KR20200116533A - 플라즈마 균일성을 제어하기 위한 다수의 라디오 주파수 메시들을 갖는 정전 척 - Google Patents

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KR20200116533A
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Abstract

본 개시내용은 기판 에지 근처에서 플라즈마 시스를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 기판 조립체 내의 내측 전극 및 외측 전극에 걸친 전압/전류 분포를 변화시키는 것은 기판에 걸친 플라즈마의 공간 분포를 가능하게 한다. 방법은, 기판 지지 조립체에 매립된 중앙 전극에 제1 라디오 주파수 전력을 제공하는 단계; 중앙 전극과 상이한 위치에서 기판 지지 조립체에 매립된 환상 전극에 제2 라디오 주파수 전력을 제공하는 단계 ― 환상 전극은 중앙 전극을 원주 방향으로 둘러쌈 ―; 제1 라디오 주파수 전력 및 제2 라디오 주파수 전력의 파라미터들을 모니터링하는 단계; 및 모니터링된 파라미터들에 기반하여 제1 라디오 주파수 전력과 제2 라디오 주파수 전력 중 하나 또는 둘 모두를 조정하는 단계를 포함한다.

Description

플라즈마 균일성을 제어하기 위한 다수의 라디오 주파수 메시들을 갖는 정전 척
[0001] 본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 반도체 기판 제조 프로세스에서 플라즈마를 튜닝(tune)하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것으로, 더 구체적으로, 반도체 기판의 에지 근처에서 플라즈마를 튜닝하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] 집적 회로들 및 다른 전자 디바이스들의 제조에서, 다양한 재료 층들의 증착 또는 에칭을 위해 플라즈마 프로세스들이 대체로 사용된다. PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 프로세스는, 적어도 하나의 전구체 가스 또는 전구체 증기에 전자기 에너지가 인가되어 전구체를 반응성 플라즈마로 변환하는 화학 프로세스이다. 플라즈마는 프로세싱 챔버 내부에서, 즉 인-시튜(in-situ)로 생성될 수 있거나, 또는 프로세싱 챔버로부터 원격으로 포지셔닝된 원격 플라즈마 생성기에서 생성될 수 있다. 이 프로세스는, 고-품질 및 고-성능 반도체 디바이스들을 생산하기 위해, 기판들 상에 재료들을 증착하는 데 있어서 널리 사용된다.
[0003] 현재의 반도체 제조 산업에서, 피처(feature) 사이즈가 계속 감소됨에 따라, 트랜지스터 구조들이 점점 더 복잡해지고 난제시 되었다. 프로세싱 요구들을 만족시키기 위해, 비용을 제어하고 기판 및 다이 수율을 최대화하는 데 있어서, 진보된 프로세싱 제어 기법들이 유용하다. 일반적으로, 기판의 에지에서의 다이들은 수율 문제들, 이를테면 콘택 비아 오정렬, 및 하드 마스크에 대한 불량한 선택성을 겪는다. 기판 프로세싱 레벨 상에서, 전체 기판에 걸친 전역적인 프로세싱 튜닝 뿐만 아니라 미세한 국부적인 프로세스 튜닝을 가능하게 하기 위해, 프로세스 균일성 제어의 진보들이 필요하다.
[0004] 따라서, 기판의 에지에서 미세한 국부적인 프로세스 튜닝을 가능하게 하기 위한 방법들 및 장치가 필요하다.
[0005] 본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 기판 에지 근처의 플라즈마 튜닝을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 일 구현에서, 챔버에서 플라즈마를 튜닝하기 위한 방법이 개시된다. 방법은, 기판 지지 조립체에 매립된 중앙 전극에 제1 라디오 주파수 전력을 제공하는 단계; 중앙 전극과 상이한 위치에서 기판 지지 조립체에 매립된 환상 전극에 제2 라디오 주파수 전력을 제공하는 단계 ― 환상 전극은 중앙 전극으로부터 이격되고, 중앙 전극을 원주 방향으로(circumferentially) 둘러쌈 ―; 제1 라디오 주파수 전력 및 제2 라디오 주파수 전력의 파라미터들을 모니터링하는 단계; 및 모니터링된 파라미터들에 기반하여 제1 라디오 주파수 전력과 제2 라디오 주파수 전력 중 하나 또는 둘 모두를 조정하는 단계를 포함한다.
[0006] 다른 실시예에서, 반도체 프로세싱 챔버가 개시된다. 반도체 프로세싱 챔버는, 제1 전극, 및 제1 전극을 원주 방향으로 둘러싸는 제2 전극을 갖는, 챔버에 배치된 페데스탈; 제1 전극과 제2 전극 둘 모두에 커플링된, 고 주파수 전력 소스 및 저 주파수 전력 소스; 고 주파수 전력 소스 및 저 주파수 전력 소스와 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치된 전력 분리기(power splitter); 및 제1 전극과 제2 전극 둘 모두에 커플링된 전극 튜닝 회로를 포함한다.
[0007] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0008] 도 1은 본 개시내용의 일 양상에 따른 프로세싱 챔버의 단면도를 예시한다.
[0009] 도 2는 본 개시내용의 일 양상에 따른 기판 조립체의 평면도를 예시한다.
[0010] 도 3은 본 개시내용의 일 양상에 따른 기판 조립체의 부분 사시도를 예시한다.
[0011] 도 4는 도 1의 프로세싱 챔버와 함께 활용될 수 있는 전력 필터의 일 실시예의 개략도이다.
[0012] 도 5는 도 1의 프로세싱 챔버와 함께 활용될 수 있는 전력 필터의 다른 실시예의 개략도이다.
[0013] 도 6a 내지 도 6d는 제1 페데스탈 전극 및 제2 페데스탈 전극을 튜닝하기 위한 튜닝 회로들의 다양한 실시예들을 도시하는 개략도들이다.
[0014] 도 7 및 도 8a 내지 도 8d는 본원에서 설명되는 바와 같은 전력 필터들과 함께 사용될 수 있는 다양한 전력 분리 회로들을 도시하는 개략도들이다.
[0015] 도 9는 페데스탈의 스템(stem) 내의 로드(rod)들에 의한 인덕턴스에 대항하도록 구성된 회로를 도시하는 개략도이다.
[0016] 도 10은 다른 실시예에 따른 전력 분할기 회로를 도시하는 개략도이다.
[0017] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예에서 개시되는 엘리먼트들이 구체적인 설명 없이 다른 실시예들에 대해 유익하게 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0018] 본 개시내용은 일반적으로, 기판 에지 근처에서 플라즈마 시스(sheath)를 제어하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 본 개시내용은, 정전 척으로서 또한 기능하는, 기판 지지부 또는 페데스탈에 매립된 하나 초과의 메시(mesh)로의 RF 전력의 분배를 조정하기 위한 RF(radio frequency) 회로들 및 방법들을 제공한다. 본원에서 설명되는 방법들 및 장치는 매립된 메시들이 RF 전력의 소스(예컨대, 전력을 공급받는 전극 또는 전력을 공급받는 전극들)인지, 또는 메시들이 RF 전력에 대한 목적지(예컨대, 접지 전극 또는 접지 전극들)인지에 관계없이 적용된다. 본원에서 개시되는 실시예들은 기판 위의 플라즈마 프로파일 균일성의 조절을 가능하게 한다. 플라즈마 분포를 변화시키는 것은 기판 상의 막 파라미터들, 예컨대 증착 레이트, 막 응력, 굴절률 뿐만 아니라 다른 파라미터들의 균일성을 개선한다.
[0019] 플라즈마를 조절하기 위한 종래의 플라즈마 제어 기법들은 기판의 나머지에 비해 기판의 에지에서 플라즈마 특성들을 약간만 수정하는 최상부 및 최하부 튜너들을 포함한다. 본 개시내용은 기판 에지에서 플라즈마 프로파일에 영향을 미칠 뿐만 아니라 에지 이외의 기판의 다른 구역들에 영향을 미치기 위한 튜닝 엘리먼트들을 제공한다. 기판의 에지에서 플라즈마를 조절하기 위한 이전의 접근법들은 상이한 프로세스 키트들 또는 에지 링들을 수반하였다. 그러나, 이들은 일반적으로 프로세스 특정적이고, 그리고 동일한 챔버에서 하나 초과의 막(예컨대, 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물)이 증착될 때, 동일한 세트의 하드웨어를 사용하여 프로세스들 둘 모두에 대한 균일성을 최적화하는 것은 어려울 수 있다. 본 개시내용은 하드웨어를 변화시키지 않으면서 플라즈마 프로파일을 변화시키는 능력을 제공한다.
[0020] 본 개시내용은 복수의 메시들이 내부에 매립된 페데스탈을 제공하며, 메시들 중 하나는 기판을 상부에 척킹하기 위한 척킹 전극으로서 기능한다. 상이한 메시들로의 RF 전력 또는 상이한 메시 세그먼트들로의 RF 전력을 제어 및/또는 조정하기 위해 전압 분할기가 활용된다. 전압 분할은 용량성 전압 분할기, 직렬 공진 분할기, 또는 병렬 공진 분할기에 의해 이루어진다. 회로 내의 가변 엘리먼트는 커패시터이지만, 공진 기반 분할기들은 고정 회로 엘리먼트들을 사용하고, 가변 주파수 생성기를 이용하여, 전력 분할을 조절할 수 있다. 분할기에 후속하는 상이한 레그(leg)들은, 하나의 주파수를 차단하면서 다른 주파수를 통과시키기 위해, 또는 페데스탈 구성에 고유한 후속 회로 엘리먼트들을 보상하기 위해, 부가적인 필터링 엘리먼트들을 요구할 수 있다. 전력 분할 하드웨어는 매립된 메시들이 RF 전력의 소스(예컨대, 전극 또는 전극들)인지, 또는 메시들이 RF 전력에 대한 목적지(예컨대, 접지부)인지에 관계없이 적용된다.
[0021] 도 1은 본 개시내용의 일 양상에 따른 프로세싱 챔버(100)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 프로세싱 챔버(100)는 기판, 이를테면 기판(125)을 에칭하는 데 적합한 에칭 챔버이다. 본 개시내용의 예시적인 양상들로부터 이익을 얻도록 구성될 수 있는 프로세싱 챔버들의 예들은 Producer® 에칭 프로세싱 챔버 및 PrecisionTM 프로세싱 챔버이며, 이들은 캘리포니아, 산타클라라에 위치된 Applied Materials, Inc.로부터 상업적으로 입수가능하다. 다른 제조자들로부터의 프로세싱 챔버들을 포함하는 다른 프로세싱 챔버들이 본 개시내용의 양상들로부터 이익을 얻도록 구성될 수 있다는 것이 고려된다.
[0022] 프로세싱 챔버(100)는 다양한 플라즈마 프로세스들을 위해 사용될 수 있다. 일 양상에서, 프로세싱 챔버(100)는 하나 이상의 에칭제들을 이용하여 건식 에칭을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 프로세싱 챔버는 전구체 CxFy(여기서, x 및 y는 알려져 있는 화합물들을 표현함), O2, NF3, 또는 이들의 조합들로부터 플라즈마를 점화시키기 위해 사용될 수 있다. 다른 구현에서, 프로세싱 챔버(100)는 하나 이상의 전구체들을 이용한 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)를 위해 사용될 수 있다.
[0023] 프로세싱 챔버(100)는 챔버 바디(102), 덮개 조립체(106), 및 페데스탈(104)을 포함한다. 덮개 조립체(106)는 챔버 바디(102)의 상부 단부에 포지셔닝된다. 페데스탈(104)은 챔버 바디(102) 내부에 배치되며, 덮개 조립체(106)는 챔버 바디(102)에 커플링되고, 프로세싱 볼륨(120) 내에 페데스탈(104)을 밀폐한다. 챔버 바디(102)는 챔버 바디(102)의 측벽에 형성된, 슬릿 밸브를 포함할 수 있는 이송 포트(126)를 포함한다. 이송 포트(126)는 기판 이송을 위한 기판 핸들링 로봇(미도시)에 의한 프로세싱 볼륨(120)으로의 접근을 가능하게 하기 위해 선택적으로 개방 및 폐쇄된다.
[0024] 전극(108)이 덮개 조립체(106)의 일부로서 제공된다. 전극(108)은 또한, 프로세스 가스가 프로세싱 볼륨(120) 내에 진입할 수 있게 하기 위한 복수의 개구들(118)을 갖는 가스 분배기 플레이트(112)로서 기능할 수 있다. 프로세스 가스들은 도관(114)을 통해 프로세싱 챔버(100)에 공급될 수 있고, 프로세스 가스들은 개구들(118)을 통해 유동하기 전에 가스 혼합 구역(116)에 진입할 수 있다. 전극(108)은 전력 소스(142), 이를테면 RF 생성기에 커플링된다. DC 전력, 펄스형 DC 전력, 및 펄스형 RF 전력이 또한 사용될 수 있다. 유전체 재료, 이를테면 세라믹 또는 금속 산화물, 예컨대 알루미늄 산화물 및/또는 알루미늄 질화물일 수 있는 아이솔레이터(110)가 전극(108)과 접촉하고, 그리고 전극(108)을 챔버 바디(102)로부터 전기적으로 그리고 열적으로 분리한다. 가스 분배기 플레이트(112)에 커플링된 가열기(119)가 도시된다. 가열기(119)는 AC 전력 소스(121)에 커플링된다.
[0025] 페데스탈(104)은 챔버 바디(102)의 최하부 표면을 통해 연장되는 샤프트(144)를 통해 리프트 메커니즘에 커플링된다. 리프트 메커니즘은 샤프트(144) 주위로부터의 진공 누설을 방지하는 벨로즈에 의해 챔버 바디(102)에 가요적으로(flexibly) 밀봉될 수 있다. 리프트 메커니즘은 기판 지지부(180)가 챔버 바디(102) 내에서 전극(108) 근처에 기판(125)을 배치하기 위한 다수의 프로세스 포지션들과 이송 포지션 사이에 수직으로 이동될 수 있게 한다.
[0026] 페데스탈(104)은 금속성 또는 세라믹 재료, 예컨대, 금속 산화물 또는 질화물 또는 산화물/질화물 혼합물, 이를테면, 알루미늄, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 또는 알루미늄 산화물/질화물 혼합물로 형성될 수 있다. 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)이 페데스탈(104)에 제공된다. 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)은 페데스탈(104) 내에 매립될 수 있거나, 또는 페데스탈(104)의 표면에 커플링될 수 있다. 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)은 플레이트, 천공 플레이트, 메시, 와이어 스크린, 또는 임의의 다른 분배된 어레인지먼트(arrangement)일 수 있다. 제1 페데스탈 전극(122)과 제2 페데스탈 전극(124) 중 하나 또는 둘 모두는 튜닝 전극일 수 있고, 그리고 페데스탈(104)의 샤프트(144)에 배치된 도관(146), 예컨대, 선택된 저항, 이를테면 50 Ω을 갖는 케이블에 의해, 튜닝 회로(136)에 커플링될 수 있다. 튜닝 회로(136)는 가변 커패시터일 수 있는 전자 제어기(140) 및 센서(138)를 가질 수 있다. 센서(138)는 전압 또는 전류 센서일 수 있고, 전자 제어기(140)에 커플링되어, 프로세싱 볼륨(120) 내의 플라즈마 조건들에 대한 추가적인 제어를 제공할 수 있다. 제1 페데스탈 전극(122)은 또한 척킹 전극일 수 있다.
[0027] 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)은 전력 소스(150)에 커플링된다. 전력 소스(150)는 예시적으로, 예컨대 대략 13.56 MHz의 주파수의 최대 약 1000 W(그러나 약 1000 W로 제한되지는 않음)의 RF 에너지의 소스일 수 있지만, 다른 주파수들 및 전력들이 특정 애플리케이션들에 대해 요구되는 대로 제공될 수 있다. 전력 소스(150)는 다수의 주파수들, 이를테면 13.56 MHz 및 2 MHz로 AC 전력을 생성하는 것이 가능할 수 있다. 전력 소스(150)는 또한, 기판(125)을 척킹하는 데 활용될 수 있는 연속형 또는 펄스형 DC 전력 중 어느 하나 또는 둘 모두를 생성할 수 있다. 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)과 전력 소스(150) 사이에 커플링된 메시 튜너(148)가 도시된다.
[0028] RF 정합부(152)가 전력 소스(150), 및 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124) 각각에 커플링된다. RF 정합부(152)는 전력 분리기(154)를 포함한다. RF 정합부(152)와 메시 튜너(148) 중 하나 또는 둘 모두는 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)으로의 전력을 제어하기 위한 전력 필터(아래에서 설명됨)를 포함한다.
[0029] 도 2는 본 개시내용의 일 양상에 따른 페데스탈(104)의 평면도를 예시한다. 페데스탈(104)은 복수의 전극들을 포함한다. 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)은 메시 또는 와이어 스크린이다. 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)은 알루미늄 또는 구리, 또는 다른 전기 전도성 금속들 또는 재료들로 형성될 수 있다.
[0030] 일 구현에서, 제2 페데스탈 전극(124)은 제1 페데스탈 전극(122)보다 더 넓은 표면적을 갖는다. 일 구현에서, 제2 페데스탈 전극(124)은 제1 페데스탈 전극(122)보다 더 큰 직경을 갖는다. 제2 페데스탈 전극(124)은 제1 페데스탈 전극(122)을 둘러쌀 수 있다. 일 구현에서, 제1 페데스탈 전극(122)은 척킹 전극으로서 기능할 수 있으면서 또한 제1 RF 전극으로서 기능할 수 있다. 제2 페데스탈 전극(124)은 제1 페데스탈 전극(122)과 함께 플라즈마를 튜닝하는 제2 RF 전극일 수 있다. 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)은 동일한 주파수 또는 상이한 주파수들로 전력을 인가할 수 있다. 제1 페데스탈 전극(122)과 제2 페데스탈 전극(124) 중 하나 또는 둘 모두로의 RF 전력은 플라즈마를 튜닝하기 위해 변화될 수 있다. 예컨대, 제1 페데스탈 전극(122)과 제2 페데스탈 전극(124) 중 하나 또는 둘 모두로부터의 RF 에너지를 모니터링하기 위해 센서(미도시)가 사용될 수 있다. 센서 디바이스로부터의 데이터는 제1 페데스탈 전극(122)을 위한 RF 전력 소스 및/또는 제2 페데스탈 전극(124)을 위한 RF 전력 소스에 인가되는 전력을 변화시키기 위해 통신 및 활용될 수 있다.
[0031] 도 3은 본 개시내용의 일 양상에 따른 페데스탈(104)의 부분 사시도를 예시한다. 이 구현에서, 제2 페데스탈 전극(124)은 페데스탈(104) 내에서 기판(125)에 측 방향으로 인접하게 배치된다. 제2 페데스탈 전극(124)은 기판(125)에 더 가까이 제1 페데스탈 전극(122) 위에 배치된다.
[0032] 도 4는 도 1의 프로세싱 챔버(100)와 함께 활용될 수 있는 전력 필터(400)의 일 실시예의 개략도이다. 이 실시예에서, 프로세싱 챔버를 위한 RF 전력은 최하부로부터 제공된다. 예컨대, 가스 분배기 플레이트(112)는 접지되고, 그리고 플라즈마 형성을 위한 RF 전력은 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)에 의해 제공된다.
[0033] 전력 필터(400)는 전력 분리기로서 기능할 수 있는 메시 튜너(148)를 포함한다. 전력 필터(400)는 제1 회로(405) 및 제2 회로(410)를 포함한다. 제1 회로(405)와 제2 회로(410) 둘 모두는 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)과 전력 소스(150) 사이에 포지셔닝된다. 이 실시예에서, 전력 소스(150)는 고 주파수 RF 생성기(415) 및 저 주파수 생성기(420)를 포함한다.
[0034] 제1 회로(405)는 저 주파수 생성기(420)와 필터 메인 리드(main lead)(430) 사이에 커플링된 인덕터(425)를 포함한다. 필터 메인 리드(430)는 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124) 각각, 및 고 주파수 RF 생성기(415)와 저 주파수 생성기(420) 둘 모두에 커플링된다. 필터 메인 리드(430)는 또한 고 주파수 RF 생성기(415)에 커플링되며, 제1 커패시터(435)가 필터 메인 리드(430)와 고 주파수 RF 생성기(415) 사이에 포지셔닝된다. 고 주파수 RF 생성기(415)는 필터 메인 리드(430) 및 제2 회로(410)에 커플링된다. 저 주파수 생성기(420) 및 제1 회로(405)는 인덕터(425)에 의해 필터 메인 리드(430)에 커플링된다.
[0035] 제2 회로(410)는 제2 커패시터(440) 및 제3 커패시터(445)를 포함한다. 제3 커패시터(445)는 가변 커패시터이다. 제3 커패시터(445)는 튜닝 노브(knob)로서 기능한다. 제1 회로(405) 및 제2 회로(410)는 필터 메인 리드(430)에 의해 제1 페데스탈 전극(122)에 커플링된다. 제1 회로(405) 및 제2 회로(410)는 노드(450)에서 제2 페데스탈 전극(124)에 커플링된다. 제2 회로(410)는 또한, 노드(452)에서 필터 메인 리드(430)에 커플링된다. 필터 메인 리드(430)는 로드(455)에 의해 제1 페데스탈 전극(122)에 커플링된다. 제2 페데스탈 전극(124)은 로드(460)에 의해 전력 필터(400)에 커플링된다. 로드(455)와 로드(460) 둘 모두는 샤프트(144)에 포지셔닝된다.
[0036] 도 5는 도 1의 프로세싱 챔버(100)와 함께 활용될 수 있는 전력 필터(500)의 다른 실시예의 개략도이다. 이 실시예에서, 프로세싱 챔버를 위한 RF 전력은 최상부로부터 제공된다. 예컨대, 가스 분배기 플레이트(112)는 RF 정합부(152)에 의해 고 주파수 RF 생성기(415) 및 저 주파수 생성기(420)에 커플링된다. 이 실시예에서, 전력 필터(500)는 제1 페데스탈 전극(122)과 제2 페데스탈 전극(124) 둘 모두를 위한 접지 경로를 변화시키기 위해 활용된다. 전력 필터(500)는, 가스 분배기 플레이트(112)가 전기적 플로팅(floating) 상태에 있을 수 있는 동안, 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)에 대한 접지 경로를 변화시킴으로써, 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)의 플라즈마 특성들을 변화시키기 위해 사용될 수 있다.
[0037] 이 실시예에 따른 전력 필터(500)는 제1 커패시터(505), 제2 커패시터(510), 및 제3 커패시터(515)를 포함한다. 제1 커패시터(505) 및 제2 커패시터(510)가 가변 커패시터들인 한편, 제3 커패시터(515)는 고정 커패시터이다. 제1 커패시터(505) 및 제2 커패시터(510)는 제1 페데스탈 전극(122)과 제2 페데스탈 전극(124) 둘 모두 중 하나를 위한 접지로의 경로를 변화시키는 튜닝 노브들로서 활용될 수 있다.
[0038] 전력 필터(500)는 필터 메인 리드(430) 및 제1 커패시터(505)를 포함하는 제1 회로(520)를 포함한다. 필터 메인 리드(430)는 로드(455)에 의해 제1 페데스탈 전극(122)에 커플링된다. 제1 커패시터(505)는 접지에 커플링된다. 전력 필터(500)는 또한, 제2 커패시터(510) 및 제3 커패시터(515)를 포함하는 제2 회로(525)를 포함한다. 제2 회로(525)는 노드(450) 및 로드(460)에 의해 제2 페데스탈 전극(124)에 커플링된다. 제2 회로(525)는 또한, 노드(452)에서 필터 메인 리드(430)에 커플링된다.
[0039] 도 6a 내지 도 6d는 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)을 튜닝하기 위한 튜닝 회로들의 다양한 실시예들을 도시하는 개략도들이다. 도 4의 전력 필터(400)의 일부가 도 6a 내지 도 6d에 도시된다.
[0040] 도 6a에서, 고 주파수 RF 생성기(415) 및 저 주파수 생성기(420)로부터의 신호들은 분리된 후에, 독립적으로 조합된다. 도 6b에서, 고 주파수 RF 생성기(415) 및 저 주파수 생성기(420)로부터의 신호들은 분리된 후에, 종속적으로 조합된다.
[0041] 도 6c 및 도 6d는, 원하는 대로 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124) 각각에 분리된 후에 제공되는, 고 주파수 RF 생성기(415) 및 저 주파수 생성기(420)로부터의 신호들의 인가를 도시한다.
[0042] 도 6c에서, 고 주파수 신호들이 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)에 제공되는 한편, 저 주파수 신호들은 제1 페데스탈 전극(122)에만 제공된다. 따라서, 도 6c에서, 저 주파수 신호들은 제2 페데스탈 전극(124)에 제공되지 않는다.
[0043] 도 6d에서, 저 주파수 신호들이 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)에 제공되는 한편, 고 주파수 신호들은 제1 페데스탈 전극(122)에만 제공된다. 따라서, 도 6d에서, 고 주파수 신호들은 제2 페데스탈 전극(124)에 제공되지 않는다.
[0044] 도 7 및 도 8a 내지 도 8c는, 위에서 설명된 바와 같은, 전력 분리기(154) 뿐만 아니라 전력 필터(400) 또는 전력 필터(500)와 함께 사용될 수 있는 다양한 전력 분리 회로들을 도시하는 개략도들이다.
[0045] 도 7은 용량성 전압 분할기(700)를 도시한다. 도 7의 용량성 전압 분할기(700)는 고정 주파수의 RF 전력인 전력 입력 신호(705)를 수신한다. 제3 커패시터(445)는 낮은 임피던스를 제공하고, 그리고 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)에 동일한 전압을 제공하도록 조정될 수 있다. 센서(710)는 제1 페데스탈 전극(122)과 제2 페데스탈 전극(124) 둘 모두에 커플링된다. 센서(710)는 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124) 각각으로의 전력(예컨대, 전압, 전류, 및/또는 위상)을 모니터링한다. 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)의 튜닝은 센서(710)로부터의 정보에 기반하여 조정된다.
[0046] 도 8a는 직렬로 연결된 제2 커패시터(440)와 제3 커패시터(445)를 포함하는 전압 분할기 회로(800)를 도시한다. 인덕터(805)가 제2 커패시터(440)와 제3 커패시터(445) 사이에 포지셔닝된다. 제3 커패시터(445)는 제1 페데스탈 전극(122)과 제2 페데스탈 전극(124) 사이의 전압을 변화시키기 위해 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 전압 분할기 회로(800)는 직렬 공진 회로를 포함한다.
[0047] 도 8b는 제2 커패시터(440) 및 제3 커패시터(445)를 포함하는 전압 분할기 회로(810)를 도시한다. 인덕터(815)가 제2 커패시터(440)와 제3 커패시터(445)에 병렬로 연결된다. 제3 커패시터(445)는 제1 페데스탈 전극(122)과 제2 페데스탈 전극(124) 사이의 전압을 변화시키기 위해 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 전압 분할기 회로(810)는 병렬 공진 회로를 포함한다. 인덕터(815)는 더 높은 임피던스를 제공할 수 있다.
[0048] 도 8c는 직렬로 연결된 제2 커패시터(440)(제1 고정 커패시터)와 제4 커패시터(825)(제2 고정 커패시터)를 포함하는 전압 분할기 회로(820)를 도시한다. 인덕터(805)는 제2 커패시터(440)와 제4 커패시터(825) 사이에 포지셔닝된다.
[0049] 도 8d는 병렬로 연결된 제2 커패시터(440)(제1 고정 커패시터)와 제4 커패시터(825)(제2 고정 커패시터)를 포함하는 전압 분할기 회로(830)를 도시한다. 인덕터(815)는 제2 커패시터(440)와 제4 커패시터(825) 사이에 포지셔닝된다.
[0050] 도 8c 및 도 8d에서, 회로들은 다양한 주파수들로 RF 전력을 제공하는 전력 입력 신호(835)에 커플링된다. 전압 분할기 회로(820) 및 전압 분할기 회로(830) 각각은 가변 커패시터를 포함하지 않고, 그리고 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)을 튜닝하기 위해 각각의 회로들에 대해 RF 주파수들을 조정하는 데 활용된다.
[0051] 도 9는 로드들(455 및 460)에 의한 인덕턴스에 대항하도록 구성된 회로(900)를 도시하는 개략도이다. 회로(900)는 제1 페데스탈 전극(122) 및 제2 페데스탈 전극(124)과 전압 분할기(예컨대, 위에서 설명된 전력 분할 회로들) 사이에 제공된다. 회로(900)는 로드(455) 및 로드(460)에 각각 커플링된 인덕터(910) 및 인덕터(915)를 포함한다. 회로(900)는 또한, 인덕터들 각각에 커플링된 인터메시(intermesh) 커패시터(920)를 포함한다. 회로(900)는 또한, 인덕터(930) 및 고정 커패시터(935)로 각각 구성된 한 쌍의 LC 회로들(925)을 포함한다. LC 회로들(925)은 저 주파수 전력이 낮은 임피던스로 통과할 수 있게 하지만, 로드들(455 및 460) 중 하나 또는 둘 모두로부터의 인덕턴스를 상쇄시키기 위한 커패시턴스를 제공한다. 회로(900)는 커패시터들 중 하나를 사용하여, 고 주파수 전력에 대해 로드들(455 및 460)의 인덕턴스를 상쇄시키고, 저 주파수 전력을 차단할 수 있다. 인덕터들은 고 주파수 전력을 차단하고, 저 주파수 전력을 통과시키기 위해 활용될 수 있다.
[0052] 도 10은 다른 실시예에 따른 전력 분할기 회로(1000)를 도시하는 개략도이다. 전력 분할기 회로(1000)는 회로(900) 및 제2 회로(410)를 포함한다. 전력 분할기 회로(1000)는 또한 필터 회로(1005)를 포함한다. 필터 회로들(1005) 각각은 (낮은 유도성 임피던스로 저 주파수 전력을 통과시키기 위해 활용되는) 인덕터(1020) 및 (로드들(455 및 460)(미도시)의 인덕턴스를 상쇄시키는 커패시턴스로 고 주파수 전력을 통과시키기 위한) 커패시터(1025)를 포함한다. 필터 회로들(1005) 각각은 병렬 LC 회로들로서 구성된다.
[0053] 본 개시내용의 이익들은 기판의 에지들에 인접한 플라즈마의 증가된 제어를 포함한다. 플라즈마 제어의 증가는 플라즈마 균일성을 증가시킨다.
[0054] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 반도체 프로세싱 챔버로서,
    제1 전극, 및 상기 제1 전극을 원주 방향으로(circumferentially) 둘러싸는 제2 전극을 갖는, 상기 챔버에 배치된 페데스탈(pedestal);
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 둘 모두에 커플링된, 고 주파수 전력 소스 및 저 주파수 전력 소스;
    상기 고 주파수 전력 소스 및 상기 저 주파수 전력 소스와 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치된 전력 분리기(power splitter); 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 둘 모두에 커플링된 전극 튜닝(tuning) 회로
    를 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 튜닝 회로는 복수의 커패시터들을 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 커패시터들 중 적어도 하나는 가변 커패시터를 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각에 센서가 커플링되는,
    반도체 프로세싱 챔버.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 튜닝 회로는 복수의 병렬 LC 회로들을 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 튜닝 회로는 복수의 커패시터들 및 인덕터를 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 커패시터들 중 하나는 상기 고 주파수 전력 소스에 직접적으로 커플링되고, 상기 인덕터는 상기 저 주파수 전력 소스에 직접적으로 커플링되는,
    반도체 프로세싱 챔버.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 부분적으로 중첩되는,
    반도체 프로세싱 챔버.
  9. 챔버에서 플라즈마를 튜닝하기 위한 방법으로서,
    기판 지지 조립체에 매립된 제1 전극에 제1 라디오 주파수 전력을 제공하는 단계 ― 상기 기판 지지 조립체는 상기 챔버에서 샤워헤드에 인접하게 포지셔닝됨 ―;
    상기 제1 전극과 상이한 위치에서 상기 기판 지지 조립체에 매립된 제2 전극에 제2 라디오 주파수 전력을 제공하는 단계 ― 상기 제2 전극은 상기 제1 전극을 원주 방향으로 둘러쌈 ―;
    상기 제1 라디오 주파수 전력 및 상기 제2 라디오 주파수 전력의 파라미터들을 모니터링하는 단계; 및
    상기 모니터링된 파라미터들에 기반하여 상기 플라즈마를 튜닝하는 단계
    를 포함하는,
    챔버에서 플라즈마를 튜닝하기 위한 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 라디오 주파수 전력은 제1 전력 소스에 의해 제공되고, 상기 제2 라디오 주파수 전력은 제2 전력 소스에 의해 제공되는,
    챔버에서 플라즈마를 튜닝하기 위한 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 전극 아래에 배치되는,
    챔버에서 플라즈마를 튜닝하기 위한 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 부분적으로 중첩되는,
    챔버에서 플라즈마를 튜닝하기 위한 방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 튜닝하는 단계는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 하나 또는 둘 모두가 라디오 주파수 전력의 소스일 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 하나 또는 둘 모두를 튜닝하는 단계를 포함하는,
    챔버에서 플라즈마를 튜닝하기 위한 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 샤워헤드는 전기적으로 접지되는,
    챔버에서 플라즈마를 튜닝하기 위한 방법.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 튜닝하는 단계는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 하나 또는 둘 모두가 접지 전극일 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 하나 또는 둘 모두를 튜닝하는 단계를 포함하는,
    챔버에서 플라즈마를 튜닝하기 위한 방법.
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