인 주파수 조정되는 RF 전원들(104, 106)에 연결되는 2개의 입력들을 포함하고, 공통의 RF 출력을 처리 챔버(102)에 제공한다. 정합 회로(108)는 RF 전원들(104, 106)의 임피던스(전형적으로 약 50Ω)를 챔버(102)의 임피던스에 정합시키도록 동작한다. 일 실시예에서, 2개의 정합 부회로들은 L-형 회로들이지만, π 및 T 형들과 같은 다른 공통적인 정합 회로 구성들이 사용될 수 있다.Dual frequency matching circuit 108 generally includes two sub-circuits, in which series elements are fixed and shunt elements provide a variable impedance to ground. The matching circuit 108 includes two inputs connected to RF power supplies 104 and 106 that are independent frequency tuned at two separate frequencies and provide a common RF output to the processing chamber 102. The matching circuit 108 operates to match the impedance of the RF power supplies 104, 106 (typically about 50 kΩ) to the impedance of the chamber 102. In one embodiment, the two matching subcircuits are L-type circuits, but other common matching circuit configurations such as π and T types may be used.

도 2는 듀얼 L-형 정합 토폴로지를 갖는 듀얼 주파수 정합 회로(108)의 일 실시예의 대표적인 회로도이다. 정합 회로(108)는 일반적으로 저주파 조정 제 1 부회로(202), 고주파 조정 제 2 부회로(204), 및 발생기 분리 부회로(206)를 포함한다. 제 1 부회로(202)는 가변 커패시터(C1), 인덕터(L1) 및 커패시터(C2)를 포함한다. 가변 커패시터(C1)는 2㎒ 전원으로부터 입력 단자들(210A, 210B)에 대해 분로되고, 인덕터(L1) 및 커패시터(C2)는 입력 단자들(210A, 210B)에서 공통 출력 단자(212)로 직렬 연결된다. 일 실시예에서, 가변 커패시터(C1)는 약 300pF 내지 약 1500pF으로 공칭적으로 가변될 수 있으며, 인덕터(L1)는 약 30μH이고, 커패시터(C2)는 약 300pF이다.2 is a representative circuit diagram of one embodiment of a dual frequency matching circuit 108 having a dual L-type matching topology. The matching circuit 108 generally includes a low frequency adjustment first subcircuit 202, a high frequency adjustment second subcircuit 204, and a generator isolation subcircuit 206. The first subcircuit 202 includes a variable capacitor C 1 , an inductor L 1 , and a capacitor C 2 . Variable capacitor C 1 is shunted to input terminals 210A and 210B from a 2 MHz power supply, and inductor L 1 and capacitor C 2 are common output terminals 212 at input terminals 210A and 210B. Is connected in series. In one embodiment, variable capacitor C 1 may be nominally variable from about 300 pF to about 1500 pF, inductor L 1 is about 30 μH, and capacitor C 2 is about 300 pF.

발생기 분리 부회로(206)는 3개의 인덕터들(L3, L4, L5)과 3개의 커패시터들(C5, C6, C7)을 갖는 사다리형(ladder) 토폴로지를 포함한다. 이러한 부회로는 2㎒ 신호가 13㎒ 전원에 결합되는 것을 차단하도록 조정된다. 인덕터(L5)는 입력 단자들(214A, 214B)에 대해 결합된다. 커패시터들(C7, C6, C5)은 입력 단자(214A)에서 13㎒ 조정 회로(204)에 대한 입력(216A)으로 직렬 연결된다. 인덕터들(L4, L3)은 커패시터들(C7, C6) 및 커패시터들(C6, C5)의 접합부로부터 각각 분로된다. 일 실시예에서, 인덕터들(L4, L5)은 약 2μH이고 인덕터(L3)는 약 1μH이다. 커패시터들(C6, C7)은 약 400pF이고, 커패시터(C5)는 약 800pF이다.Generator isolation subcircuit 206 includes a ladder topology having three inductors L 3 , L 4 , L 5 and three capacitors C 5 , C 6 , C 7 . This subcircuit is adjusted to block the 2 MHz signal from being coupled to the 13 MHz power source. Inductor L 5 is coupled to input terminals 214A and 214B. Capacitors C 7 , C 6 , C 5 are connected in series from input terminal 214A to input 216A to 13 MHz regulation circuit 204. Inductors L 4 , L 3 are shunted from the junctions of capacitors C 7 , C 6 and capacitors C 6 , C 5 , respectively. In one embodiment, the inductors L 4 , L 5 are about 2 μH and the inductor L 3 is about 1 μH. Capacitors C 6 , C 7 are about 400 pF, and capacitor C 5 is about 800 pF.

제 2 부회로(204)는 커패시터(C3), 인덕터(L2) 및 가변 커패시터(C4)를 포함한다. 가변 커패시터(C4)는 발생기 분리 부회로(206)로부터 입력 단자들(216A, 216B)에 대해 분로되고, 인덕터(L2) 및 커패시터(C3)는 입력 단자들(216A, 216B)에서 공통 출력 단자(212)로 직렬 연결된다. 일 실시예에서, 가변 커패시터(C4)는 약 400pF 내지 약 1200pF으로 공칭적으로 가변될 수 있고, 인덕터(L2)는 약 2.4μH이며, 커패시터(C3)는 약 67pF이다.The second subcircuit 204 includes a capacitor C 3 , an inductor L 2 , and a variable capacitor C 4 . Variable capacitor C 4 is divided from generator isolation subcircuit 206 to input terminals 216A, 216B, and inductor L 2 and capacitor C 3 are common at input terminals 216A, 216B. The output terminal 212 is connected in series. In one embodiment, variable capacitor C 4 may be nominally variable from about 400 pF to about 1200 pF, inductor L 2 is about 2.4 μH, and capacitor C 3 is about 67 pF.

전형적으로, 임피던스 정합을 위한 종래기술의 현재 상태에서, 직렬 및 분로 엘리먼트들은 가변되거나, 상기 엘리먼트들이 고정되고 전원 주파수가 가변되어 전원과 부하(예, 플라즈마) 사이의 임피던스 정합을 달성한다. 직렬 및 분로 엘리먼트들이 가변되면, 전원 주파수들 중 하나를 정합하기 위한 엘리먼트들은 다른 전원 주파수를 정합하기 위한 엘리먼트들에 나타나는 부하 임피던스에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b는 다른 주파수의 정합 엘리먼트들이 가변될 때 2㎒ 및 13㎒ 시프트에 대해 조정 공간(tune space)이 어떻게 가변되는지를 보여준다. 도 3a에서, 분로 컴포넌트들(예, 도 2의 커패시터들(C1, C4))은 다른 주파수의 조정 공간(중첩되는 라인들(302 및 304, 306 및 308)로 도시됨)에 거의 영향을 주지 않거나 전혀 영향을 주지 않음을 나타낸다. 그러나, 하나의 주파수 소스에 해당하는 직렬 컴포넌트(예, 도 2의 인덕터(L1) 및 커패시터(C2), 또는 인덕터(L2) 및 커패시터(C3))가 가변되는 경우, 다른 주파수에 대한 조정 공간이 시프트된다. 도 3b는 13㎒에서 직렬 컴포넌트를 가변시키는 효과를 도시한다. 13㎒ 직렬 컴포넌트가 가변될 때, 2㎒ 조정 공간이 시프트된다. 이것은 더 이상 중첩되는 않는 라인들(306, 308)에서 시프트에 의해 나타난다.Typically, in the current state of the art for impedance matching, the series and shunt elements are variable, or the elements are fixed and the power supply frequency is variable to achieve impedance matching between the power supply and the load (eg, plasma). If the series and shunt elements are variable, the elements for matching one of the power supply frequencies may affect the load impedance appearing in the elements for matching the other power supply frequencies. For example, FIGS. 3A and 3B show how the tune space varies for 2 MHz and 13 MHz shifts when matching elements of different frequencies are varied. In FIG. 3A, the shunt components (eg, the capacitors C 1 , C 4 of FIG. 2) have little influence on the coordination space of different frequencies (shown by overlapping lines 302 and 304, 306 and 308). It has no effect or no effect at all. However, if a series component corresponding to one frequency source (eg, inductor L 1 and capacitor C 2 , or inductor L 2 and capacitor C 3 of FIG. 2) is varied, The adjustment space for is shifted. 3B shows the effect of varying the serial component at 13 MHz. When the 13 MHz serial component is varied, the 2 MHz coordination space is shifted. This is indicated by the shift in lines 306 and 308 that no longer overlap.

도 1 및 도 2를 참조로 상술된 본 발명의 설계는 다른 주파수의 조정 공간에 바람직하지 않은 부작용 없이 분로 컴포넌트 조정에 의해 가변될 수 있는 정합 조정 공간을 형성한다. 결과적으로, 상보적인 주파수 조정 공간은 영향을 받지 않고, 제로 반영되는 전력 조정 공간이 넓은 임피던스 범위에 대해 달성될 수 있다.The design of the present invention described above with reference to FIGS. 1 and 2 forms a matching adjustment space that can be varied by shunt component adjustment without undesirable side effects on the adjustment space of other frequencies. As a result, the complementary frequency adjustment space is not affected, and zero reflected power adjustment space can be achieved for a wide impedance range.

예를 들어, 도 4는 도 2의 정합 회로(108)를 이용하여 나타낸 조정 공간의 그래프를 도시한다. 이러한 구성은 컴포넌트 값들이 프로세스 실행 이전에 설정되고 상기 값들이 전체 실행 동안 고정되는 고정된 정합 조건에 포함될 수 있거나, 회로(108)가 주파수/분로 자동조정 정합 구성으로 구현될 수 있으며, 여기서 발생 기의 주파수가 조정되어 정합 회로의 방위 조정 방향을 형성하고 가변 분로 컴포넌트들(커패시터들(C2, C4))은 방사형 조정 방향을 설정한다. 이러한 2개의 조정 메커니즘들(주파수 조정 및 분로 조정)은 조정 공간에서 수직 방향들로 동작되고, 자동 조정 알고리즘에 대한 적정 시간 응답이 주어진 최적 조건으로 독립적으로 조정할 수 있다. 상기와 같이, 이러한 형태의 조정은 조정불가능한 조건을 초래할 수 있는 2개의 시스템들간의 불안정한 피드백을 방지한다.For example, FIG. 4 shows a graph of the adjustment space represented using the matching circuit 108 of FIG. 2. Such a configuration may be included in a fixed matching condition in which component values are set prior to process execution and the values are fixed during the entire execution, or the circuit 108 may be implemented in a frequency / minute autonegotiation matching configuration, where the generator The frequency of is adjusted to form the orientation adjustment direction of the matching circuit and the variable shunt components (capacitors C 2 , C 4 ) set the radial adjustment direction. These two adjustment mechanisms (frequency adjustment and shunt adjustment) are operated in vertical directions in the adjustment space, and the appropriate time response to the automatic adjustment algorithm can be independently adjusted to the given optimum conditions. As noted above, this type of coordination prevents unstable feedback between the two systems that can result in an uncoordinated condition.

본 발명의 장점이 적용될 수 있는 플라즈마 강화 반도체 처리 챔버들의 예들은 이에 제한됨이 없이, 캘리포니아 산타 클레라의 어플라이드 머티어리얼스사로부터 이용가능한 eMax™, MXP®, 및 ENABLER™ 처리 챔버들을 포함한다. eMax™ 처리 챔버는 2000년 9월 5일 발행된 Shan 외의 미국특허 번호 6,113,731에 기술되어 있다. MXP® 처리 챔버는 1669년 7월 9일자로 발행된 Qian 외의 미국특허 번호 5,534,108 및 1997년 10월 7일 발행된 Pu 외의 미국특허 번호 5,674,321에 기술되어 있다. ENABLER™ 처리 챔버는 2003년 3월 4일 발행된 Hoffman 외의 미국특허 번호 6,528,751에 기술되어 있다.Examples of plasma enhanced semiconductor processing chambers to which the advantages of the present invention may be applied include, but are not limited to, eMax ™, MXP®, and ENABLER ™ processing chambers available from Applied Materials, Inc. of Santa Clara, California. The eMax ™ process chamber is described in US Pat. No. 6,113,731 to Shan et al., issued September 5, 2000. MXP® processing chambers are described in US Pat. No. 5,534,108 to Qian et al. Issued July 9, 1669 and US Pat. No. 5,674,321 to Pu et al. Issued October 7, 1997. The ENABLER ™ process chamber is described in US Patent No. 6,528,751 to Hoffman et al., Issued March 4, 2003.

도 5는 본 발명에 사용하기 적합한 용량성 결합되는 플라즈마 강화 처리 챔버(500)의 개념적인 부분 단면도를 도시한다. 일 실시예에서, 처리 챔버(500)는 접지된 챔버 몸체(502), 및 챔버 몸체(502)의 외부에 인접하게 배치된 적어도 하나의 코일 세그먼트(518)를 포함한다. 처리 챔버(500)는 또한 챔버 몸체(502)내에 배치되고 가스 입구(532)로부터 이격된 웨이퍼 지지 페디스털(516)을 포함한다. 웨이퍼 지지 페디스털(516)은 캐소드(527), 및 가스 입구(532) 아래에 기판(514)을 유지하기 위한 정전척(526)을 포함한다.5 shows a conceptual partial cross-sectional view of a capacitively coupled plasma enhanced processing chamber 500 suitable for use with the present invention. In one embodiment, the processing chamber 500 includes a grounded chamber body 502 and at least one coil segment 518 disposed adjacent the exterior of the chamber body 502. The processing chamber 500 also includes a wafer support pedestal 516 disposed within the chamber body 502 and spaced from the gas inlet 532. Wafer support pedestal 516 includes cathode 527 and an electrostatic chuck 526 for holding substrate 514 under gas inlet 532.

정전척(526)은 척 표면상에 기판을 홀딩하는 정전력을 전개하기 위한 DE 전원(520)에 의해 구동된다. 캐소드(527)는 듀얼 주파수 가변 분로 정합 회로(108)를 통해 한 쌍의 RF 바이어스 소스들(104, 106)에 결합된다. 바이어스 소스들(104, 106)은 일반적으로 약 50㎑ 내지 약 14.2㎒의 주파수를 가진 RF 신호와 약 0 내지 약 5000와트의 전력을 형성할 수 있다. 듀얼 주파수 가변 분로 정합 회로(108)는 RF 바이어스 소스들(104, 106)의 임피던스를 플라즈마 임피던스에 정합시킨다. 단일 공급부(114)는 2개의 소스들로부터 지지 페디스털(516)로 에너지를 결합시킨다.The electrostatic chuck 526 is driven by the DE power supply 520 for deploying the electrostatic force holding the substrate on the chuck surface. The cathode 527 is coupled to a pair of RF bias sources 104, 106 via a dual frequency variable shunt matching circuit 108. Bias sources 104 and 106 may form an RF signal having a frequency of about 50 Hz to about 14.2 MHz and about 0 to about 5000 watts of power. The dual frequency variable shunt matching circuit 108 matches the impedance of the RF bias sources 104, 106 to the plasma impedance. A single supply 114 couples energy from two sources to the support pedestal 516.

가스 입구(532)는 하나 이상의 노즐들 또는 샤워헤드를 포함할 수 있다. 가스 입구(532)는 특정 가스 분포 기울기를 이용하여 점화시 플라즈마(510)를 형성하는 다양한 가스들이 챔버 몸체(502)로 공급될 수 있도록 다수의 가스 분포 영역들을 포함할 수 있다. 가스 입구(532)는 지지 페디스털(516)에 대향하는 상부 전극(528)을 형성할 수 있다.Gas inlet 532 may include one or more nozzles or showerhead. The gas inlet 532 may include a plurality of gas distribution regions such that various gases forming the plasma 510 upon ignition using a particular gas distribution slope may be supplied to the chamber body 502. The gas inlet 532 may form an upper electrode 528 opposite the support pedestal 516.

동작시, 기판(514)은 처리 챔버(500)에 배치되고 정전척(526)에 의해 지지 페디스털(516)에 유지된다. 처리 가스는 가스 소스(508)에 의해 가스 입구(532)를 통해 챔버 몸체(502)로 도입된다. 미도시된 진공 펌프는 전형적으로 약 10 mTorr 내지 약 20 Torr의 동작 압력들에서 챔버 몸체(502) 내부의 압력을 유지한다.In operation, the substrate 514 is disposed in the processing chamber 500 and held by the support pedestal 516 by the electrostatic chuck 526. Process gas is introduced by the gas source 508 through the gas inlet 532 to the chamber body 502. An unshown vacuum pump typically maintains pressure inside the chamber body 502 at operating pressures of about 10 mTorr to about 20 Torr.

RF 소스(104)는 13.56㎒에서 약 5000W의 RF 전력을 듀얼 주파수 가변 분로 정합 회로(108)를 통해 캐소드(527)에 제공함으로써, 챔버 몸체(502) 내부에서 가스를 여기시키고 플라즈마(510)를 형성할 수 있다. RF 소스(106)는 듀얼 주파수 가변 분로 정합 회로(108)를 통해 약 2㎒의 주파수에서 약 5000W의 RF 전압을 캐소드(527)에 제공한다. RF 소스(106)는 기판을 자체적으로 바이어스시키고 플라즈마 외피를 변조시키는 바이어스 전력을 제공한다. 시간 주기 이후, 또는 특정 종점의 검출 이후, 플라즈마는 소멸된다.The RF source 104 provides approximately 5000 W of RF power at 13.56 MHz to the cathode 527 through the dual frequency variable shunt matching circuit 108 to excite gas within the chamber body 502 and excite the plasma 510. Can be formed. RF source 106 provides cathode 527 with an RF voltage of about 5000 W at a frequency of about 2 MHz through dual frequency variable shunt matching circuit 108. RF source 106 provides a bias power that biases the substrate itself and modulates the plasma envelope. After a period of time, or after the detection of a particular end point, the plasma disappears.

전술한 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시예에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가적인 실시예들이 그 기본 범주를 벗어남이 없이 안출될 수 있으며, 그 범주는 이하의 청구범위에 의해 결정된다.While the foregoing detailed description is directed to exemplary embodiments of the invention, other and further embodiments of the invention may be devised without departing from its basic scope, the scope of which is determined by the claims that follow. do.

Claims (16)

단일 전극에 결합된 한 쌍의 RF 소스들의 임피던스를 반도체 기판 처리 챔버의 플라즈마의 임피던스에 정합(matching)시키기 위한 장치로서,An apparatus for matching an impedance of a pair of RF sources coupled to a single electrode to an impedance of a plasma of a semiconductor substrate processing chamber, the apparatus comprising: 제 1 RF 소스에 의해 생성되는 제 1 RF 신호의 임피던스를 플라즈마의 임피던스에 정합시키기 위한 제 1 부회로(sub-circuit); 및A first sub-circuit for matching the impedance of the first RF signal generated by the first RF source to the impedance of the plasma; And 제 2 RF 소스에 의해 생성되는 제 2 RF 신호의 임피던스를 플라즈마의 임피던스에 정합시키기 위한 제 2 부회로 - 상기 제 2 부회로는 상기 전극에 결합된 공통 출력을 형성하기 위해 상기 제 1 부회로에 연결됨 -A second subcircuit for matching the impedance of the second RF signal generated by the second RF source to the impedance of the plasma, the second subcircuit being connected to the first subcircuit to form a common output coupled to the electrode; Connected- 를 포함하는 임피던스 정합 장치.Impedance matching device comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 부회로는 각각,The method of claim 1, wherein the first and second subcircuits are respectively: 적어도 하나의 고정된 세트의 직렬 컴포넌트들; 및At least one fixed set of serial components; And 접지에 연결된 적어도 하나의 가변 분로(shunt) 컴포넌트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.And at least one variable shunt component connected to ground. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 RF 소스의 정합 조정 공간은 상기 분로 컴포넌트들에 의해 제어가능한 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.3. The impedance matching device of claim 2, wherein the matching adjustment space of the first and second RF sources is controllable by the shunt components. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 RF 소스의 정합 조정 공간은 상기 제 1 및 제 2 RF 소스에 의해 각각 생성되는 신호의 제 1 주파수 및 제 2 주파수 중 적어도 하나를 가변시킴으로써 제어가능한 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.3. The method of claim 2, wherein the matching adjustment space of the first and second RF sources is controllable by varying at least one of the first and second frequencies of the signal generated by the first and second RF sources, respectively. An impedance matching device. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 RF 소스는 각각 50Ω의 출력 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.2. The impedance matching device of claim 1, wherein the first and second RF sources each have an output impedance of 50 kHz. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 부회로는 상기 처리 챔버에서 특정 프로세스를 수행하기 이전에 미리 결정된 구성으로 고정되는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.2. The impedance matching device of claim 1, wherein the first and second subcircuits are fixed in a predetermined configuration prior to performing a particular process in the processing chamber. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 RF 소스의 임피던스는,The method of claim 1, wherein the impedance of the first and second RF source, 상기 처리 챔버의 동작 동안 상기 제 1 및 제 2 부회로의 컴포넌트의 적어도 하나의 값을 가변시키는 단계; 또는Varying at least one value of a component of the first and second subcircuits during operation of the processing chamber; or 상기 제 1 및 제 2 RF 소스 중 적어도 하나의 주파수를 가변시키는 단계 중 적어도 하나에 의해 처리 동안 상기 처리 챔버의 임피던스에 정합될 수 있는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.And matching the impedance of the processing chamber during processing by at least one of varying frequencies of at least one of the first and second RF sources. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 RF 소스 중 하나로부터 공급되는 전력이 상기 제 1 및 제 2 RF 소스 중 다른 하나에 결합되는 것을 방지하기 위한 분리(isolation) 부회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.And an isolation subcircuit for preventing the power supplied from one of the first and second RF sources from being coupled to the other of the first and second RF sources. . 단일 전극에 결합된 한 쌍의 RF 소스들의 임피던스를 반도체 기판 처리 챔버의 플라즈마의 임피던스에 정합시키기 위한 장치로서,An apparatus for matching an impedance of a pair of RF sources coupled to a single electrode to an impedance of a plasma of a semiconductor substrate processing chamber, 제 1 세트의 고정된 직렬 컴포넌트들 및 접지로의 제 1 가변 분로를 갖고, 제 1 RF 소스에 결합되는 제 1 부회로; 및A first subcircuit having a first set of fixed series components and a first variable shunt to ground and coupled to the first RF source; And 제 2 세트의 고정된 직렬 컴포넌트들 및 접지로의 제 2 가변 분로를 갖고, 제 2 RF 소스에 결합되는 제 2 부회로 - 상기 제 2 부회로는 상기 전극에 결합되는 공통 출력을 형성하기 위해 상기 제 1 부회로에 연결됨 -A second subcircuit coupled to a second RF source having a second set of fixed series components and a second variable shunt to ground, the second subcircuit coupled to the electrode to form a common output; Connected to the 1st subcircuit- 를 포함하는 임피던스 정합 장치.Impedance matching device comprising a. 단일 전극에 결합된 한 쌍의 RF 소스들의 임피던스를 반도체 기판 처리 챔버의 플라즈마의 임피던스에 정합시키기 위한 장치로서,An apparatus for matching an impedance of a pair of RF sources coupled to a single electrode to an impedance of a plasma of a semiconductor substrate processing chamber, 적어도 제 1 전극을 포함하는 처리 챔버;A processing chamber comprising at least a first electrode; 제 1 RF 소스;A first RF source; 제 2 RF 소스; 및A second RF source; And 듀얼 주파수 정합 회로 - 상기 듀얼 주파수 정합 회로는,Dual Frequency Matching Circuit-The dual frequency matching circuit, 상기 제 1 RF 소스에 결합된 제 1 부회로; 및A first subcircuit coupled to the first RF source; And 상기 제 2 RF 소스에 결합되고, 상기 제 1 전극에 접속된 공통 출력을 형성하도록 상기 제 1 부회로에 연결된 제 2 부회로를 포함함 -A second subcircuit coupled to the second RF source and coupled to the first subcircuit to form a common output connected to the first electrode; 를 포함하는 임피던스 정합 장치.Impedance matching device comprising a. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 부회로는 각각,The method of claim 10, wherein the first and second subcircuits are respectively: 적어도 하나의 고정된 세트의 직렬 컴포넌트들; 및At least one fixed set of serial components; And 접지에 연결된 적어도 하나의 가변 분로 컴포넌트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.And at least one variable shunt component connected to ground. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 RF 소스의 정합 조정 공간은 상기 분로 컴포넌트들에 의해 제어가능한 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.12. The impedance matching device of claim 11, wherein the matching adjustment space of the first and second RF sources is controllable by the shunt components. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 RF 소스의 정합 조정 공간은 상기 제 1 및 제 2 RF 소스에 의해 각각 생성되는 신호의 제 1 주파수 및 제 2 주파수 중 적어도 하나를 가변시킴으로써 제어가능한 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.12. The method of claim 11, wherein the matching adjustment space of the first and second RF sources is controllable by varying at least one of the first and second frequencies of the signal generated by the first and second RF sources, respectively. An impedance matching device. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 부회로는 상기 처리 챔버에서 특정 프로세스를 수행하기 이전에 미리 결정된 구성으로 고정된 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.11. The impedance matching device of claim 10, wherein the first and second subcircuits are fixed in a predetermined configuration prior to performing a particular process in the processing chamber. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 RF 소스의 임피던스는,The method of claim 10, wherein the impedance of the first and second RF source, 상기 처리 챔버의 동작 동안 상기 제 1 및 제 2 부회로의 컴포넌트의 적어도 하나의 값을 가변시키는 단계; 또는Varying at least one value of a component of the first and second subcircuits during operation of the processing chamber; or 상기 제 1 및 제 2 RF 소스 중 적어도 하나의 주파수를 가변시키는 단계 중 적어도 하나에 의해 처리 동안 상기 처리 챔버의 임피던스에 정합되는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.And matching the impedance of the processing chamber during processing by at least one of varying frequencies of at least one of the first and second RF sources. 제 10 항에 있어서, 상기 듀얼 주파수 정합 회로는,The method of claim 10, wherein the dual frequency matching circuit, 상기 제 1 및 제 2 RF 소스 중 하나로부터 공급되는 전력이 상기 제 1 및 제 2 RF 소스 중 다른 하나에 결합되는 것을 방지하기 위한 분리 부회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 장치.And an isolation subcircuit for preventing the power supplied from one of the first and second RF sources from being coupled to the other of the first and second RF sources.
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