KR20140016895A - 사이드 코일을 포함하는 플라즈마 프로세싱 시스템, 및 상기 플라즈마 프로세싱 시스템과 관련된 방법 - Google Patents
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Abstract
플라즈마를 생성하여 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 플라즈마 프로세싱 시스템이 개시된다. 플라즈마 프로세싱 시스템은, 플라즈마를 개시하기 위한 천장부 코일 세트, 플라즈마의 분배에 영향을 미치기 위한 사이드 코일 세트 및 플라즈마를 가두기 위한 챔버 구조물을 포함한다. 챔버 구조물은 챔버 벽 및 유전체 부재를 포함한다. 유전체 부재는 천장부, 수직 벽 및 플랜지를 포함한다. 천장부는 수직 벽을 통해 플랜지에 연결되며, 수직 벽을 및 플랜지를 통해 챔버 벽에 연결된다. 천장부 코일 세트는 천장부 위에 배치된다. 사이드 코일 세트는 수직 벽을 둘러싼다. 수직 벽의 수직 내부 표면은 플라즈마에 노출되도록 구성된다. 수직 벽의 내부 표면은 수직 벽의 내부 표면보다 더 작다.
Description
본 발명은 플라즈마 프로세싱 시스템과 관련된 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 플라즈마 분배를 튜닝 (tuning) 하기 위한 코일을 포함하는 플라즈마 프로세싱 시스템과 관련된 것이다.
용량 결합 플라즈마 (CCP) 시스템 및 유도 결합 플라즈마 (ICP) 시스템과 같은 플라즈마 프로세싱 시스템은 웨이퍼 상에 디바이스를 제조하기 위해 다양한 산업에서 이용된다. 예를 들어, 이러한 산업은 반도체, 자기 판독/기록 및 저장, 광학 시스템 및 마이크로-전자기계 시스템 (MEMS) 산업을 포함할 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템은, 디바이스 피쳐가 웨이퍼 상에 형성될 수 있도록, 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 플라즈마를 생성하고 유지하여서 웨이퍼 상에 에칭 및/또는 증착을 수행할 수 있다. 현존하는 플라즈마 프로세싱 시스템에서 웨이퍼가 프로세싱될 때에, 웨이퍼의 중앙 부분 근처에의 또는 웨이퍼의 중앙 부분에의 플라즈마 밀도는 웨이퍼의 에지 부분 근처에의 또는 웨이퍼의 에지 부분에의 플라즈마 밀도보다 실질적으로 높을 수 있다. 그 결과, 플라즈마 프로세싱 레이트 (예를 들어, 에칭 레이트) 는 웨이퍼의 표면에 걸쳐 실질적으로 불균일하거나, 실질적으로 일관성이 없을 수 있으며, 제조 수율은 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예들은 플라즈마를 생성하여 적어도 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 플라즈마 프로세싱 시스템과 관련된 것이다. 플라즈마 프로세싱 시스템은, 웨이퍼를 지지하기 위한 척을 포함할 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 또한, 플라즈마를 가두는 (containing) 챔버 구조물을 포함할 수 있다. 챔버 구조물은 실린더형 챔버 벽을 포함할 수 있다. 챔버 구조물은 상기 실린더형 챔버 벽 위에 배치되며 실린더형 챔버 벽과 커플링되는 유전체 부재를 더 포함할 수 있다. 유전체 부재는, 척 상부에 배치되는 천장부 (top), 천장부에 연결되는 수직 벽, 및 수직 벽에 연결되는 플랜지를 포함할 수 있다. 천장부는 수직 벽을 통해 플랜지에 연결될 수 있다. 천장부는 수직 벽 및 플랜지를 통해 실린더형 챔버 벽에 연결될 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 또한 플라즈마의 생성을 개시하기 위해 천장부 위에 배치되는 천장부 코일 세트를 포함할 수 있다. 천장부의 수평 하부 표면은 웨이퍼가 상기 플라즈마로 프로세싱될 때에 플라즈마에 노출되도록 구성될 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 또한 플라즈마의 분배에 영향을 미치기 위해, 수직 벽을 둘러싸며 플랜지의 적어도 일부 상부에 배치되는 사이드 코일 세트를 포함할 수 있다. 수직 벽의 수직 내부 표면은 웨이퍼가 플라즈마로 프로세싱될 때에, 플라즈마에 노출되도록 구성되고 플라즈마의 적어도 일부를 가두도록 구성될 수 있다. 수직 벽의 내부 지름은 실린더형 챔버 벽의 내부 지름보다 더 작을 수 있다.
위의 요약 내용은 본 명세서에 개시된 본 발명의 많은 실시예들 중 오직 일부와 관련된 것이며, 본 명세서에 개시된 특허청구범위에 의해 달성되는, 본 발명의 목적 범위를 제한하려는 의도가 아니다. 본 발명의 이러한 특징들 및 다른 특징들은 이하의 도면을 참고하여, 그리고 이하의 본 발명의 상세한 설명에서 더 상세하게 개시될 것이다.
본 발명은 첨부된 도면들 내에서 예시적인 방법으로, 그리고 제한 없이 설명되며, 도면들 내에서 유사한 구성요소는 유사한 도면 부호를 사용하여 지칭된다.
도 1a는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템에서 이용하기 위한 두 개의 코일 세트 및 유전체 부재를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 1b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템에서 이용하기 위한, 유전체 부재, 복수의 튜브, 및 복수의 커플링 구성요소를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템에서 이용하기 위한, 유전체 부재, 복수의 튜브, 및 복수의 커플링 구성요소를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템 을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 플라즈마로 웨이퍼를 프로세싱하는 방법의 단계들을 도시하는 순서도이다.
도 1a는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템에서 이용하기 위한 두 개의 코일 세트 및 유전체 부재를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 1b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템에서 이용하기 위한, 유전체 부재, 복수의 튜브, 및 복수의 커플링 구성요소를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템에서 이용하기 위한, 유전체 부재, 복수의 튜브, 및 복수의 커플링 구성요소를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템 을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 플라즈마로 웨이퍼를 프로세싱하는 방법의 단계들을 도시하는 순서도이다.
첨부된 도면에 도시된 바와 같은 본 발명의 일부 실시예를 참고하여 본 발명이 이제 상세하게 개시될 것이다. 이하의 도면에서, 본 발명의 충분한 이해를 제공하기 위해 수많은 세부 사항이 구체적으로 개시된다. 그러나, 본 발명이 이러한 구체적인 설명의 일부 또는 전부 없이도 실행될 수 있다는 것은 본 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 다른 예에서, 본 발명을 불필요하게 모호하게 만들지 않기 위하여 익히 공지된 단계들 및/또는 구조들에 관해서는 상세하게 개시하지 않았다.
본 명세서의 이하에서 방법 및 기술을 포함하는 다양한 실시예가 개시된다. 본 발명이 본 발명에 따른 기술의 실시예들을 수행하기 위한 컴퓨터 판독가능한 명령어가 저장되는 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 제조 물품을 커버할 수도 있다는 것을 유념해야만 한다. 예를 들어, 컴퓨터 판독가능한 매체는 컴퓨터 판독가능한 코드를 저장하기 위한, 반도체, 광학-자기, 광학, 또는 다른 형태의 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 장치들을 커버할 수도 있다. 이러한 장치들은 본 발명의 실시예들과 관련된 업무를 수행하기 위해 전용 (dedicated) 및/또는 프로그램 가능한 회로를 포함할 수 있다. 이러한 장치의 예는 적절하게 프로그래밍 된 범용 컴퓨터 및/또는 전용 컴퓨팅 디바이스를 포함하며, 본 발명의 실시예들과 관련된 다양한 업무에 적합한 컴퓨터/컴퓨팅 디바이스 및 전용/프로그램 가능한 회로의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들은 플라즈마를 생성하여 적어도 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 플라즈마 프로세싱 시스템과 관련된 것이다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 웨이퍼를 지지하기 위한 척을 포함할 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 또한 플라즈마를 가두기 위한 챔버 구조물을 포함할 수 있다. 척 및 웨이퍼는 챔버 구조물 내부에 배치될 수 있다.
챔버 구조물은 실린더형 챔버 벽을 포함할 수 있다. 챔버 구조물은 실린더형 챔버 벽에 커플링되고 실린더형 챔버 벽 위에 배치되는 유전체 부재를 더 포함할 수 있다.
유전체 부재는 척 상부에 배치되는 천장부, 천장부에 연결되는 수직 벽 및 수직 벽에 연결되는 플랜지를 포함할 수 있다. 유전체 부재는 천장부 햇 (hat) 형태를 가질 수 있는데, 여기서 천장부는 원형 형태일 수 있으며, 수직 벽은 실린더 형태 또는 튜브 형태일 수 있고, 플랜지는 링-형태일 수 있다. 천장부는 수직 벽을 통해 플랜지에 연결될 수 있다. 추가로, 천장부는 수직 벽 및 플랜지를 통해 실린더형 챔버 벽에 연결될 수 있다. 유전체 부재는 일체형 (one-piece) 구조물일 수 있는데, 여기서 천장부, 수직 벽 및 플랜지는 유전체 부재의 일체 (integral) 부분들일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 천장부, 수직 벽 및 플랜지 중 하나 이상은 유전체 부재의 하나 이상의 부착 가능한 부분일 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템은 또한 플라즈마의 생성을 개시하기 위해 천장부의 상부에 배치되는 천장부 코일 세트를 포함할 수 있다. 천장부의 수평 하부 표면은 천장부 아래에 플라즈마를 가두어 웨이퍼를 프로세싱하기 위해 플라즈마에 노출되도록 구성될 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템은 또한, 특히 웨이퍼의 에지 근처에 및/또는 웨이퍼의 에지에 추가 이온을 생성하여 플라즈마를 보충하기 (및/또는 유지하기) 위해 플랜지의 적어도 일부 (예를 들어, 내부 부분) 의 상부에 배치되며 수직 벽을 둘러싸는, 사이드 코일 세트를 포함할 수 있다. 사이드 코일 세트는 천장부 코일 세트와는 별개로 전력 공급될 수 있다. 유리하게는, 사이드 코일 세트는 (특히 웨이퍼의 에지에의 및/또는 웨이퍼의 에지 근처에의) 플라즈마 분배에 영향을 미치기 위해 채용될 수 있으며, 그 결과 웨이퍼에 걸쳐 플라즈마 프로세싱 레이트를 최적화하고 튜닝할 수 있다.
(사이트 코일 세트의 위치와 관련되어 있을 수 있는) 수직 벽의 외부 지름은 실린더형 챔버 벽의 내부 지름보다 실질적으로 더 작을 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 플랜지의 내부 지름은 실린더형 챔버 벽의 내부 지름보다 실질적으로 작을 수 있다. 이에 따라, 사이드 코일 세트는 웨이퍼의 에지에 실질적으로 근접하게 배치될 수 있는데, 따라서, 사이드 코일 세트는 웨이퍼의 에지에의 및/또는 웨이퍼의 에지 부근에의 플라즈마 밀도를 튜닝하는데에 충분히 큰 영향을 미칠 수 있다.
추가로, 수직 벽의 내부 지름은 실린더 챔버 벽의 내부 지름보다 실질적으로 더 작을 수 있다. 따라서, (플라즈마에 노출되도록 구성되는) 수직 벽의 수직 내부 표면은 웨이퍼의 에지 근처에의 및/또는 웨이퍼의 에지에의 플라즈마 밀도를 바람직하게 유지하기 위해, 웨이퍼가 플라즈마로 프로세싱될 때에 웨이퍼의 에지에 인접한 공간에 플라즈마의 적어도 일부를 가둘 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템에 관한 앞서 언급된 구성을 이용하여, 웨이퍼의 에지에의 및/또는 웨이퍼의 에지 근처에의 플라즈마 밀도 (또는 이온 밀도) 가, 웨이퍼의 중앙에의 및/또는 웨이퍼의 중앙 근처에의 플라즈마 밀도와 비교될 수 있는 바람직한 수준으로 유지될 수 있다. 유리하게는, 실질적으로 균일한 플라즈마 프로세싱 레이트 (예를 들어, 증착 및/또는 에칭 레이트) 가 웨이퍼에 걸쳐 제공될 수 있으며, 바람직한 제조 수율이 달성될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예는 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 플라즈마로 웨이퍼를 프로세싱하는 방법과 관련된 것이다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 플라즈마를 가두기 위한 챔버 구조물을 포함할 수 있다. 챔버 구조물은 실린더형 챔버 벽을 포함할 수 있다. 챔버 구조물은 실린더형 챔버 벽과 커플링되며 실린더형 챔버 벽 상부에 배치되는 유전체 부재를 더 포함할 수 있다. 유전체 부재는 제 1 구성요소 및 제 2 구성요소를 포함할 수 있다. 제 2 구성요소는 제 1 구성요소에 연결될 수 있으며 제 1 구성요소와 실질적으로 수직을 이룰 수 있다.
상기 방법은, 유전체 부재의 제 1 구성요소 상부에 배치되는 천장부 코일 세트를 이용하여 챔버 구조물 내부에 플라즈마를 개시하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 개시하는 단계는 제 1 주파수의 제 1 신호 (예를 들어, 제 1 전력) 를 천장부 코일 세트에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 주파수는 플라즈마의 생성을 개시하기에 충분히 높을 수 있다. 예를 들어, 제 1 주파수는 13.56 MHz의 무선 주파수일 수 있다.
상기 방법은 또한, 플라즈마를 개시하는 단계 이후에, 추가 이온을 생성하여 (특히 웨이퍼의 에지에 및/또는 웨이퍼의 에지 근처에) 플라즈마를 보충하기 위해 제 2 구성요소를 둘러싸는 사이드 코일 세트를 이용하여서, 플라즈마 프로세싱 균일성을 개선하기 위해 플라즈마 분배에 영향을 미치는 단계를 포함할 수 있다. 제 2 주파수의 제 2 신호 (예를 들어, 제 2 전력) 가 추가 이온을 생성하기 위해 사이드 코일 세트에 공급될 수 있다. 추가 차폐 배열체에 대한 필요 없이, 제 1 신호 (예를 들어, 제 1 전력) 와 제 2 신호 (예를 들어, 제 2 전력) 사이의 전위 간섭 (potential interference) 이 방지될 수 있도록, 제 2 주파수는 제 1 주파수와 실질적으로 상이할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 제 2 주파수는 제 1 주파수보다 실질적으로 낮을 수 있다. 예로서, 제 2 주파수는 500 KHz 내지 4 MHz의 범위 내의 무선 주파수, 이를 테면 2 MHz일 수 있다.
상기 방법은 또한, 플라즈마 분배를 최적화하고 튜닝하기 위해. 웨이퍼가 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 프로세싱될 때에 웨이퍼의 상부 표면에 수직인 방향으로 제 2 구성요소의 외부 표면을 따라 사이드 코일 세트를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 상의 플라즈마 분배 균일성이 최적화될 수 있다. 유리하게는, 실질적으로 균일한 플라즈마 프로세싱 레이트가 웨이퍼에 걸쳐 제공될 수 있으며, 바람직한 제조 수율이 달성될 수 있다.
이하의 도면 및 논의를 참고하여 본 발명의 특징 및 이점이 더 상세하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템에서 이용하기 위한 두 개의 코일 세트 및 유전체 부재 (102) 를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 1b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 (유전체 부재 (102) 를 포함할 수 있는) 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 웨이퍼 (124) 를 지지하기 위한 척 (122) 을 포함할 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 또한, 웨이퍼 (124) 를 프로세싱할 때에 이용되는 플라즈마 (128) 를 가두기 위한 챔버 구조물 (118) 을 포함할 수 있다. 척 (122) 및 웨이퍼 (124) 는 챔버 구조물 (118) 내부에 배치될 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (120) 은 또한 아래에서 논의되는 플라즈마 프로세싱 시스템 (120) 의 하나 이상의 부품을 보호하고 둘러싸기 위해 챔버 구조물 (118) 과 커플링되는 인클로저 (120) 를 포함할 수 있다.
챔버 구조물 (118) 은 양극 산화된 알루미늄으로 제조될 수 있는 하부 부재 (130) 를 포함할 수 있다. 챔버 구조물 (118) 은 또한 하부 부재 (130) 상부에 배치되며 하부 부재 (130) 와 커플링된 (양극 산화된 알루미늄으로 제조될 수도 있는) 실린더형 챔버 벽 (116) 을 포함할 수 있다. 챔버 구조물 (118) 은 챔버 벽 (116) 상부에 배치되며 챔버 벽 (116) 과 커플링되는 유전체 부재 (102) 를 더 포함할 수 있다. 유전체 부재 (102) 는 알루미늄 산화물 (Al2O3) 또는 알루미늄 질화물 (AlN) 같은 세라믹 물질로 제조될 수 있으며, 또한 하나 이상의 세라믹 물질로 제조되는 하나 이상의 부품을 포함할 수 있다.
유전체 부재 (102) 는 척 (122) 상부에 배치되는 수평 천장부 (104), 천장부 (104) 에 연결되는 수직 벽 (106) 및 수직 벽 (106) 에 연결되는 수평 플랜지 (108) 를 포함할 수 있다. 유전체 부재 (102) 는 천장부 햇과 유사한 형상을 가질 수 있는데, 여기서 천장부 (104) 는 원형 형태일 수 있고, 수직 벽 (106) 은 실린더 형태 또는 튜브 형태일 수 있으며, 플랜지 (108) 는 링 형태일 수 있다. 수직 벽 (106) 은 천장부 (104) 에 실질적으로 수직으로 그리고 플랜지 (108) 에 실질적으로 수직으로 배향될 수 있다. 천장부 (104) 는 수직 벽 (106) 을 통해 플랜지 (108) 에 연결될 수 있다. 추가로, 천장부 (104) 는 수직 벽 (106) 및 플랜지 (108) 를 통해 챔버 벽 (116) 에 연결될 수 있다. 유전체 부재 (102) 는 일체형 구조물일 수 있는데, 여기서 천장부 (104), 수직 벽 (106) 및 플랜지 (108) 는 유전체 부재 (102) 의 일체 부분일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 천장부 (104), 수직 벽 (106) 및 플랜지 (108) 중 하나 이상은 유전체 부재 (102) 의 하나 이상의 부착 가능한 부분일 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 또한 플라즈마 (128) 의 생성을 개시하기 위한, 천장부 (104) 상부에 배치되는 (그리고 천장부 (104) 위에 배치되는) (하나 이상의 코일을 포함하는) 천장부 코일 세트 (112) 를 포함할 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 또한 천장부 코일 세트 (112) 에 전력을 공급하기 위해 천장부 코일 세트 (112) 에 연결되는 제 1 무선 주파수 (RF) 생성기를 포함할 수 있다. 제 1 생성기로 천장부 코일 세트 (112) 에 공급되는 전력을 조절함으로써, 웨이퍼 (124) 의 중앙에의 및/또는 웨이퍼 (124) 의 근처에의 플라즈마 밀도가 제어될 수 있다. 천장부 (104) 의 수평 하부 표면 (132) 은 천장부 (104) 아래에 플라즈마 (128) 를 가두어 웨이퍼 (124) 를 프로세싱하기 위해 플라즈마 (128) 에 노출되도록 구성될 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 또한, 특히 웨이퍼 (124) 의 에지에 및/또는 웨이퍼 (124) 의 에지 근처에 추가 이온을 생성하여 플라즈마 (128) 를 보충하기 위해 (및/또는 유지하기 위해) 수직 벽 (106) 을 둘러싸며 플랜지 (108) 의 적어도 일부 (예를 들어, 내부 부분) 상부에 배치되는, (하나 이상의 코일을 포함하는) 사이드 코일 세트 (114) 를 포함할 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 또한, 사이드 코일 세트 (114) 에 전력을 공급하기 위해 사이드 코일 세트 (114) 에 연결되는 제 2 RF 생성기를 포함할 수 있다. 따라서, 사이드 코일 세트 (114) 는 천장부 코일 세트 (112) 와는 별개로 그리고 비동기적으로 제어될 수 있고 전력을 받을 수 있다. 제 2 생성기로 사이드 코일 세트 (114) 에 공급되는 전력을 조절함으로써, 웨이퍼 (124) 의 에지에의 및/또는 웨이퍼 (124) 의 에지 근처에의 플라즈마 밀도가 제어될 수 있다. 유리하게는, 사이드 코일 세트 (114) 는 (특히 웨이퍼 (124) 의 에지에의 및/또는 웨이퍼 (124) 의 에지 근처에의) 플라즈마 (128) 밀도에 영향을 미치기 위해 이용될 수 있는데, 그 결과 플라즈마 (128) 의 분배를 최적화하고 튜닝할 수 있게 된다.
천장부 코일 세트 (112) 와 사이드 코일 세트 (114) 사이에 간섭을 방지하도록, 사이드 코일 세트 (114) 의 내부 지름을 천장부 코일 세트 (112) 의 외부 지름보다 실질적으로 더 크게 하여, 두 개의 코일 세트 사이에 충분한 분리를 제공할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 제 2 생성기에 의해 제공되는 신호의 주파수는 제 2 생성기에 의해 제공되는 신호의 주파수와 실질적으로 상이할 수 있다.
(사이드 코일 세트 (114) 의 위치와 관련될 수 있는, 그리고 천장부 (104) 의 외부 지름 D1 만큼 클 수 있는) 수직 벽 (106) 의 외부 지름은 실린더형 챔버 벽 (116) 의 내부 지름 Dw 보다 실질적으로 작을 수 있다. 천장부 (104) 의 외부 지름 D1 은 척 (122) 의 외부 지름 Dc 보다 더 클 수 있으며, 챔버 벽 (116) 의 내부 지름 Dw 보다 실질적으로 더 작을 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, (사이드 코일 세트 (114) 의 위치와 관련될 수도 있는) 플랜지 (108) 의 내부 지름 D3 는 챔버 벽 (116) 의 내부 지름 Dw 보다 실질적으로 작을 수 있다. 이에 따라, 사이드 코일 세트 (114) 는 웨이퍼 (124) 의 에지에 실질적으로 근접하게 배치될 수 있는데, 따라서, 사이드 코일 세트 (114) 는 웨이퍼 (124) 의 에지 및/또는 웨이퍼 (124) 의 에지 근처에의 플라즈마 (128) 밀도를 튜닝하는데에 충분히 강한 영향을 미칠 수 있다.
추가로, 수직 벽 (106) 의 내부 지름 D2 는 챔버 벽 (116) 의 내부 지름 Dw 보다 실질적으로 더 작을 수 있다. 따라서, (플라즈마 (128) 에 노출되도록 구성되는) 수직 벽 (106) 의 수직 내부 표면 (134) 은, 웨이퍼 (124) 가 플라즈마 (128) 로 프로세싱될 때에 웨이퍼 (124) 의 에지에 인접한 (예를 들어, 공간 (138) 으로 부분적으로 도시된) 공간 내에 플라즈마의 적어도 일부를 가둘 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, (플라즈마 (128) 의 한정 (confinement) 과 관련될 수도 있는) 플랜지 (108) 의 내부 지름 D3 는 챔버 벽 (116) 의 내부 지름 Dw 보다 실질적으로 작을 수 있다.
앞서 언급된 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 의 구성을 이용하여, 웨이퍼 (128) 의 에지에의 및/또는 웨이퍼 (128) 의 에지 근처에의 플라즈마 밀도 (또는 이온 밀도) 가 웨이퍼 (128) 의 중앙에의 및/또는 웨이퍼 (128) 의 중앙 근처에의 플라즈마 밀도와 비교될 수 있는, 실질적으로 바람직한 수준으로 유지될 수 있다. 유리하게는, 실질적으로 균일한 플라즈마 프로세싱 레이트 (예를 들어, 증착 및/또는 에칭 레이트) 가 웨이퍼 (128) 에 걸쳐서 제공될 수 있으며, 바람직한 제조 수율이 달성될 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 또한, 플라즈마 (128) 를 생성하고 및/또는 유지하도록, 챔버 구조물 (118) 내로 하나 이상의 가스를 이동시키기 위해 플랜지 (108) 내부에 배치되는 (채널 110a, 채널 110b, 채널 110c 같은) 복수의 채널을 포함할 수 있다. 플랜지 (108) 는 알루미늄 산화물 (Al2O3) 또는 알루미늄 질화물 (AIN) 같은 세라믹 물질로 제조될 수 있다. 복수의 채널은 플랜지 (108) 의 링 형태의 바디를 따라 균일하게 그리고 순환적으로 분배되는 플랜지 (108) 의 채널 구조물일 수 있다. 유리하게는, 하나 이상의 가스가 실질적으로 균일한 (even) 방식으로 이동될 수 있다. 종래의 플라즈마 프로세싱 시스템에서 이용되는 금속 채널과는 대조적으로, 플랜지 (108) 내부의 채널의 세라믹 내부 벽은, 예를 들어 플라즈마 (128) 의 일부에 의해 유발될 수 있는, 잠재적인 부식에 실질적으로 저항성을 가진다. 하나 이상의 실시예에서, 추가적인 부식-저항성 코팅 물질이 채널의 내구성을 추가로 개선하기 위해 채널의 내부 벽에 적용될 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 또한, 하나 이상의 가스를 (채널 110a, 채널 110b 및 채널 110c 을 포함하는) 복수의 채널로 전달하기 위해 플랜지 (108) 와 커플링되는, (하나 이상의 가스 경로를 포함할 수 있는) 가스 매니폴드 (126) 를 포함할 수 있다. 가스 매니폴드 (126) 는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 같은 적어도 금속 물질로 제조될 수 있으며, 전기적으로 접지될 수 있다. 가스 매니폴드 (126) 의 적어도 일부는, 채널 내부에 바람직하지 않게 생성될 수 있는 불필요한 플라즈마를 방지하기 위해, 사이드 코일 세트 (114) 와 관련된 전기장 및 자기장으로부터 복수의 채널을 차폐하도록, 복수의 채널과 사이트 코일 세트 (114) 사이에 배치될 수 있다. 가스 매니폴드 (126) 는 유리하게는 동시에 두 개의 기능, 가스 전달 및 차폐를 제공한다.
가스 매니폴드 (126) 는 또한, 사이드 코일 세트 (114) 로부터 웨이퍼 (124) 의 에지까지의 거리를 최소화하도록, 사이드 코일 세트 (114) 의 적어도 일부를 수용하기 위한 압입 (indentation) 구조물 (136) 을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 도 1b의 예에 도시된 바와 같이, 사이드 코일 세트 (114) 의 적어도 일부는 사이드 코일 세트 (114) 로부터 웨이퍼 (124) 의 에지까지의 거리가 최소화되도록 압입 구조물 (136) 내부에 배치될 수 있다. 유리하게는, 웨이퍼 (124) 의 에지에의 및/또는 웨이퍼 (124) 의 에지 근처에의 플라즈마 (128) 에 대한 사이드 코일 세트 (114) 의 영향이 최대화되어, 웨이퍼 (124) 에 걸쳐서 프로세싱 레이트의 균일성을 최적화된다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 또한, 사이드 코일 세트 (114) 에 전력을 공급하는 제 2 RF 생성기와 관련된 제어능력 (controllability) 뿐만 아니라 플라즈마 분배에 대한 사이드 코일 세트 (114) 의 영향을 최적화하기 위한 제어능력을 더 제공하도록, 수직 벽 (106) 의 수직 외부 표면을 따라 사이드 코일 세트 (114) 를 위치시키고 이동시키기 위해, 사이드 코일 세트 (114) 와 커플링되는 위치설정 메커니즘 (140) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 위치설정 메커니즘 (140) 은 사이드 코일 세트 (114) 와 웨이퍼의 에지 (124) 사이의 거리를 감소시키기 위해 사이드 코일 세트 (114) 를 아래 방향으로 (예를 들어, 적어도 부분적으로 압입 구조물 (136) 내로) 이동시킬 수 있고, 그 결과 웨이퍼 (124) 의 에지에서의 및/또는 웨이퍼 (124) 의 에지 부근에서의 플라즈마 (128) 에 대한 사이드 코일 세트 (114) 의 영향을 증가시킬 수 있으며, 그리고 위치설정 메커니즘 (140) 은 또한 사이드 코일 세트 (114) 와 웨이퍼 (124) 의 에지 사이의 거리를 증가시키기 위해 사이드 코일 세트 (114) 를 윗 방향으로 (예를 들어, 압입 구조물 (136) 밖으로) 이동시킬 수 있고, 그 결과 사이드 코일 세트 (114) 의 영향을 감소시킬 수 있다.
도 1의 예와 관련하여 앞서 논의된 내용으로부터 이해할 수 있듯이, 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 웨이퍼의 에지에의 플라즈마 밀도의 증가를 가능하게 하며, 플라즈마 분배의 튜닝을 가능하게 한다. 유리하게는, 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 웨이퍼 (124) 에 걸쳐 실질적으로 균일한 플라즈마 프로세싱 레이트를 제공할 수 있으며, 그 결과 바람직한 제조 수율을 제공할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템에서 이용하기 위한, 유전체 부재 (202), 복수의 튜브 (예를 들어, 튜브 (250a), 튜브 (250b), 및 튜브 (250c)), 및 복수의 커플링 구성요소 (예를 들어, 커플링 구성요소 (252a) 및 커플링 구성요소 (252b)) 를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 2b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 (유전체 부재 (202), 튜브들 및 커플링 구성요소들을 포함할 수 있는) 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 은, 도 1b의 예를 참고하여 논의된 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 에 관한 것들과 유사한 특징 및 이점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 의 유전체 부재 (102) 와 유사하게, 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 의 유전체 부재 (202) 는 수평 원형 천장부 (204), 천장부 (204) 에 연결된 실린더형 수직 벽 (206) 및 수직 벽 (206) 에 연결된 수평 링-형태의 플랜지 (208) 를 포함할 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 과 유사하게, 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 은 천장부 (204) 상부에 배치되는 천장부 코일 세트 (212) 및 수직 벽 (206) 을 둘러싸는 사이드 코일 세트 (214) 를 포함할 수 있다.
동시에, 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 은, 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 의 특징 및 이점과는 다른 특징 및 이점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1b의 예에 도시된 가스 매니폴드 (126) 같은 가스 매니폴드 대신에, 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 은 또한 플랜지 (208) 의 (채널 (210a), 채널 (210b) 등을 포함하는) 복수의 채널로 하나 이상의 가스를 전달하기 위한 (튜브 (250a), 튜브 (250b), 튜브 (250c) 등을 포함하는) 복수의 튜브를 포함할 수 있다. 복수의 채널로 전달되는 가스에 대해 실질적으로 균일한 압력을 제공하기 위해, 복수의 튜브는 가스 유입부 (260) 에서부터 복수의 채널까지 실질적으로 동일한 경로 길이를 가지도록 구성될 수 있다.
튜브 (250a) 는 플랜지 (208) 의 외부 에지 상부에 배치될 수 있다. 튜브 (250a) 는 튜브 (250b) 를 통해 채널 (210a) 과 채널 (210b) 을 포함하는 복수의 채널 중 하나 이상으로 연결될 수 있다. 튜브 (250b) 는 튜브 (250c) 를 통해 채널 (210a) 과 채널 (210b) 로 연결될 수 있다. 튜브 (250c) 는 튜브 (250b) 보다 더 하부에 배치될 수 있으며, 튜브 (250b) 보다 수직 벽 (206) 에 더 근접하게 (그리고, 사이드 코일 세트 (214) 에 더 근접하게) 배치될 수 있다. 튜브 (250b) 는 튜브 (250a) 보다 더 하부에 배치될 수 있으며, 튜브 (250a) 보다 수직 벽 (206) 에 더 근접하게 (그리고 사이드 코일 세트 (214) 에 더 근접하게) 배치될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 플랜지 (208) 의 복수의 채널의 길이는 최소화될 수 있고, 따라서, 유리하게는 플랜지 (208) 에 대한 제조 비용이 최소화될 수 있다. 동시에, 튜브 (250a) 를 통해 전달되는 가스에 대한 사이드 코일 세트 (214) 의 영향을 최소화하기 위해, 튜브 (250a) 와 사이드 코일 세트 (214) 사이의 거리가 최대화될 수 있으며, 이에 따라, 튜브 (250a) 내부에의 불필요한 플라즈마의 바람직하지 않은 생성이 방지될 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 은 또한 플랜지 (208) 와 복수의 튜브를 커플링하기 위해 (커플링 구성요소 (252a), 커플링 구성요소 (252b) 등을 포함하는) 복수의 커플링 구성요소를 포함할 수 있다. 사이드 코일 세트 (214) 에서부터 웨이퍼 (224) 의 에지까지의 거리를 최소화하도록, 사이드 코일 세트 (214) 의 복수의 부분을 수용하기 위해, 플랜지 (208), 수직 벽 (206) 및 복수의 커플링 구성요소는, 용기 (receptacle) 구조물 (254a), 용기 구조물 (254b) 등을 포함하는 복수의 용기 구조물을 형성할 수 있다. 사이드 코일 세트 (214) 에서부터 웨이퍼 (214) 의 에지까지의 거리가 최소화될 수 있도록, 사이드 코일 세트 (214) 의 복수의 부분은 복수의 용기 구조물 내부에 배치될 수 있다. 유리하게는, 웨이퍼 (224) 에 걸쳐 프로세싱 레이트의 균일성을 최적화하기 위해, 웨이퍼 (224) 의 에지 근처에의 및/또는 웨이퍼 (224) 의 에지에의 플라즈마에 대한 사이드 코일 세트 (214) 의 영향이 최대화될 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 은 또한, 플라즈마 분배에 대한 사이드 코일 세트 (214) 의 영향을 최적화하기 위한 제어능력을 추가로 제공하도록, 수직 벽 (206) 의 수직 외부 표면을 따라 사이드 코일 세트 (214) 를 위치설정시키고 이동시키기 위한 위치설정 메커니즘 (예를 들어, 도 1b의 예에 도시된 위치설정 메커니즘 (140) 과 유사한 메커니즘) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 위치설정 메커니즘은 사이드 코일 세트 (214) 와 웨이퍼 (224) 의 에지 사이의 거리를 감소시키기 위해 사이드 코일 세트 (214) 를 아래 방향으로 (예를 들어, 적어도 부분적으로 용기 구조물 내로) 이동시킬 수 있으며, 그 결과 웨이퍼 (224) 의 에지에의 및/또는 웨이퍼 (224) 의 에지 근처에의 플라즈마에 대한 사이드 코일 세트 (214) 의 영향을 증가시킬 수 있고, 위치설정 메커니즘은 또한 사이드 코일 세트 (214) 와 웨이퍼 (224) 의 에지 사이의 거리를 증가시키기 위해 사이드 코일 세트 (214) 를 윗 방향으로 (예를 들어, 용기 구조물로부터 멀리) 이동시킬 수 있으며, 그 결과 사이드 코일 세트 (214) 의 영향력을 감소시킬 수 있다. 유리하게는, 위치설정 메커니즘은 튜닝 플라즈마 분배에서 제어능력을 향상시킬 수 있다.
도 3a는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템에서 이용하기 위한, 유전체 부재 (302), 복수의 튜브 (예를 들어, 튜브 (350a)), 및 복수의 커플링 구성요소 (예를 들어, 커플링 구성요소 (352a)) 를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 3b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 (유전체 부재 (302), 튜브들 및 커플링 구성요소들을 포함할 수 있는) 플라즈마 프로세싱 시스템 (300) 을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (300) 은, 도 1b의 예를 참고하여 논의된 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 및/또는 도 2b의 예를 참고하여 논의된 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 에 관한 것들과 유사한 특징 및 이점을 포함할 수 있다.
동시에, 플라즈마 프로세싱 시스템 (300) 은, 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 및 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 의 특징 및 이점과는 다른 특징 및 이점을 포함할 수 있다. 예를 들어, (튜브 (350a), 튜브 (350b) 등을 포함하는) 복수의 튜브를 유전체 부재 (302) 의 플랜지 (308) 의 (채널 (310a) 을 포함하는) 복수의 채널에 커플링하도록 구성되는 (커플링 구성요소 (352) 등을 포함하는) 복수의 커플링 구성요소가 플랜지 (308) 의 외부 에지를 따라 분배될 수 있다. 따라서, 두 개 이상의 채널들 사이의 접합 (junctions), 튜브, 커플링 구성요소 및 플랜지 (308) 가 사이드 코일 세트 (314) 로부터 실질적으로 멀게 (distal) 배치될 수 있다. 유리하게는, 접합에서의 잠재적인 불필요한 아킹 (arcing) 이 방지될 수 있다.
다른 예로서, 튜브 (350a) 와 튜브 (350a) 모두가 플랜지 (308) 의 외부 에지를 따라서 커플링 구성요소의 적어도 일부들 상부에 실질적으로 수직으로 정렬되도록, (튜브 (350b) 를 통해 채널 (310a) 에 연결되는) 튜브 (350a) 는 엔클로저 (320) 의 내부 부분을 따라 튜브 (350b) 상부에 배치될 수 있다. 따라서, 튜브 (350a) 및 튜브 (350b) 를 통해 전달되는 가스에 대한 사이드 코일 세트 (314) 의 영향이 최대화될 수 있도록, 사이드 코일 세트 (314) 에서부터 튜브 (350a) 및 튜브 (350b) 각각 까지의 거리가 최대화될 수 있다. 유리하게는, 튜브 (350a) 및 튜브 (350b) 내부에의 불필요한 플라즈마 생성이 방지될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 플라즈마 프로세싱 시스템 (300) 은 또한, 플라즈마 프로세싱 균일성을 최적화하는 것에 대한 제어능력을 추가로 제공하도록 사이드 코일 세트 (314) 를 위치설정시키고 이동시키기 위한, 예를 들어 도 1b의 예에 도시된 위치설정 메커니즘 (140) 과 유사한, 위치설정 메커니즘을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템 (400) 을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (400) 은, 도 3b의 예에 도시된 플라즈마 프로세싱 시스템 (300) 에 관한 것들과 유사한 특징 및 이점들을 포함할 수 있다. 추가로, 플라즈마 프로세싱 시스템 (400) 은 유전체 부재 (402) 의 수직 벽 (406) 을 둘러싸며 사이드 코일 세트 (414) 아래에 배치되는 금속 실드 (470) 를 더 포함할 수 있다. 복수의 채널을 사이드 코일 세트 (414) 와 관련된 자기장 및 전기장으로부터 차폐하기 위해, 금속 실드 (470) 는 사이드 코일 세트 (414) 와 플랜지 (408) 내부의 (채널 (410a) 을 포함하는) 복수의 채널 사이에 배치될 수 있으며, 전기적으로 접지될 수 있다. 유리하게는, 복수의 채널 내부에의 불필요한 플라즈마 생성이 방지될 수 있다.
금속 실드 (470), 수직 벽 (406), 및 (튜브 (350a) 와 같은) 가스 전달 튜브를 플랜지 (408) 의 채널에 커플링하도록 구성되는 (커플링 구성요소 (452a) 와 같은) 복수의 커플링 구성요소는, 사이드 코일 세트 (414) 에서부터 웨이퍼 (424) 의 에지까지의 거리가 최소화되도록, 사이드 코일 세트 (414) 의 적어도 일부를 수용하기 위한 용기 구조물 (454a) 같은 복수의 용기 구조물을 형성할 수 있다. 사이드 코일 세트 (414) 에서부터 웨이퍼 (424) 의 에지까지의 거리가 최소화되도록. 사이드 코일 세트 (414) 의 복수의 일부들은 복수의 용기 구조물 내부에 배치될 수 있다. 유리하게는, 웨이퍼 (424) 에 걸쳐 프로세싱 레이트의 균일성을 최적화하기 위해 웨이퍼 (424) 의 에지 근처에의 및/또는 웨이퍼 (424) 의 에지에의 플라즈마에 대한 사이드 코일 세트 (414) 의 영향이 최대화될 수 있다.
도 5는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른, (도 1b, 도 2b, 도 3b 및/또는 도 4의 예들을 참고하여 논의된 특징을 갖는 플라즈마 프로세싱 시스템 같은) 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 플라즈마로 웨이퍼를 프로세싱하는 방법의 단계들을 도시하는 순서도이다. 예들에서 논의된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 시스템은 유전체 부재를 포함하는 챔버 구조물을 포함할 수 있다. 유전체 부재는 천장부 (또는 제 1 구성요소), 수직 벽 (또는 제 2 구성요소), 및 플랜지 (또는 제 3 구성요소) 를 포함할 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 또한 (제 1 생성기에 연결되고 천장부 상부에 배치되는) 천장부 코일 세트 및 (제 2 생성기에 연결되고 수직 벽을 둘러싸는) 사이드 코일 세트를 포함할 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 또한 수직 벽의 외부 표면을 따라 사이드 코일 세트를 위치설정시키고 이동시키기 위한 위치설정 메커니즘을 포함할 수 있다.
상기 방법은 플라즈마를 개시하기 위해 제 1 생성기가 천장부 코일 세트에 제 1 주파수의 제 1 전력을 제공할 수 있는, 단계 502를 포함할 수 있다. 제 1 주파수는 플라즈마의 생성을 개시할 정도로 충분히 높을 수 있다. 예를 들어, 제 1 주파수는 13.56 MHz의 무선 주파수일 수 있다.
단계 502 이후에, 단계 504에서, 웨이퍼에 걸쳐 플라즈마 프로세싱 레이트의 균일성을 최적화하도록, 특히 웨이퍼의 에지 근처에 및/또는 웨이퍼의 에지에 추가 이온을 생성하여 플라즈마를 보충하고, 그 결과 플라즈마 분배에 영향을 미치기 위해, 제 2 생성기가 사이드 코일 세트에 제 2 주파수의 제 2 전력을 제공할 수 있다. 추가적인 차폐 배열체 없이 제 1 전력과 제 2 전력 사이의 전압 간섭이 방지될 수 있도록, 제 2 주파수는 제 1 주파수와 실질적으로 상이할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 제 2 주파수는 제 1 주파수보다 실질적으로 낮을 수 있다. 예로서, 제 2 주파수는 500 KHz 내지 4 MHz의 범위의, 이를 테면 2 MHz의 무선 주파수일 수 있다.
상기 방법은 또한, 웨이퍼에 걸쳐 플라즈마 프로세싱 레이트의 균일성을 최적화하도록 플라즈마의 분배를 튜닝하기 위해, 위치설정 메커니즘이 웨이퍼의 상부 표면에 수직인 방향으로 수직 벽의 외부 표면을 따라 사이드 코일 세트를 이동시킬 수 있는, 단계 506을 포함할 수 있다.
플라즈마 프로세싱 균일성을 역학적으로 (dynamically) 최적화하기 위해, 웨이퍼가 플라즈마 프로세싱 시스템에서 프로세싱될 때에 단계 506이 수행될 수 있다.
추가로 또는 대안적으로, 위치설정 메커니즘은 상이한 플라즈마 프로세싱 레시피와 관련된 프로세스들 사이에서 사이드 코일 세트를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 이하의 단계들을 포함할 수 있다: 제 1 플라즈마 튜닝 영향을 받는 제 1 위치 내에 배치되는 사이드 코일 세트와 제 1 플라즈마 프로세싱 레시피를 이용하여 웨이퍼를 프로세싱하는 단계; 제 1 플라즈마 프로세싱 레시피를 이용하여 웨이퍼를 프로세싱한 이후에, 외부 표면을 따라 제 2 위치로 사이드 코일 세트를 이동시키는 단계; 및 제 2 플라즈마-튜닝 영향을 받는 제 2 위치에 배치되는 사이드 코일 세트와 제 2 플라즈마 프로세싱 레시피를 이용하여 웨이퍼를 프로세싱하는 단계.
추가로 또는 대안적으로, 위치설정 메커니즘은 단계 502 전에, 즉 플라즈마가 개시되기 전에, 미리 결정된 위치에 사이드 코일 세트를 위치시키고 이동시킬 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 상기 방법은 도 1b, 도 2b, 도 3b 및/또는 도 4의 예들과 관련된, 가스 매니폴드, 압입 구조물, 튜브, 커플링 구성요소, 용기 구조물 및 금속 실드 중 하나 이상을 이용하는, 위에서 논의된 바와 같은 하나 이상의 단계를 포함할 수 있다.
전술한 바로부터 이해할 수 있듯이, 본 발명의 실시예들은 웨이퍼의 에지 근처에의 및/또는 웨이퍼의 근처에의 플라즈마 밀도를 증가시키기 위해 (사이드 코일 세트와는 별개로 전력 공급되는) 사이드 코일 세트를 포함할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 중앙 근처에의 및/또는 웨이퍼의 중앙에의 플라즈마 밀도와 비교될 수 있는 웨이퍼의 에지 근처에의 및/또는 웨이퍼의 에지에의 바람직한 플라즈마 밀도가 제공될 수 있다. 유리하게는, 웨이퍼에 걸쳐 실질적으로 균일한 플라즈마 프로세싱 레이트가 제공될 수 있으며, 바람직한 제조 수율이 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 가스 전송 채널 및 가스 전송 튜브에 대한 사이드 코일의 영향이 최소화될 수 있도록, 하나 이상의 차폐 배열체 및/또는 분리 배열체를 포함할 수 있다. 유리하게는, 플라즈마 프로세스의 지속성 (consistency) 을 유지하기 위해 가스는 지속적으로 공급될 수 있다. 추가로, 가스 전송 채널 및 가스 전송 튜브의 내구성은 최대화될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 위치설정 메커니즘을 포함할 수 있으며, 플라즈마 분배를 튜닝하는데 대한 제어능력을 최대화하기 위해 수용 배열체를 위치시킬 수 있다. 유리하게는, 플라즈마 프로세싱 균일성 및 제조 수율이 최대화될 수 있다.
본 발명이 여러 실시예들에 관해 설명되었다고 하더라도, 본 발명의 목적 범위 내에 있는 변형예, 수정예 및 등가물이 있을 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법을 구현하기 위한 많은 대안적인 방법이 있을 수 있다는 점을 유념해야만 한다. 또한, 본 발명의 실시예들은 다른 어플리케이션에서도 유용하게 이용될 수 있다. 단어 카운트 제한 때문에, 그리고 편의를 위해, 독해 편의성을 위해 작성된 요약서 부분이 본 명세서에 제공되나, 이는 특허청구범위의 목적 범위를 제한하려는 의도가 아니다. 이하의 첨부된 특허청구범위가 본 발명의 목적 범위 및 진정한 정신 내에 있는 위와 같은 변형예, 수정예 및 등가물을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (20)
- 플라즈마를 생성하여 적어도 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 플라즈마 프로세싱 시스템으로서,
상기 웨이퍼를 지지하기 위한 척;
상기 플라즈마를 가두는 (containing) 챔버 구조물로서, 상기 챔버 구조물은 실린더형 챔버 벽을 포함하며, 상기 챔버 구조물은 상기 실린더형 챔버 벽 위에 배치되며 상기 실린더형 챔버 벽과 커플링되는 유전체 부재를 더 포함하고, 상기 유전체 부재는 적어도, 상기 척 상부에 배치되는 천장부 (top), 상기 천장부에 연결되는 수직 벽, 및 상기 수직 벽에 연결되는 플랜지를 포함하며, 상기 천장부는 상기 수직 벽을 통해 상기 플랜지에 연결되고, 상기 천장부는 상기 수직 벽 및 상기 플랜지를 통해 상기 실린더형 챔버 벽에 연결되는, 상기 챔버 구조물;
상기 플라즈마의 생성을 개시하기 위해 상기 천장부 위에 배치되는 천장부 코일 세트로서, 상기 천장부의 수평 하부 표면은 상기 웨이퍼가 상기 플라즈마로 프로세싱될 때에 상기 플라즈마에 노출되도록 구성되는, 상기 천장부 코일 세트; 및
상기 플라즈마의 분배에 영향을 미치기 위해, 상기 수직 벽을 둘러싸며 상기 플랜지의 적어도 일부 상부에 배치되는 사이드 코일 세트를 포함하며,
상기 수직 벽의 수직 내부 표면은 상기 웨이퍼가 상기 플라즈마로 프로세싱될 때에 상기 플라즈마에 노출되도록 구성되며, 상기 수직 벽의 내부 지름은 상기 실린더형 챔버 벽의 내부 지름보다 더 작은, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 천장부 코일 세트에 전력을 공급하기 위해 상기 천장부 코일 세트에 전기적으로 연결되는 제 1 생성기 (generator); 및
상기 사이드 코일 세트에 전력을 공급하기 위해 상기 사이드 코일 세트에 전기적으로 연결되는 제 2 생성기를 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 플랜지는 세라믹 물질로 제조되며, 그리고
상기 플랜지는 상기 챔버 구조물 내로 하나 이상의 가스를 이동시키기 (transmitting) 위한 복수의 채널을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 복수 채널로 상기 하나 이상의 가스를 전달하기 위해 상기 플랜지와 커플링되는 가스 매니폴드를 더 포함하며, 상기 가스 매니폴드는 적어도 금속 물질로 제조되고, 상기 복수의 채널을 상기 사이드 코일 세트와 관련된 자기장으로부터 차폐 (shielding) 하기 위해 상기 가스 매니폴드의 적어도 일부가 상기 복수의 채널과 상기 사이드 코일 세트의 사이에 배치되는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 가스 매니폴드는 압입 (indentation) 구조물을 포함하며, 그리고
상기 사이드 코일 세트의 적어도 일부는 상기 압입 구조물 내부에 배치되는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 1 항에 있어서,
복수의 튜브; 및
상기 복수의 튜브를 상기 플랜지와 커플링시키기 위한 복수의 커플링 구성요소를 더 포함하며,
상기 플랜지는 상기 복수의 튜브에 연결되는 복수의 채널을 포함하고,
상기 플랜지, 상기 수직 벽 및 상기 복수의 커플링 구성요소는 복수의 용기 구조물을 형성하며, 그리고
상기 사이드 코일 세트의 복수의 일부는 상기 복수의 용기 구조물 내부에 배치되는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 복수의 채널을 상기 사이드 코일 세트와 관련된 자기장으로부터 차폐하기 위해 상기 복수의 채널과 상기 사이드 코일 세트 사이에 배치되는 금속 실드를 더 포함하며, 상기 금속 실드는 상기 수직 벽을 둘러싸는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 복수의 튜브는 적어도 제 1 튜브 및 제 2 튜브를 포함하며,
상기 제 1 튜브는 상기 제 2 튜브를 통해 상기 복수의 채널 중 하나 이상에 연결되고,
상기 제 2 튜브는 상기 제 1 튜브보다 더 하부에 배치되고, 그리고
상기 제 2 튜브는 상기 제 1 튜브보다 상기 수직 벽에 더 근접하게 배치되는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 복수의 커플링 구성요소는 상기 플랜지의 외부 에지를 따라 분배되며 (distributed),
상기 복수의 튜브는 적어도 제 1 튜브 및 제 2 튜브를 포함하고,
상기 제 1 튜브는 상기 제 2 튜브를 통해 상기 채널 세트에 연결되며,
상기 제 1 튜브는 상기 제 2 튜브 상부에 배치되고, 그리고
상기 제 2 튜브는 상기 복수의 커플링 구성요소의 적어도 일부 상부에 배치되는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 수직 벽의 수직 외부 표면을 따라 사이드 코일 세트를 이동시키기 위한 위치설정 메커니즘을 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 플라즈마로 웨이퍼를 프로세싱하는 방법으로서,
상기 플라즈마 프로세싱 시스템은 상기 플라즈마를 가두기 위한 챔버 구조물을 포함하고, 상기 챔버 구조물은 실린더형 챔버 벽을 포함하며, 상기 챔버 구조물은 상기 실린더형 챔버 벽 위에 배치되며 상기 실린더형 챔버 벽과 커플링되는 유전체 부재를 더 포함하고, 상기 유전체 부재는 제 1 구성요소 및 상기 제 1 구성요소에 연결되는 제 2 구성요소를 포함하며, 상기 웨이퍼를 프로세싱하는 방법은,
상기 제 1 유전체 부재의 상기 제 1 구성요소 위에 배치되는 천장부 코일 세트를 이용하여, 상기 챔버 구조물 내부에 상기 플라즈마를 개시하는 (initiating) 단계로서, 상기 개시하는 단계는 상기 천장부 코일 세트에 제 1 주파수의 제 1 신호를 제공하는 단계를 포함하는, 상기 플라즈마를 개시하는 단계;
상기 개시하는 단계 이후에, 상기 제 2 구성요소를 둘러싸는 사이드 코일 세트를 이용하여, 상기 플라즈마 분배에 영향을 미치는 (affecting) 단계를 포함하며,
상기 영향을 미치는 단계는, 상기 사이드 코일 세트에 제 2 주파수의 제 2 신호를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수와 상이하며, 상기 제 2 구성요소는 상기 제 1 구성요소와 수직을 이루는, 웨이퍼를 프로세싱하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수보다 더 낮은, 웨이퍼를 프로세싱하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 플라즈마의 상기 분배를 튜닝 (tuning) 하기 위해, 상기 웨이퍼가 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 프로세싱될 때에, 상기 웨이퍼의 상부 표면에 수직인 방향으로 상기 제 2 구성요소의 외부 표면을 따라 상기 사이드 코일 세트를 이동시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 프로세싱하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
제 1 플라즈마 프로세싱 레시피를 이용하여 상기 웨이퍼를 프로세싱하는 단계 이후에, 상기 웨이퍼의 상부 표면에 수직인 방향으로 상기 제 2 구성요소의 외부 표면을 따라 상기 사이드 코일 세트를 이동시키는 단계; 및
상기 사이드 코일 세트를 이동시키는 단계 이후에, 제 2 플라즈마 프로세싱 레시피를 이용하여 상기 웨이퍼를 프로세싱하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 프로세싱하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 유전체 부재의 제 3 구성요소 내의 복수의 채널로 하나 이상의 가스를 제공하기 위해 금속 매니폴드를 이용하는 단계로서, 상기 유전체 부재의 상기 제 3 구성요소는 유전체 물질로 제조되며, 상기 유전체 부재의 상기 제 3 구성요소는 상기 제 2 구성요소를 통해 상기 제 1 구성요소에 연결되고, 상기 금속 매니폴드는 상기 유전체 부재의 상기 제 3 구성요소 위에 배치되는, 상기 금속 매니폴드를 이용하는 단계; 및
상기 플라즈마를 산출하기 위해 상기 챔버 구조물 내부의 공간으로 상기 하나 이상의 가스가 이동되도록 상기 복수의 채널을 이용하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 프로세싱하는 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 웨이퍼의 에지에의 이온 밀도를 증가시키기 위해, 상기 금속 매니폴드의 압입 구조물 내로 상기 사이드 코일 세트를 이동시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 프로세싱하는 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 복수의 채널을 상기 사이드 코일 세트와 관련된 자기장으로부터 차폐하기 위해, 상기 금속 매니폴드를 이용하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 프로세싱하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 유전체 부재의 제 3 구성요소 내의 복수의 채널로 하나 이상의 가스를 제공하기 위해 복수의 튜브를 이용하는 단계로서, 상기 유전체 부재의 상기 제 3 구성요소는 유전체 물질로 제조되며, 상기 유전체 부재의 상기 제 3 구성요소는 상기 제 2 구성요소를 통해 상기 제 1 구성요소에 연결되고, 상기 복수의 튜브는 복수의 커플링 구성요소에 의해 상기 유전체 부재의 상기 제 3 구성요소와 커플링되는, 복수의 튜브를 이용하는 단계;
상기 플라즈마를 산출하기 위해 상기 챔버 구조물 내부의 공간으로 상기 하나 이상의 가스가 이동되도록 상기 복수의 채널을 이용하는 단계; 및
상기 웨이퍼의 에지에의 이온 밀도를 증가시키기 위해, 상기 복수의 커플링 구성요소, 상기 제 2 구성요소, 및 상기 유전체 부재의 상기 제 3 구성요소에 의해 형성되는 복수의 용기 구조물 내로 상기 사이드 코일 세트의 복수의 일부를 배치하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 프로세싱하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 유전체 부재의 제 3 구성요소 내의 복수의 채널로 하나 이상의 가스를 제공하기 위해 복수의 튜브를 이용하는 단계로서, 상기 유전체 부재의 상기 제 3 구성요소는 유전체 물질로 제조되며, 상기 유전체 부재의 상기 제 3 구성요소는 상기 제 2 구성요소를 통해 상기 제 1 구성요소에 연결되고, 상기 복수의 튜브는 복수의 커플링 구성요소에 의해 상기 유전체 부재의 상기 제 3 구성요소와 커플링되는, 복수의 튜브를 이용하는 단계;
상기 플라즈마를 산출하기 위해 상기 챔버 구조물 내부의 공간으로 상기 하나 이상의 가스가 이동되도록 상기 복수의 채널을 이용하는 단계; 및
상기 복수의 채널을 상기 사이드 코일 세트와 관련된 자기장으로부터 차폐하기 위해 상기 유전체 부재의 상기 제 3 구성요소 위에 배치되는 금속 실드를 이용하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 프로세싱하는 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 웨이퍼의 에지에의 이온 밀도를 증가시키기 위해, 상기 복수의 커플링 구성요소, 상기 제 2 구성요소 및 상기 금속 실드에 의해 형성되는 복수의 용기 구조물 내로 상기 사이드 코일 세트의 복수의 일부를 배치하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼를 프로세싱하는 방법.
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