KR20220054557A - 반도체 제조에서 플라즈마 프로세스 공간을 제어하도록 전기적 비대칭 효과를 사용하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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Abstract

플라즈마가 복수의 주파수들의 무선 주파수 신호들을 사용하여 생성되고 그리고 위상 각 관계가 복수의 주파수들의 무선 주파수 신호들 사이에서 제어되는, 웨이퍼 상의 플라즈마 인에블된 (enabled) 막 증착을 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다. 시스템에서, 페데스탈은 웨이퍼를 지지하도록 제공된다. 플라즈마 생성 구역은 페데스탈 위에 형성된다. 전극은 플라즈마 생성 구역 내로의 무선 주파수 신호들의 전송을 제공하도록 플라즈마 생성 구역에 근접하게 배치된다. 무선 주파수 전력 공급부는 상이한 주파수들의 복수의 무선 주파수 신호들을 전극으로 제공한다. 상이한 주파수들 중 가장 낮은 주파수는 베이스 주파수이고, 그리고 베이스 주파수보다 큰 상이한 주파수들 각각은 베이스 주파수의 짝수차 고조파 (even harmonic) 이다. 무선 주파수 전력 공급부는 복수의 무선 주파수 신호들 각각 사이의 위상 각 관계의 가변 제어를 제공한다.

Description

반도체 제조에서 플라즈마 프로세스 공간을 제어하도록 전기적 비대칭 효과를 사용하기 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR USING ELECTRICAL ASYMMETRY EFFECT TO CONTROL PLASMA PROCESS SPACE IN SEMICONDUCTOR FABRICATION}
본 발명은 반도체 디바이스 제조에 관한 것이다.
많은 현대의 반도체 칩 제조 프로세스들은 플라즈마에 노출된 웨이퍼의 표면 상의 변화에 직접적으로 또는 간접적으로 영향을 주는데 사용되는 이온들 및/또는 라디칼 구성성분들이 도출되는 플라즈마의 생성을 포함한다. 예를 들어, 다양한 플라즈마-기반 프로세스들은 웨이퍼 표면으로부터 재료를 에칭하도록, 웨이퍼 표면 상에 재료를 증착하도록, 또는 웨이퍼 표면 상에 이미 존재하는 재료를 개질하도록 사용될 수 있다. 프로세스 가스가 에너자이징되고 (energized) 그리고 목표된 플라즈마로 변환하도록, 플라즈마는 종종 제어된 분위기에서 프로세스 가스에 RF (radio frequency) 전력을 인가함으로써 생성된다. 플라즈마의 특성들은 이로 제한되지 않지만, 그 중에서도, 프로세스 가스의 재료 조성, 프로세스 가스의 플로우 레이트, 플라즈마 생성 구역 및 주변 구조체들의 기하학적 특징들, 플라즈마 생성 구역 내의 압력, 프로세스 가스의 온도 및 주변 재료들의 온도, 인가된 RF 전력의 주파수 및 크기, 및 웨이퍼를 향하여 플라즈마의 대전된 구성성분들을 끌어당기도록 인가된 바이어스 전압을 포함하는 많은 프로세스 파라미터들에 의해 영향을 받는다.
그러나, 일부 플라즈마 프로세스들에서, 상기에 언급된 프로세스 파라미터들은 모든 플라즈마 특성들 및 거동의 적절한 제어를 제공하지 않을 수도 있다. 특히, 일부 플라즈마 프로세스들에서, "플라스모이드"로서 지칭된 불안정이 플라즈마 내에서 발생할 수도 있고, 여기서 플라스모이드는 정상 밀도 플라즈마의 보다 큰 볼륨들에 의해 둘러싸인 보다 고 밀도 플라즈마의 작은 영역을 특징으로 한다. 플라스모이드들의 형성은 웨이퍼 상의 프로세싱 결과들의 불균일성을 야기할 수 있다. 그러므로, 플라즈마 프로세스의 성능에 부정적으로 영향을 주지 않고 플라즈마 프로세스 내에서 플라스모이드 형성을 완화시키고 그리고/또는 제어하는 것이 관심을 끈다. 본 발명은 이 맥락에서 발생한다.
예시적인 실시예에서, 웨이퍼 상에 막을 증착하도록 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 플라즈마 생성 구역에 노출시 페데스탈의 상단 표면 상에 웨이퍼를 위치시키는 단계를 포함한다. 방법은 또한 프로세스 가스 조성물을 플라즈마 생성 구역에 공급하는 단계를 포함한다. 프로세스 가스 조성물은 산소 및 적어도 하나의 충격 (bombardment) 가스를 포함한다. 방법은 또한 적어도 2 개의 상이한 주파수들의 무선 주파수 신호들을 생성하는 단계를 포함하고, 적어도 2 개의 상이한 주파수들 중 가장 낮은 주파수는 베이스 주파수이고, 그리고 베이스 주파수보다 큰 주파수를 가진 무선 주파수 신호 각각은 베이스 주파수의 무선 주파수 신호와 짝수 고조파 (even harmonic) 관계이고, 그리고 베이스 주파수보다 큰 주파수를 가진 무선 주파수 신호 각각은 베이스 주파수의 무선 주파수 신호와 고정된 위상 관계이다. 방법은 또한 무선 주파수 신호들이 플라즈마 생성 구역 내에서 프로세스 가스 조성물을 플라즈마로 변환하도록, 플라즈마 생성 구역 내로의 전송을 위해 생성된 무선 주파수 신호들을 전극으로 공급하는 단계를 포함하고, 플라즈마는 웨이퍼 상의 막의 증착을 유발한다. 방법은 또한 웨이퍼 상에 증착된 막의 파라미터를 제어하도록 적어도 2 개의 상이한 주파수들 각각의 무선 주파수 신호들 사이의 위상 각 관계를 조정하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 웨이퍼 상에 막을 증착하도록 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템이 개시된다. 시스템은 웨이퍼를 지지하도록 구성된 상단 표면을 가진 페데스탈을 포함한다. 시스템은 또한 페데스탈의 상단 표면 위에 형성된 플라즈마 생성 구역을 포함한다. 시스템은 또한 프로세스 가스 조성물을 플라즈마 생성 구역으로 공급하도록 구성된 프로세스 가스 공급부를 포함한다. 프로세스 가스 조성물은 산소 및 적어도 하나의 충격 가스를 포함한다. 시스템은 또한 전극으로부터 플라즈마 생성 구역 내로의 무선 주파수 신호들의 전송을 제공하도록 플라즈마 생성 구역에 근접하게 배치된 전극을 포함한다. 시스템은 또한 상이한 주파수들의 복수의 무선 주파수 신호들을 전극으로 동시에 공급하도록 구성된 무선 주파수 전력 공급부를 포함하고, 상이한 주파수들 중 가장 낮은 주파수는 베이스 주파수이고, 그리고 베이스 주파수보다 큰 주파수를 가진 무선 주파수 신호 각각은 베이스 주파수의 무선 주파수 신호와 짝수 고조파 관계이고, 그리고 베이스 주파수보다 큰 주파수를 가진 무선 주파수 신호 각각은 베이스 주파수의 무선 주파수 신호와 고정된 위상 관계이다. 웨이퍼 상의 막의 증착을 유발하기 위해서 복수의 무선 주파수 신호들은 플라즈마 생성 구역 내에서 프로세스 가스 조성물을 플라즈마로 변환하도록 설정된 각각의 주파수들을 갖는다. 무선 주파수 전력 공급부는 또한 복수의 무선 주파수 신호들 각각 사이의 위상 각 관계의 가변 제어를 제공하도록 구성된 위상 제어기를 포함하고, 위상 각 관계의 조정은 웨이퍼 상에 증착된 막의 파라미터를 제어하도록 사용된다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들은 본 발명의 예로서 예시하는, 첨부된 도면들과 함께 취해진, 다음의 상세한 기술로부터 보다 분명해질 것이다.
도 1a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼 상에서 플라즈마 향상된 막 증착 프로세스를 수행하도록 구성된 웨이퍼 프로세싱 시스템을 예시한다.
도 1b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼 상에서 ALD (atomic layer deposition) 프로세스 (예를 들어, ALD 옥사이드 프로세스) 를 수행하도록 구성된 웨이퍼 프로세싱 시스템을 예시한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 4 개의 프로세싱 스테이션들을 포함하는 멀티-스테이션 프로세싱 툴의 평면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 인바운드 로드록 및 아웃바운드 로드록과 인터페이싱된 멀티-스테이션 프로세싱 툴의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, ALD 프로세스와 같은 증착 프로세스를 위해 웨이퍼를 수용하도록 구성된 페데스탈의 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플라즈마 이온 거동에 의해 유발된 막 증착 결과들의 변동들을 제어하도록 이온 에너지 플럭스 및 피크 이온 에너지의 별개의 조절을 제공하기 위해 EAE (electrical asymmetry effect) 제어를 구현하도록 구성된 플라즈마 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플라즈마 이온 거동에 의해 유발된 막 증착 결과들의 변동들을 제어하도록 이온 에너지 플럭스 및 피크 이온 에너지의 별개의 조절을 제공하기 위해 EAE 제어를 구현하도록 구성된 또 다른 플라즈마 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플라즈마 이온 거동에 의해 유발된 막 증착 결과들의 변동들을 제어하도록 이온 에너지 플럭스 및 피크 이온 에너지의 별개의 조절을 제공하기 위해 EAE 제어를 구현하도록 구성된 또 다른 플라즈마 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 약 10°의 EAE 위상 각 관계의 사용에 대응하는 웨이퍼 및 약 55°의 EAE 위상 각 관계의 사용에 대응하는 웨이퍼에 걸친 증착된 막 두께 프로파일의 플롯들을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼 상에 막을 증착하도록 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
다음의 기술에서, 수많은 구체적인 상세들이 제공된 발명의 완전한 이해를 제공하도록 제시된다. 그러나, 본 발명은 이들 구체적인 상세들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 동작들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다.
반도체 웨이퍼 상의 막들의 증착은 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 프로세스 및/또는 PEALD (plasma enhanced atomic layer deposition) 프로세스를 사용하여 달성될 수 있다. PECVD 프로세스 및 PEALD 프로세스에서 사용되는 시스템은 많은 상이한 형태들을 취할 수도 있다. 예를 들어, 시스템은 하나 이상의 웨이퍼들을 하우징하고 그리고 웨이퍼 프로세싱에 적합한 하나 이상 챔버들 또는 "반응기들" (때때로 복수의 스테이션들을 포함함) 을 포함할 수 있다. 챔버 각각은 프로세싱을 위해 하나 이상의 웨이퍼들을 하우징할 수도 있다. 하나 이상의 챔버들은 규정된 위치 또는 위치들에 (예를 들어 회전, 진동, 또는 다른 교반과 같은 운동을 하여 또는 상기 운동 없이 그 위치 내에서) 웨이퍼를 유지한다. 증착을 겪는 웨이퍼는 프로세스 동안 반응기 챔버 내에서 일 스테이션으로부터 또 다른 스테이션으로 이송될 수도 있다. 물론, 막 증착은 단일의 스테이션에서 전적으로 일어날 수도 있거나 막의 임의의 부분이 임의의 수의 스테이션들에서 증착될 수도 있다. 프로세스 동안, 웨이퍼 각각은 페데스탈, 웨이퍼 척, 및/또는 다른 웨이퍼 홀딩 장치에 의해 제자리에 홀딩된다. 특정한 동작들에 대해, 장치는 웨이퍼를 가열하기 위한 가열 플레이트와 같은 가열기를 포함할 수도 있다.
예시적인 실시예에서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 웨이퍼는 반도체 웨이퍼를 지칭한다. 또한, 다양한 실시예들에서, 본 명세서에서 지칭되는 바와 같은 웨이퍼는 형태, 형상, 및/또는 사이즈가 가변할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 지칭되는 바와 같은 웨이퍼는 200 ㎜ (millimeters) 반도체 웨이퍼, 300 ㎜ 반도체 웨이퍼, 또는 450 ㎜ 반도체 웨이퍼에 대응할 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 지칭되는 바와 같은 웨이퍼는 다른 형상들 중에서도, 평판 디스플레이를 위한 직사각형 기판과 같은 비원형 기판, 등에 대응할 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼 (101) 상에서 플라즈마 향상된 막 증착 프로세스를 수행하도록 구성된 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100) 을 예시한다. 시스템은 하부 챔버 부분 (102b) 및 상부 챔버 부분 (102a) 을 가진 챔버 (102) 를 포함한다. 중심 칼럼 (141) 은 전기적으로 전도성 재료로 형성된 페데스탈 (140) 을 지지하도록 구성된다. 전기적으로 전도성 페데스탈 (140) 은 RF 방향 제어 모듈 (250) 의 설정에 따라, 매칭 네트워크 (106) 를 통해 RF 전력 공급부 (104) 로부터 RF 신호들을 수신하도록 연결된다. 또한, 도 1a의 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100) 에서, 샤워헤드 전극 (150) 은 RF 방향 제어 모듈 (250) 의 설정에 따라, 매칭 네트워크 (106) 를 통해 RF 전력 공급부 (104) 로부터 RF 신호들을 수신하도록 구성되고 연결된다. 일부 실시예들에서, RF 방향 제어 모듈 (250) 은 RF 전력 공급부 (104) 로부터 전송된 RF 신호들을 매칭 네트워크 (106) 를 통해 샤워헤드 전극 (150) 또는 페데스탈 (140) 로 지향시키도록 구성된다. 또한, RF 방향 제어 모듈 (250) 은 RF 신호들을 현재 수신하지 않는 샤워헤드 전극 (150) 및 페데스탈 (140) 중 어느 것이든 하나를 기준 접지 전위에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 이 방식으로, 미리 결정된 시간에, RF 방향 제어 모듈 (250) 은, 페데스탈 (140) 이 기준 접지 전위에 전기적으로 연결되는 동안 샤워헤드 전극 (150) 이 RF 전력 공급부 (104) 로부터 RF 신호들을 수신할 것이거나, 샤워헤드 전극 (150) 이 기준 접지 전위에 전기적으로 연결되는 동안 페데스탈 (140) 이 RF 전력 공급부 (104) 로부터 RF 신호들을 수신할 것임을 보장하도록 동작한다.
RF 전력 공급부 (104) 는 제어 모듈 (110), 예를 들어, 제어기에 의해 제어된다. 제어 모듈 (110) 은 프로세스 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들 (108) 을 실행함으로써 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100) 을 동작하도록 구성된다. 프로세스 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들 (108) 은 예컨대, 웨이퍼 (101) 위에 막들을 증착하거나 형성하도록, 전력 레벨들, 타이밍 파라미터들, 프로세스 가스들, 웨이퍼 (101) 의 기계적 움직임, 등과 같은 파라미터들에 대한 지시들을 가진 프로세스 레시피들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 중심 칼럼 (141) 은 리프트 핀 제어부 (122) 에 의해 제어되는 리프트 핀들을 포함할 수 있다. 리프트 핀들은, 엔드-이펙터로 하여금 웨이퍼 (101) 를 픽업하게 (pick up) 하도록 페데스탈 (140) 로부터 웨이퍼 (101) 를 상승시키도록, 그리고 엔드-이펙터에 의해 배치된 후 웨이퍼 (101) 를 하강시키도록 사용된다. 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100) 은 설비로부터 프로세스 가스 공급부들 (114), 예를 들어, 가스 화학물질 공급부들에 연결되는 가스 공급 시스템 (112) 을 더 포함한다. 수행될 프로세싱에 따라, 제어 모듈 (110) 은 가스 공급 시스템 (112) 을 통해 프로세스 가스들 (114) 의 전달을 제어한다. 이어서 선택된 프로세스 가스들은 샤워헤드 전극 (150) 내로 흐르고 그리고 샤워헤드 전극 (150) 과 페데스탈 (140) 상에 배치된 웨이퍼 (101) 사이의 플라즈마 프로세싱 구역 내로 분배된다.
또한, 프로세스 가스들은 미리 혼합되거나 미리 혼합되지 않을 수도 있다. 적절한 밸브 및 MFC (mass flow control) 메커니즘들은 적절한 프로세스 가스들이 프로세스의 증착 및 플라즈마 처리 페이즈들 동안 전달되는 것을 보장하도록 가스 공급 시스템 (112) 내에 채용될 수도 있다. 프로세스 가스들은 플라즈마 프로세싱 구역을 나가고 그리고 배기 유출부 (143) 를 통해 흐른다. 진공 펌프 (예컨대, 다른 타입들 중에서, 1 개 또는 2 개의 스테이지 기계식 건조 펌프) 는 프로세스 가스들을 프로세싱 볼륨으로부터 인출하고 그리고 쓰로틀 밸브 또는 펜듈럼 밸브와 같은, 폐루프 피드백 제어된 플로우 제한 디바이스에 의해 프로세싱 볼륨 내에서 적절하게 저압을 유지한다.
페데스탈 (140) 의 외측 구역을 둘러싸는 캐리어 링 (200) 이 또한 도시된다. 캐리어 링 (200) 은 페데스탈 (140) 로 또는 페데스탈 (140) 로부터의 웨이퍼 (101) 의 수송 동안 웨이퍼 (101) 를 지지하도록 구성된다. 캐리어 링 (200) 은 페데스탈 (140) 의 중심의 웨이퍼 지지 구역으로부터 스텝 다운된 (step down) 캐리어 링 지지 구역 위에 놓이도록 구성된다. 캐리어 링은 환형 형상의 디스크 구조체를 갖고 그리고 캐리어 링의 디스크 구조체의 외측 에지 측, 예를 들어, 외측 반경부, 및 캐리어 링의 디스크 구조체의 웨이퍼 에지 측, 예를 들어, 웨이퍼 (101) 가 놓이는 곳과 가장 가까운 내측 반경부를 포함한다. 캐리어 링 (200) 의 웨이퍼 에지 측은 캐리어 링 (200) 이 스파이더 포크들 (180) 에 의해 리프팅될 때 웨이퍼 (101) 를 리프팅하도록 구성되는 복수의 콘택트 지지 구조체들을 포함한다. 따라서 캐리어 링 (200) 은 웨이퍼 (101) 와 함께 리프팅되고 그리고 또 다른 스테이션에 대해, 예를 들어, 멀티-스테이션 시스템에서 로테이션될 수 있다. 캐리어 링 리프트 및/또는 로테이션 제어 신호들 (124) 은 캐리어 링 (200) 을 리프팅하고 그리고/또는 로테이션하도록 스파이더 포크들 (180) 의 동작을 제어하게 제어 모듈 (110) 에 의해 생성된다.
도 1b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼 상에서 ALD (atomic layer deposition) 프로세스 (예를 들어, ALD 옥사이드 프로세스) 를 수행하도록 구성된 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100A) 을 예시한다. 도 1a에 관해 기술된 바와 같은 유사한 구성 부분이 도 1b에 도시된다. 구체적으로, 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100A) 은 또한 상부 챔버 부분 (102a), 하부 챔버 부분 (102b), 제어 모듈 (110), RF 전력 공급부 (104), 매칭 네트워크 (106), 캐리어 링 (200), 및 스파이더 포크들 (180) 을 포함한다. 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100A) 에서, 페데스탈 (140A) 은 유전체 바디 (251) 를 포함하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 페데스탈 (140A) 은 유전체 바디 (251) 의 상단 표면 상에 배치된 전기적으로 전도성 층 (509) 을 포함하고, 웨이퍼 (101) 는 전기적으로 전도성 층 (509) 상에 배치된다. 그러나, 일부 실시예들에서, 전기적으로 전도성 층 (509) 이 존재하지 않고, 그리고 웨이퍼 (101) 는 유전체 바디 (251) 의 상단 표면 직상에 배치된다. 일부 실시예들에서, 유전체 바디 (251) 는 칼럼 (141) 에 바로 부착된다. 그리고, 일부 실시예들에서, 유전체 바디 (251) 는 칼럼 (141) 에 부착되는 전도성 구조체 (252) 에 의해 지지된다.
일부 실시예들에서, 저항 가열 엘리먼트와 같은 가열 컴포넌트 (253) 이 페데스탈 (140A) 의 유전체 바디 (251) 와 함께 배치된다. 가열 컴포넌트 (253) 는 결국 제어 모듈 (110) 에 연결되는 가열기 전력 공급부 (255) 에 연결된다. 가열 컴포넌트 (253) 가 존재하기 때문에, 일부 실시예들에서, 가열기 전력 공급부 (255) 는 프로세스 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들 (108) 에 의해 제공된 바와 같이 그리고 제어 모듈 (110) 에 의해 실행된 바와 같이 규정된 레시피를 따라 동작될 수 있다. 온도 측정 디바이스들이 온도 측정 데이터를 제어 모듈 (110) 에 제공하도록 페데스탈 (140A) 상/내 그리고/또는 페데스탈 (140A) 주위의 다른 위치들에 설치될 수 있어서, 제어 모듈 (110) 과 가열기 전력 공급부 (255) 사이의 폐루프 온도 피드백 제어 회로의 동작을 인에이블하는 것이 이해되어야 한다.
페데스탈 (140A) 의 유전체 바디 (251) 는 RF 방향 제어 모듈 (250) 의 설정에 따라, RF 신호들을 RF 전력 공급부 (104) 로부터 매칭 네트워크 (106) 를 통해 수신하도록 구성되고 연결된 RF 전극 (254) 을 포함한다. 또한, 도 1b의 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100A) 에서, 샤워헤드 전극 (150A) 은 RF 방향 제어 모듈 (250) 의 설정에 따라, RF 신호들을 RF 전력 공급부 (104) 로부터 매칭 네트워크 (106) 를 통해 수신하도록 구성되고 연결된다. 일부 실시예들에서, RF 방향 제어 모듈 (250) 은 RF 전력 공급부 (104) 로부터 전송된 RF 신호들을 매칭 네트워크 (106) 를 통해 샤워헤드 전극 (150A) 또는 RF 전극 (254) 으로 지향시키도록 구성된다. 또한, RF 방향 제어 모듈 (250) 은 기준 접지 전위로 RF 신호들을 현재 수신하지 않는 샤워헤드 전극 (150A) 및 RF 전극 (254) 중 어느 것이든 하나에 전기적으로 연결되도록 구성된다. 이 방식으로, 미리 결정된 시간에, RF 방향 제어 모듈 (250) 은, RF 전극 (154) 이 기준 접지 전위에 전기적으로 연결되는 동안 샤워헤드 전극 (150A) 이 RF 전력 공급부 (104) 로부터 RF 신호들을 수신할 것, 또는 샤워헤드 전극 (150A) 이 기준 접지 전위에 전기적으로 연결되는 동안 RF 전극 (154) 이 RF 전력 공급부 (104) 로부터 RF 신호들을 수신할 것을 보장하도록 동작한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 4 개의 프로세싱 스테이션들을 포함하는 멀티-스테이션 프로세싱 툴 (300) 의 평면도를 도시한다. 이 평면도는 하부 챔버 부분 (102b) (예를 들어, 예시를 위해 상단 챔버 부분 (102a) 이 제거됨) 의 평면도이다. 4 개의 프로세싱 스테이션들은 스파이더 포크들 (180) 에 의해 액세스된다. 스파이더 포크 (180), 또는 포크 각각은 제 1 암 및 제 2 암을 포함하고, 제 1 암 및 제 2 암 각각은 페데스탈 (140/140A) 의 측면 각각의 부분 둘레에 위치된다. 플라즈마 프로세싱, 처리 및/또는 막 증착이 각각의 웨이퍼들 (101) 상에서 발생할 수 있도록, 스파이더 포크들 (180) 은 인게이지먼트 (engagement) 및 로테이션 메커니즘 (220) 을 사용하여, 동시의 방식으로 (즉, 캐리어 링들 (200) 의 하부 표면으로부터) 프로세싱 스테이션들로부터 캐리어 링들 (200) 을 상승시키고 리프팅하고 그리고 이어서 캐리어 링들 (200) (여기서 캐리어 링들 중 적어도 하나는 웨이퍼 (101) 를 지지함) 을 하강시키기 전에 적어도 하나 이상의 스테이션들의 거리에서 로테이션하도록 구성된다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 인바운드 로드록 (302) 및 아웃바운드 로드록 (304) 과 인터페이싱된 멀티-스테이션 프로세싱 툴 (300) 의 실시예의 개략도를 도시한다. 로봇 (306) 은 대기압에서, 웨이퍼들 (101) 을 포드 (pod) (308) 를 통해 로딩된 카세트로부터 대기 포트 (310) 를 통해 인바운드 로드록 (302) 내로 이동시키도록 구성된다. 인바운드 로드록 (302) 은 대기 포트 (310) 가 폐쇄될 때, 인바운드 로드록 (302) 이 펌핑 다운될 (pumped down) 수도 있도록 진공 소스/펌프에 커플링된다. 인바운드 로드록 (302) 은 또한 프로세싱 챔버 (102) 와 인터페이싱된 챔버 수송 포트 (316) 를 포함한다. 따라서, 챔버 수송 포트 (316) 가 개방될 때, 또 다른 로봇 (312) 은 웨이퍼를 프로세싱을 위해 인바운드 로드록 (302) 으로부터 제 1 프로세스 스테이션의 페데스탈 (140/140A) 로 이동시킬 수도 있다.
도시된 프로세싱 챔버 (102) 는 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서 1 내지 4로 번호가 매겨진, 4 개의 프로세스 스테이션들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버 (102) 는 웨이퍼들이 진공 브레이크 (break) 및/또는 공기 노출을 겪지 않고 프로세스 스테이션들 (1 내지 4) 사이에서 캐리어 링 (200) 을 사용하여 이송될 수도 있도록 저압 분위기를 유지하기 위해 구성될 수도 있다. 도 3에 도시된 프로세스 스테이션 (1 내지 4) 각각은 페데스탈 (140/140A) 및 샤워헤드 전극 (150/150A) 및 연관된 프로세스 가스 공급 연결부들을 포함한다. 또한, 다른 실시예들에서 프로세싱 챔버 (102) 는 4 개보다 적은 프로세스 스테이션들 또는 4 개보다 많은 프로세스 스테이션들을 포함할 수 있다.
도 3은 또한 프로세싱 챔버 (102) 내에서 웨이퍼들을 이송하기 위한 스파이더 포크들 (180) 을 도시한다. 상기에 언급된 바와 같이, 스파이더 포크들 (180) 은 로테이션하고 그리고 일 프로세싱 스테이션으로부터 또 다른 프로세싱 스테이션으로의 웨이퍼들의 이송을 인에이블한다. 이송은 웨이퍼 (101) 를 리프팅하고, 그리고 웨이퍼들 (101) 및 캐리어 링들 (200) 을 함께 다음의 프로세싱 스테이션으로 로테이션하는, 스파이더 포크들 (180) 로 하여금 외측 밑면으로부터 캐리어 링들 (200) 을 리프팅하게 함으로써 발생한다. 일 구성에서, 스파이더 포크들 (180) 은 프로세싱 동안 고 레벨들의 열을 견디도록 세라믹 재료로 이루어진다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, ALD 프로세스와 같은 증착 프로세스를 위해 웨이퍼 (101) 를 수용하도록 구성된 페데스탈 (140/140A) 의 예를 도시한다. 일부 실시예들에서, 페데스탈 (140/140A) 은 페데스탈 (140/140A) 의 중심 상단 표면 상에 위치된 전기적으로 전도성 층 (509) 을 포함하고, 여기서 중심 상단 표면은 페데스탈 (140/140A) 의 중심 축 (420) 으로부터 중심 상단 표면의 에지를 규정하는 상단 표면 직경 (422) 으로 연장하는 원형 영역에 의해 규정된다. 전기적으로 전도성 층 (509) 은 전기적으로 전도성 층 (509) 에 걸쳐 분포되고 그리고 웨이퍼 (101) 를 지지하도록 구성되는 복수의 웨이퍼 지지부들 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 을 포함한다. 웨이퍼 지지 레벨은 웨이퍼 (101) 가 웨이퍼 지지부들 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 상에 놓일 (seat) 때 웨이퍼 (101) 의 하단 표면의 수직 위치에 의해 규정된다. 도 4의 예에서, 전기적으로 전도성 층 (509) 의 주변 주위에 대칭으로 분포된 6 개의 웨이퍼 지지부들 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 이 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 전기적으로 전도성 층 (509) 상에 임의의 수의 웨이퍼 지지부들이 있을 수도 있고, 그리고 웨이퍼 지지부들은 증착 프로세스 동작들 동안 웨이퍼 (101) 를 지지하기 위한 임의의 적합한 배열로 전기적으로 전도성 층 (509) 에 걸쳐 분포될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전기적으로 전도성 층 (509) 은 페데스탈 (140/140A) 의 중심 상단 표면 상에 존재하지 않는다. 그리고, 이들 실시예들에서, 웨이퍼 지지부들 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 은 페데스탈 (140/140A) 의 중심 상단 표면 상에 배치된다. 도 4는 또한 리프트 핀들을 하우징하도록 구성되는 리세스들 (406a, 406b, 및 406c) 을 도시한다. 리프트 핀들은 엔드-이펙터에 의한 웨이퍼 (101) 의 인게이지먼트를 허용하도록 웨이퍼 지지부들 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 로부터 웨이퍼 (101) 를 상승시키게 활용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 웨이퍼 지지부 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 각각은 MCA (minimum contact area) 구조체를 규정한다. MCA들은 고 정밀 또는 허용오차들이 요구될 때, 그리고/또는 최소 물리적 콘택트가 디펙트 위험을 감소시키기 위해 바람직할 때, 표면들 사이의 정밀 정합 (precision mating) 을 개선하도록 사용된다. 시스템에서 다른 표면들은 또한 예컨대, 캐리어 링 (200) 지지부들 위, 그리고 캐리어 링 (200) 의 내측 웨이퍼 지지부 구역 위에서, MCA들을 포함할 수 있다.
페데스탈 (140/140A) 은 페데스탈 (140/140A) 의 상단 표면 직경 (422) 으로부터 환형 표면 (410) 의 외경 (424) 으로 연장하는 환형 표면 (410) 을 더 포함한다. 환형 표면 (410) 은 전기적으로 전도성 층 (509) 을 둘러싸지만, 전기적으로 전도성 층 (509) 으로부터 스텝 다운된 환형 구역을 규정한다. 즉, 환형 표면 (410) 의 수직 위치는 전기적으로 전도성 층 (509) 의 수직 위치보다 낮다. 복수의 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 은 환형 표면 (410) 의 에지 (외경) 에/따라 실질적으로 위치되고 그리고 환형 표면 (410) 주위에 대칭으로 분포된다. 캐리어 링 지지부들은 일부 실시예들에서 캐리어 링 (200) 을 지지하기 위한 MCA들을 규정할 수 있다. 일부 구현예들에서, 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 은 환형 표면 (410) 의 외경 (424) 을 넘어 연장하고, 반면에 다른 구현예들에서 캐리어 링 지지부들은 그렇지 않다. 일부 구현예들에서, 캐리어 링 (200) 이 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 상에 놓일 때, 캐리어 링 (200) 이 환형 표면 (410) 위의 미리 규정된 거리에 지지되도록, 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 의 상단 표면들은 환형 표면 (410) 의 높이보다 약간 높은 높이를 갖는다. 캐리어 링 지지부 (412a, 412b, 및 412c) 각각은 캐리어 링 (200) 이 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 에 의해 지지될 때 캐리어 링 (200) 의 밑면으로부터 돌출하는 연장부가 놓이는, 리세스, 예컨대, 캐리어 링 지지부 (412a) 의 리세스 (413) 를 포함할 수도 있다. 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 에서 리세스들 (413) 에 대한 캐리어 링 연장부들의 정합은 캐리어 링 (200) 의 안전한 포지셔닝을 제공하고 그리고 캐리어 링 (200) 이 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 상에 놓일 때 캐리어 링 (200) 이 이동하는 것을 방지한다.
일부 구현예들에서, 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 의 상단 표면들은 환형 표면 (410) 과 같은 높이이다. 다른 구현예들에서, 캐리어 링 (200) 이 환형 표면 (410) 직상에 놓일 수도 있도록, 그리고 캐리어 링 (200) 과 환형 표면 (410) 사이에 갭이 존재하지 않도록, 환형 표면 (410) 으로부터 별도로 규정된 캐리어 링 지지부들이 없다. 이러한 구현예들에서, 캐리어 링 (200) 과 환형 표면 (410) 사이의 경로가 폐쇄되고, 전구체 재료들이 이 경로를 통해 웨이퍼 (101) 의 배면/밑면에 도달하는 것을 방지한다.
도 4의 예시적인 실시예에서, 환형 표면 (410) 의 외측 에지 구역을 따라 대칭으로 위치된 3 개의 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 이 있다. 그러나, 다른 구현예들에서, 캐리어 링 (200) 을 안정한 레스팅 (resting) 구성으로 지지하도록, 페데스탈 (140/140A) 의 환형 표면 (410) 을 따라 임의의 위치들에 분포된 4 개 이상의 캐리어 링 지지부들이 있을 수도 있다.
웨이퍼 (101) 가 웨이퍼 지지부들 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 에 의해 지지될 때, 그리고 캐리어 링 (200) 이 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 에 의해 지지될 때, 웨이퍼 (101) 의 에지 구역은 캐리어 링 (200) 의 내측 부분 위에 배치된다. 일반적으로 말하면, 웨이퍼 (101) 의 에지 구역은 웨이퍼 (101) 의 외측 에지로부터 내측으로 약 2 mm (millimeter) 내지 약 5 mm만큼 연장한다. 이에 따라 수직 분리가 웨이퍼 (101) 의 에지 구역과 캐리어 링 (200) 의 내측 부분 사이에 규정된다. 일부 실시예들에서, 이 수직 분리는 약 0.001 인치 내지 약 0.010 인치이다. 환형 표면 (410) 위의 미리 규정된 거리에서의 캐리어 링 (200) 의 지지 및 웨이퍼 (101) 의 에지 구역과 캐리어 링 (200) 의 내측 부분 사이의 수직 분리는, 웨이퍼 (101) 의 에지 구역에서 웨이퍼 (101) 의 배면/밑면 상의 증착을 제한하도록 제어될 수 있다.
박막들을 증착하거나 웨이퍼 표면을 처리하도록 사용되는 일부 플라즈마들은 프로세스 관점으로부터 선호되는 조건들 하에서 불안정하다. 예로서, 1 내지 3 Torr 압력 범위 내에서 그리고 고 RF 전력 (300 mm 직경 웨이퍼 프로세싱 스테이션당 200 W 초과) 으로 동작되는 Ar/O2 CCP (capacitively-coupled-plasma) 방전은 플라즈마 내에서 불안정성들을 나타낸다. "플라스모이드"로서 본 명세서에 지칭된, 일 이러한 플라즈마 불안정성은 정상 밀도 플라즈마의 보다 큰 볼륨들에 의해 둘러싸인 보다 고 밀도 (보다 밝은) 플라즈마의 작은 영역들을 특징으로 한다. 플라스모이드들이 형성될 때, 증착된 막은 플라스모이드에 대응하는 국부적 고 밀도 플라즈마와 막의 상호작용에 기인하여 플라스모이드 근방에서 국부적으로 치밀화되고, 이는 저하된 막 균일성을 발생시킨다. 웨이퍼 (101) 에 위의 플라스모이드들의 공간적 분포는 프로세스 별로, 그리고 미리 결정된 프로세스 내에서 가변할 수 있다. 또한, 플라스모이드들은 미리 결정된 프로세스 동안 웨이퍼 (101) 에 걸쳐 이동할 수 있다. 플라스모이드들은 웨이퍼 (101) 에 걸쳐 상이한 위치들에서 증착된 막의 밀도 및 두께를 변화시킴으로써와 같이, 웨이퍼 (101) 에 걸쳐 프로세스 균일성의 저하를 유발한다는 것이 이해되어야 한다. 플라스모이드들에 의해 유발된 막 두께의 불균일성은 총 막 두께의 약 1 % 내지 2 %일 수 있고, 이는 매우 편평한 (ultra-flat) 막 프로파일을 요구하는 일부 애플리케이션들에서 두드러질 수 있다.
예시적인 막 증착 프로세스 동안, 동작은 어떠한 RF 전력도 인가하지 않고, 전구체 가스의 모노레이어 (monolayer) 를 도포하도록 수행된다. 전구체 가스는 웨이퍼 (101) 에 들러붙는다. 일부 실시예들에서, 전구체 가스는 웨이퍼 상의 실리콘 옥사이드의 형성을 인에이블하도록 (enable) 실리콘을 포함한다. 이어서 동작은 웨이퍼 (101) 위의 프로세싱 볼륨으로부터 전구체 가스를 플러싱하도록 (flush) 수행되고, 이에 따라 웨이퍼 (101) 상에 전구체 가스의 모노레이어를 남긴다. 이어서 산화 프로세스가 웨이퍼 (101) 상에서 수행된다. 산화 프로세스에서, 프로세스 가스는 웨이퍼 (101) 위의 프로세싱 볼륨 내로 흐르고 그리고 RF 전력은 프로세싱 볼륨 내에 플라즈마를 생성하도록 프로세스 가스에 인가된다. 플라즈마는 웨이퍼 (101) 상에서 산화 반응들을 구동한다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스는 산소 외에 하나 이상의 다른 충격 가스들, 예컨대, 그 중에서도 아르곤을 함유할 것이고, 여기서 충격 가스(들)는 플라즈마의 충분한 치밀화를 제공한다. 일부 실시예들에서, 충격 가스는 증착된 막을 치밀화하는데 효과적인 가스이다. 증착된 막을 치밀화하는 충격 가스들은 에너지를 증착된 막으로 효과적으로 이송할 수 있는 이러한 가스들이다. 일부 실시예들에서, 충격 가스들은 증착된 막과 화학적으로 반응하지 않고 그리고 진동 또는 회전 분자 모드들이 없는, 단원자 희가스들, 예컨대, 그 중에서도, 아르곤이다. 예를 들어, 예시적인 프로세스에서, 프로세스 가스 혼합물은 프로세스 가스 혼합물의 밸런스를 맞추는 아르곤과 약 5 % 내지 약 20 %의 산소를 포함할 수 있다. 그리고, 다른 예시적인 프로세스들에서, 프로세스 가스 혼합물 내의 충격 가스의 산소의 백분율은 5 % 미만이거나 20 % 초과일 수 있다.
산화 프로세스 동안, 특정한 두께의 막이 웨이퍼 (101) 상에 형성될 때, 플라스모이드들은 웨이퍼 (101) 에 걸쳐 나타나기 시작할 수도 있다. 플라스모이드들의 수 및 사이즈는 프로세스 가스 혼합물 내의 충격 프로세스 가스, 예를 들어, 아르곤의 양과 직접적인 상관관계가 있다. 그래서, 프로세스 가스 혼합물 내의 충격 프로세스 가스의 양을 감소시키는 것은 플라스모이드들의 강도를 감소시키도록 기능할 수도 있다. 그러나, 충격 프로세스 가스의 보다 고 백분율이 또한 통상적으로 적절한 막 형성을 보장하도록 충분한 플라즈마 밀도를 제공할 필요가 있다. 또한, 인가된 RF 전력이 충분하지 않다면, 플라즈마 밀도가 충분하지 않을 것이기 때문에, 플라즈마를 생성하도록 다량의 RF 전력이 필요하다. 그러나, 인가된 RF 전력을 증가시키는 것은 보다 많은 플라스모이드들의 형성을 야기한다. 일부 프로세스 애플리케이션들은 300 mm 직경의 웨이퍼 프로세싱 스테이션당 약 300 W의 인가된 RF 전력을 사용한다. 그러나, 다른 프로세스 애플리케이션들은 300 mm 직경의 웨이퍼 프로세싱 스테이션당 보다 고 RF 전력, 예컨대, 400 W, 또는 훨씬 보다 고 RF 전력을 요구할 수도 있다.
전술한 바를 고려하면, 플라스모이드 형성을 억제하기 위한 일 방식은 인가된 RF 전력을 감소시키고 그리고/또는 가스 혼합물 내의 산소 농도를 증가시키는 것이다. 보다 구체적으로, 보다 저 프로세스 전력, 즉, 보다 저 인가된 RF 전력, 또는 프로세스 가스 내의 (산소에 대해) 보다 저 충격 가스 (통상적으로 아르곤) 농도는 보다 저 플라즈마 밀도를 발생시키고, 따라서 플라스모이드들의 형성을 억제한다. 유감스럽게도, 이들 조건들은 증착된 막 품질 관점에서 바람직하지 않다. 예를 들어, 막 품질은 플라즈마로부터의 이온 충격이 보다 저 프로세스 전력 또는 프로세스 가스 내의 보다 저 충격 가스 농도에서 충분하지 않을 때 저하된다. 그러므로, 프로세스 전력을 낮추는 것 그리고/또는 프로세스 가스 내의 충격 가스 농도, 예를 들어, 아르곤 농도를 낮추는 것을 통해 플라스모이드 형성을 억제하면서 증착된 막 품질을 유지하는 것이 항상 가능하지 않을 수도 있다.
플라스모이드들은 웨이퍼 (101) 에지에서 또는 웨이퍼 (101) 중심에 가까이 나타날 수도 있다. 플라스모이드들은 또한 웨이퍼 (101) 위에서 이동할 수 있고 그리고 몇몇의 개별적인 플라스모이드들이 보다 큰 링 같은 구조체들과 혼합될 (merge) 때 고 강도 성장의 패턴들을 생성할 수 있다. 플라스모이드의 특성 때문에, 플라스모이드 형성이 웨이퍼 (101) 위에서 발생할 때와 장소를 정확하게 제어하는 것은 어렵다. 그러므로, 웨이퍼 상 (on-wafer) 막 두께 또는 습식 에칭 레이트와 같은 다른 특성들을 절충하지 않고 플라스모이드 형성을 억제하는 것에 관심이 있다.
플라즈마로부터의 에너제틱 (energetic) 이온들은 웨이퍼 (101) 상에 증착된 막 재료로부터 2차 전자들을 배출할 수도 있다. 이들 2차 전자들은 플라즈마 시스 (sheath) 를 통해 벌크 (bulk) 플라즈마로 당겨질 때 고 에너지로 가속화될 수 있다. 이들 가속화된 전자들은 고 밀도의, 불안정한 플라즈마, 예컨대, 플라스모이드들의 구역들을 형성할 수도 있다. 이러한 거동은 방전이 특정한 표면들 (예를 들어, 특정한 조성물 및 두께의 막) 과 상호작용할 때 아르곤-풍부 가스 혼합물들에서 흔히 관찰된다. 그러므로, 플라스모이드 형성은 이온 충격 에너지 및/또는 이온 에너지 플럭스에 어느 정도 의존적임이 확인되었다.
PEALD는 연속적인 모노레이어들로 웨이퍼 상에 막을 증착하는 프로세스이다. 밀도 및/또는 두께와 같은 최종 증착된 막 특성들에 대한 순 효과 (net effect) 를 가진 모노레이어들이 증착되기 때문에 이들 모노레이어들 각각은 이온 충격 조건들에 민감할 수 있다. 이 점에서, PEALD 프로세스들은 이온 에너지를 조절하는 것으로 공지되거나 여겨지는 프로세스 변수들에 의존적인 특성들을 가진 막들을 생산하는 것으로 관찰되었다. 이 이온 에너지 의존도는 전달된 피크 이온 에너지 또는 이온 에너지 플럭스와 관련될 수도 있다. PEALD 프로세스에서 이온 에너지 및 이온 에너지 플럭스의 정밀한 별개의 제어를 제공하기 위한 방법들은 미래의 진보된 반도체 디바이스 구조체들의 제조를 위해 필요한 막 품질들의 달성을 인에이블하는 프로세스 공간에 대한 액세스를 획득하는데 유용할 수 있다.
PEALD에 더하여, 이온 충격 에너지 및/또는 이온 에너지 플럭스에 민감한 특성들을 가진 막들을 생산하는 다른 "연속적인" 증착 프로세스들이 있다. 특히, PECVD에 의해 증착된 나이트라이드 막들의 최종 막 응력은 프로세싱 동안 인가된 LF (low frequency) RF 신호들의 RF 전력 레벨들에 의존적일 수 있다. LF RF 신호들의 RF 전력 레벨은 이온 에너지를 조절한다고 여겨진다. 또한, 다른 애플리케이션들, 예컨대, AHM (amorphous hard mask) 애플리케이션들은 이온 에너지에 대한 막 응력 및 막 밀도 의존도를 나타낼 수 있다.
일부 PEALD 프로세스들, 예컨대, 옥사이드들을 수반한 PEALD 프로세스들은 일부 실시예들에서, 13.56 ㎒, 또는 다른 실시예들에서, 27.12 ㎒와 같은 단일의 HF (high frequency) RF 신호를 사용한다. 이들 PEALD 프로세스들에서, 보통 이용가능한 프로세스 변수들, 즉, 프로세스 결과들의 변화에 영향을 주도록 조정될 수 있는 프로세스 파라미터들은, HF RF 전력, 챔버 압력, 프로세스 가스(들)의 조성, 및 프로세스 가스(들)의 플로우 레이트(들)를 포함한다. PEALD 프로세스는 이들 보통 이용가능한 프로세스 변수들에 의해 규정된 프로세스 공간/윈도우 내에 관습적으로 제한된다. 그러나, 반도체 디바이스 구조체들이 계속해서 사이즈가 축소되고 설계 복잡성이 증가되기 때문에, 이들 보통 이용가능한 PEALD 프로세스 변수들에 의해 규정된 프로세스 공간/윈도우는 만족스러운 막 증착 결과들을 생산하기에 항상 충분하지 않을 수도 있다.
일부 PECVD 프로세스들에서, LF RF 전력 (즉, 시스템 이온 플라즈마 주파수 미만인 주파수들에서의 RF 전력) 은 플라즈마 내의 이온 에너지에 의존적이도록 여겨지는 증착된 막 특성들의 변동에 영향을 주도록 조절된다. 그러나, LF의 사용이 전극들에서 보다 고 RF 전압들을 발생시키기 때문에, LF RF 전력의 사용은 플라즈마 밀도를 억제할 수 있고, 그리고/또는 웨이퍼에 걸친 플라즈마 프로세스의 균일성을 왜곡할 (distort) 수 있고, 그리고/또는 챔버 내에서 전기 아크 (electrical arcing) 의 위험을 증가시킬 수 있다. 또한, 일부 경우들에서, LF RF 전력은 바람직하지 않은 증착된 막 결과들을 생성하도록 HF RF 전력과 커플링할 수 있다. 그러므로, LF RF 전력 조절의 사용은 증착된 막 특성들의 이온 에너지 의존적인 변동들의 제어를 도울 수도 있지만, LF RF 전력 조절의 사용은 금지될 수 있는 일부 부작용들을 갖는다.
이온 충격 에너지 및/또는 이온 에너지 플럭스가 PEALD 및 PECVD와 같은 프로세스들에서 웨이퍼 상의 막 증착 결과들에 영향을 주는 방식에 관해 상기에 논의된 이슈들을 고려하면, 웨이퍼와의 직접적인 이온 상호작용을 통해 또는 플라스모이드들과 같은 플라즈마 불안정성들의 형성을 통해, 플라즈마 이온 거동에 의해 유발된 막 증착 결과들의 변동들을 제어하도록 이온 에너지 플럭스 및 피크 이온 에너지를 별도로 조절하기 위해 EAE (electrical asymmetry effect) 를 사용하기 위한 시스템들 및 방법들이 본 명세서에 개시된다. EAE는 복수의 RF 생성기들이 고조파 (harmonic) 관계의 주파수들로 동시에 동작하고, 그리고 복수의 RF 생성기들이 서로에 대해 특정한 위상 각 관계로 동작하도록 위상 고정되는 (phase locked) 기법이다. 일 예시적인 실시예에서, EAE는 13.56 ㎒ 및 27.12 ㎒의 주파수들 각각으로, 그리고 서로에 대해 특정한 위상 각 관계로 동시의 방식으로 2 개의 RF 생성기들을 동작시킴으로써 플라즈마 증착 프로세스에서 활용된다. 다른 실시예들에서 3 개 이상의 RF 생성기들은 고조파 관계를 가진 각각의 주파수들로 동작될 수 있고, 그리고 각각의 주파수들은 13.56 ㎒ 및 27.12 ㎒와 상이할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, EAE-인에이블된 플라즈마 증착 프로세스에서 복수의 RF 생성기들 사이의 위상 각 관계의 변동/제어는 플라스모이드 형성과 같은 플라즈마 불안정성 형성을 억제하도록 사용될 수 있고, 그리고 ALD-옥사이드 막 밀도의 제어를 제공할 수 있고, 그리고 나이트라이드들의 PECVD 증착에서 막 응력의 제어를 제공할 수 있다. 또한 EAE의 연관된 위상 각 관계들의 변동/제어와 함께 EAE의 사용은 다른 플라즈마 증착 프로세스 이득들을 제공할 수 있고, 그리고 PECVD 및 PEALD 플라즈마 증착 프로세스들의 실질적인 프로세스 공간/윈도우를 확장하도록 기능한다는 것이 이해되어야 한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플라즈마 이온 거동에 의해 유발된 막 증착 결과들의 변동들을 제어하도록 이온 에너지 플럭스 및 피크 이온 에너지의 별개의 조절을 제공하기 위해 EAE 제어를 구현하도록 구성된 플라즈마 프로세싱 시스템을 도시한다. 도 5의 시스템은 도 1a 또는 도 1b에 관해 기술된 바와 같은 챔버 (102) 및 대응하는 컴포넌트들 (components) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 도 5의 시스템은 도 1a에 관해 기술된 바와 같은 샤워헤드 전극 (150) 및 페데스탈 (140) 을 포함한다. 그리고, 일부 실시예들에서, 도 5의 시스템은 도 1b에 관해 기술된 바와 같은 샤워헤드 전극 (150A) 및 페데스탈 (140A) 을 포함한다. 도 5의 시스템은 샤워헤드 전극 (150/150A) 에 RF 전력을 공급하도록 연결된 RF 전력 공급부 (104A) 를 포함한다. RF 전력 공급부 (104A) 는 또한 제어 모듈 (110) 로부터 제어 신호들을 수신하도록 연결된다. 도 5의 시스템에서, 페데스탈 (140A) 및/또는 페데스탈 (140) 내의 RF 전극 (254) 은 기준 접지 전위에 전기적으로 연결된다.
RF 전력 공급부 (104A) 는 복수의, 즉, 1보다 큰 정수 N 개의, RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 을 포함한다. RF 생성기 (501(1) 내지 501(N)) 각각은 규정된 주파수의 RF 신호들을 출력하도록 구성된다. 그리고, RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 중 미리 결정된 RF 생성기에 의해 출력된 규정된 RF 신호 주파수가 RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 중 다른 RF 생성기에 의해 출력된 RF 신호 주파수와 상이할 수 있도록, RF 생성기 (501(1) 내지 501(N)) 각각은 독립적으로 제어가능하다. RF 생성기 (501(1) 내지 501(N)) 각각은 위상 제어기 (503) 에 연결된다. 위상 제어기 (503) 는 RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 에 의해 출력된 RF 신호들 사이의 위상 각 관계를 제어하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 위상 제어기 (503) 는 RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 중 임의의 2 개의 RF 생성기들에 의해 출력된 RF 신호들 사이의 규정된 위상 각 관계를 확립하도록, 그리고 플라즈마 증착 프로세스 동안 필요로 하는 한 확립된 규정된 위상 각 관계를 유지하도록 구성된다. 또한, 위상 제어기 (503) 는 플라즈마 증착 프로세스 동안 RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 중 임의의 2 개의 RF 생성기들에 의해 출력된 RF 신호들 사이의 임의의 규정된 위상 관계의 제어된 조정을 제공하도록 구성된다. 이 방식으로, 위상 제어기 (503) 및 복수의 RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 은 인가된 복수의 (1보다 큰) RF 신호 주파수들, 인가된 RF 신호 주파수 각각의 값, 인가된 RF 신호 각각의 진폭, 및 인가된 RF 신호 각각 사이의 위상 각 관계를 포함하는, 부가적인 프로세스 변수들을 플라즈마 증착 프로세스의 프로세스 공간/윈도우를 확장하도록 제공한다.
RF 생성기 (501(1) 내지 501(N)) 각각은 복수의 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 중 대응하는 매칭 네트워크에 생성되는 RF 신호들을 출력하도록 연결된다. 대응하는 RF 생성기 (501(1) 내지 501(N)) 에 의해 생성된 RF 신호들이 챔버 (102) 내에서 플라즈마 부하에 실질적으로 전송될 수 있도록 복수의 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 각각은 임피던스 매칭을 제어하도록 구성된다. 일반적으로 말하면, 복수의 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 각각은 챔버 (102) 내의 플라즈마 부하로의 RF 신호들의 전송에서 RF 신호들에 의해 직면된 임피던스를 튜닝하도록 조정될 수 있는 커패시터들과 인덕터들의 네트워크로서 구성된 매칭 회로를 포함한다.
복수의 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 각각은 결합기 모듈 (507) 에 연결된 각각의 출력부를 갖는다. 일부 실시예들에서, 결합기 모듈 (507) 은 복수의 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 을 포함하고, 노치 필터 (505(1) 내지 505(N)) 각각은 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 중 대응하는 매칭 네트워크로부터 RF 신호들을 수신하도록 연결된다. 일부 실시예들에서, 노치 필터 (505(1) 내지 505(N)) 각각은 복수의 노치 필터들을 실제로 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 각각은 주파수의 좁은 범위 외부의 신호들을 감소/제거하도록 구성된다. 미리 결정된 RF 생성기 (501(1) 내지 501(N)) 에 대응하는 노치 필터 (505(1) 내지 505(N)) 는 다른 RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 의 주파수들의 RF 신호들을 감소/제거하도록 구성된다. 예를 들어, RF 생성기 (501(1)) 에 대응하는 노치 필터 (505(1)) 는 다른 RF 생성기들 (501(2) 내지 501(N)) 에 의해 출력된 주파수들의 RF 신호들을 감소/제거하도록 구성되고, 그리고 RF 생성기 (501(2)) 에 대응하는 노치 필터 (505(2)) 는 다른 RF 생성기들 (501(1) 및 501(3) 내지 501(N)) 에 의해 출력된 주파수들의 RF 신호들을 감소/제거하도록 구성되는, 등을 한다. 이 방식으로, 결합기 (507) 는 챔버 (102) 내의 샤워헤드 전극 (150/150A) 으로의 전송을 위해 RF 생성기 (501(1) 내지 501(N)) 각각과 연관된 매칭 네트워크 ((106)(1) 내지 106(N)) 각각으로부터 단일의 출력 라인 (509) 상으로의 출력될 때 RF 신호 각각의 클린 버전들 (cleaned versions) 을 결합하도록 기능한다. 또한, 일부 실시예들에서, 다양한 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 의 출력부들로부터 단일의 출력 라인 (509) 으로 연장하는 전송 라인들 (511(1) 내지 511(N)) 의 길이들은 RF 신호 주파수 각각에 대한 독립된 부하 임피던스 최적화를 인에이블하도록 개별적으로 가변될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 결합기 모듈 (507) 은 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 과 다른 필터 회로들을 사용하여 RF 생성기 (501(1) 내지 501(N)) 각각과 연관된 매칭 네트워크 ((106)(1) 내지 106(N)) 각각으로부터 단일의 출력 라인 (509) 상으로 출력될 때 RF 신호 각각의 클린 버전들을 결합하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 2 개의 RF 신호 주파수들의 경우에서, 하나 이상의 고역 통과 필터들과 하나 이상의 저역 통과 필터들의 배열은 단일의 출력 라인 (509) 으로 2 개의 RF 신호들의 주파수-클린 버전들을 제공하도록 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플라즈마 이온 거동에 의해 유발된 막 증착 결과들의 변동들을 제어하도록 이온 에너지 플럭스 및 피크 이온 에너지의 별개의 조절을 제공하기 위해 EAE 제어를 구현하도록 구성된 또 다른 플라즈마 프로세싱 시스템을 도시한다. 도 6의 시스템에서, RF 전력 공급부 (104A) 는 페데스탈 (140/140A) 내의 RF 전극 (254) 에 RF 신호들을 공급하도록 연결되고, 그리고 샤워헤드 전극 (150/150A) 은 기준 접지 전위에 전기적으로 연결된다. 도 6에 도시된 RF 전력 공급부 (104A) 는 도 5에 관해 기술된 RF 전력 공급부와 동일하다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플라즈마 이온 거동에 의해 유발된 막 증착 결과들의 변동들을 제어하도록 이온 에너지 플럭스 및 피크 이온 에너지의 별개의 조절을 제공하기 위해 EAE 제어를 구현하도록 구성된 또 다른 플라즈마 프로세싱 시스템을 도시한다. 도 7의 시스템은 도 1a 및 도 1b에 관해 기술된 바와 같은 RF 방향 제어 모듈 (250) 을 구현한다. 일부 실시예들에서, RF 방향 제어 모듈 (250) 은 미리 결정된 시간에 RF 공급부로서 샤워헤드 전극 (150/150A) 또는 페데스탈/페데스탈 (140/140A) 내의 RF 전극 (254) 의 동작을 제공하도록 샤워헤드 전극 (150/150A) 및 페데스탈/페데스탈 (140/140A) 내의 RF 전극 (254) 양자와 RF 전력 공급부 (104A) 사이에 연결되지만, 샤워헤드 전극 (150/150A) 및 페데스탈/페데스탈 (140/140A) 내의 RF 전극 (254) 중 다른 전극은 미리 결정된 시간에 RF 복귀 전극, 즉, 기준 접지 전극으로서 동작된다.
RF 전력 공급부 (104A) 의 복수의 (N>1) RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 은 N 개의 주파수들로 동작하도록 설정되고, 여기서 N 개의 주파수들 중 가장 낮은 주파수는 베이스 주파수, 즉, 기본 주파수이고, 그리고 여기서 베이스 주파수보다 큰 N 개의 주파수들 각각은 베이스 주파수의 짝수 고조파이다. 그리고, 위상 제어기 (503) 는 RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 에 의해 생성된 RF 신호들 사이의 위상 각 관계, 즉, RF 전압 위상 관계를 확립 및 제어하도록 동작한다. RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 에 의해 생성된 RF 신호들 사이의 위상 각 관계는 결정론이고 그리고 위상 제어기 (503) 의 제어 하에서 조정 가능하다. RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 에 의해 생성된 RF 신호들 사이의 위상 각 관계의 변동은 DC (direct current) 자기 바이어스 (self bias) 및 플라즈마 전위 양자의 변동을 제공하고, 그리고 결국 웨이퍼 상에 입사된 이온 에너지의 변동을 제공한다.
RF 전력 공급부 (104A) 는 임의의 수 N 개의 RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 을 포함할 수 있고, 여기서 N은 1보다 크다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 일부 실시예들에서, RF 전력 공급부 (104A) 는 2 개의 RF 생성기들 (501(1) 및 501(2)) 을 포함하도록 구성된다, 즉, N=2. 그리고, 이들 실시예들에서, RF 전력 공급부 (104A) 는 도 5, 도 6, 및 도 7에 도시된 바와 같은 위상 제어기 (503) 에 더하여, 2 개의 매칭 네트워크들 (106(1) 및 106(2)) 을 포함하고, 그리고 2 개의 노치 필터들 (505(1) 및 505(2)) 을 포함한다. 베이스 주파수보다 큰 RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 의 상이한 주파수들 각각이 베이스 주파수의 짝수 고조파인 한, RF 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 각각이 본질적으로 임의의 주파수로 동작하도록 설정될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 짝수 고조파 관계가 보다 고 주파수와 베이스 주파수 사이에 존재할 때, 보다 고 주파수는 베이스 주파수의 짝수배이다.
일부 실시예들에서, 2의 짝수 고조파 관계가 이들 2 개의 주파수들 사이에 존재하도록, 상기에 언급된 실시예에서 2 개의 RF 생성기들 중 제 1 RF 생성기 (501(1)) 는 13.56 ㎒의 주파수로 RF 신호들을 생성하도록 설정되고, 그리고 상기에 언급된 실시예에서 2 개의 RF 생성기들 중 제 2 RF 생성기 (501(2)) 는 27.12 ㎒의 주파수로 RF 신호들을 생성하도록 설정된다.
2 개의 RF 생성기들 (501(1) 및 501(2)) 이 13.56 ㎒ 및 27.12 ㎒의 주파수들 각각으로 동작하도록 설정되는 상기에 언급된 실시예에서, 전력 전극 전압 (V 전극 (t)) 이 방정식 1에 의해 미리 결정되고, 여기서 A 13.56은 13.56 ㎒ 주파수 RF 신호의 진폭이고, f 13.56은 13.56 ㎒의 주파수이고, A 27.12은 27.12 ㎒ 주파수 RF 신호의 진폭이고, f 27.12는 27.12 ㎒의 주파수이고, t는 시간이고, 그리고 φ는 13.56 ㎒ RF 신호와 27.12 ㎒ RF 신호 사이의 EAE 위상 각 관계이다.
방정식 1.
Figure pat00001
2 개의 RF 생성기들 (501(1) 및 501(2)) 이 PEALD-옥사이드 막 증착 프로세스를 수행하기 위해, 13.56 ㎒ 및 27.12 ㎒의 주파수들 각각으로 동작하도록 설정되는 상기에 언급된 실시예를 사용할 시, 전력 공급된 전극 전압은 2 개의 RF 신호들 사이의 EAE 위상 각 관계의 조정을 사용하여 양호한 사인곡선적 (sinusoidal) 조절을 보여준다. 전력 공급된 전극 전압의 조절은 약 10°의 EAE 위상 각 관계와 근사한 최소값들 및 약 55°의 EAE 위상 각 관계와 근사한 최대값들을 나타낸다.
이 실시예의 성능을 탐구하기 위해서, 제 1 웨이퍼는 약 10°의 EAE 위상 각 관계를 사용하는 PEALD-옥사이드 막 증착 프로세스를 겪고, 그리고 제 2 웨이퍼는 약 55°의 EAE 위상 각 관계를 사용하는 PEALD-옥사이드 막 증착 프로세스를 겪는다. 약 10°의 EAE 위상 각 관계를 사용하는 프로세스 동안, 플라스모이드들은 증착 프로세스 전반에 걸쳐 관찰되지 않았다. 그러나, 약 55°의 EAE 위상 각 관계를 사용하는 프로세스 동안, 플라스모이드들은 약 사이클 50에서 나타났고, 즉, 턴 온되었고 (turned on) 그리고 프로세스의 지속기간 동안 온 상태로 남아있었고, 이는 13.56 ㎒의 RF 신호들만을 사용하여 관찰된 플라스모이드 거동과 유사하다. 이들 결과들을 고려하면, 플라스모이드들은 EAE 위상 각 관계의 조절 (제어된 변동) 을 통해, 제어, 즉, 턴 온 그리고 턴 오프될 수 있다는 것이 입증된다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 약 10°의 EAE 위상 각 관계의 사용에 대응하는 웨이퍼 및 약 55°의 EAE 위상 각 관계의 사용에 대응하는 웨이퍼에 걸친 증착된 막 두께 프로파일의 플롯들을 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 약 10°의 EAE 위상 각 관계를 사용하는 프로세스는 약 55°의 EAE 위상 각 관계를 사용하는 프로세스보다 저 막 증착 레이트를 가졌다. 또한, 도 8은 약 55°의 EAE 위상 각 관계의 사용에 대해 위치점 10 이하에서 증착된 막 두께의 일탈 (aberration) 을 나타내고, 이는 증착 프로세스 동안 플라스모이드들이 존재함을 나타낸다. 대조적으로, 도 8은 약 10°의 EAE 위상 각 관계의 사용에 대해 프로파일에 걸쳐 증착된 막 두께의 일탈이 없음을 나타내고, 이는 증착 프로세스 동안 플라스모이드 형성이 없음을 나타낸다.
부가적으로, 약 10°의 EAE 위상 각 관계를 사용하는 증착 프로세스는 약 55°의 EAE 위상 각 관계를 사용하여 획득된 막 밀도와 비교할 때 보다 큰 막 밀도를 제공한다는 것을 알아냈고, 이는 보다 저 습식 에칭 레이트 (WER) 가 보다 저 EAE 위상 각 관계를 갖는다는 것을 나타낸다. 그러므로, 보다 저 EAE 위상 각 관계를 사용함으로써, 보다 저 웨이퍼 바이어스와 함께 그리고 플라스모이드 형성 없이 보다 고 밀도 플라즈마의 생성을 통해 보다 치밀한 증착된 막을 획득하는 것이 가능하다는 것이 입증되었다. 27.12 ㎒의 단일의 RF 주파수만의 사용은 보다 저 웨이퍼 바이어스와 함께 그리고 플라스모이드 형성 없이 보다 고 밀도 플라즈마의 생성을 통해 보다 치밀한 증착된 막을 제공하지 않았다. 또한, 증착 레이트 추세들에 기초하여, 27.12 ㎒의 단일의 RF 주파수만의 사용은 13.56 ㎒의 단일의 RF 주파수만의 사용과 비교할 때 보다 고 플라즈마 밀도 및 보다 저 웨이퍼 바이어스를 제공할 수도 있지만, 27.12 ㎒의 단일의 RF 주파수만을 사용한 막 증착 레이트는 13.56 ㎒의 단일의 RF 주파수만의 사용과 비교할 때 미리 결정된 전력에 대해 보다 높다.
PECVD에 대하여, EAE 위상 각 관계가 가변될 때 나이트라이드 막들의 막 응력이 가변될 수 있다는 것을 알아냈다. EAE 위상 각 관계에 대한 막 응력의 이 의존도는 막 증착 프로세스들 동안 이용가능한 프로세스 공간/윈도우를 오픈 업하고 (open up) 그리고 이전에 달성할 수 없었던 막 특성들 및 프로세스를 제공한다. 보다 구체적으로, 복수의 RF 신호 주파수들 (여기서 복수의 RF 신호 주파수들 중 가장 낮은 RF 신호 주파수는 베이스 주파수, 즉, 기본 주파수이고, 그리고 베이스 주파수보다 큰 주파수를 가진 무선 주파수 신호 각각은 베이스 주파수의 무선 주파수 신호와 짝수 고조파 관계이고, 그리고 베이스 주파수보다 큰 주파수를 가진 무선 주파수 신호 각각은 베이스 주파수의 무선 주파수 신호와 고정된 위상 관계임) 사이의 EAE 위상 각 관계(들)의 제어된 변동과 함께, 막 증착 프로세스 동안 플라즈마를 생성하도록 복수의 RF 신호 주파수들을 동시에 사용하기 위한 본 명세서에 개시된 방법들 및 시스템들은, 이온 에너지 및 이온 에너지 플럭스의 별개의 제어를 인에이블함으로써, 그리고 플라스모이드 형성의 억제를 제공함으로써 PEALD 프로세스 및 PECVD 프로세스 양자에 대해 이용가능한 프로세스 공간/윈도우를 확장한다.
전술한 바를 고려하면, 웨이퍼 상에 막을 증착하도록 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템이 본 명세서에 개시된다는 것이 이해되어야 한다. 시스템은 웨이퍼 (101) 를 지지하도록 구성된 상단 표면을 가진 페데스탈 (140/140A) 을 포함한다. 시스템은 또한 페데스탈 (140/140A) 의 상단 표면 위에 형성된 플라즈마 생성 구역을 포함한다. 시스템은 또한 프로세스 가스 조성물을 플라즈마 생성 구역으로 공급하도록 구성된 프로세스 가스 공급부를 포함한다. 프로세스 가스 조성물은 산소 및 적어도 하나의 충격 가스를 포함하고, 여기서 적어도 하나의 충격 가스는 웨이퍼 상에 증착된 막을 치밀화하는데 효과적이다. 시스템은 또한 전극 (150/150A/254) 으로부터 플라즈마 생성 구역 내로의 무선 주파수 신호들의 전송을 제공하도록 플라즈마 생성 구역에 근접하게 배치된 전극 (150/150A/254) 을 포함한다. 시스템은 또한 상이한 주파수들의 복수의 무선 주파수 신호들을 전극 (150/150A/254) 으로 동시에 공급하도록 구성된 무선 주파수 전력 공급부 (104A) 를 포함한다. 상이한 주파수들 중 가장 낮은 주파수는 베이스 주파수, 즉, 기본 주파수이고, 그리고 베이스 주파수보다 큰 주파수를 가진 무선 주파수 신호 각각은 베이스 주파수의 무선 주파수 신호와 짝수 고조파 관계이고, 그리고 베이스 주파수보다 큰 주파수를 가진 무선 주파수 신호 각각은 베이스 주파수의 무선 주파수 신호와 고정된 위상 관계이다. 복수의 무선 주파수 신호들은 웨이퍼 상에 막의 증착을 유발하기 위해 플라즈마 생성 구역 내에서 프로세스 가스 조성물을 플라즈마로 변환하도록 설정된 각각의 주파수들을 갖는다. 무선 주파수 전력 공급부 (104A) 는 또한 웨이퍼 상에 증착된 막의 파라미터들을 제어하기 위해 복수의 무선 주파수 신호들 각각 사이의 위상 각 관계의 가변 제어를 제공하도록 구성된 위상 제어기를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 복수의 무선 주파수 신호들 사이의 위상 각 관계를 제어함으로써 제어되는 막의 파라미터는 다른 막 파라미터들 중에서, 막의 밀도, 막의 응력, 막의 굴절률, 및 막 내의 소수 재료 종의 함량 중 하나 이상을 포함한다. 또한, 일부 실시예들에서, 위상 제어기는 플라즈마 내의 플라스모이드 형성을 억제하도록 복수의 무선 주파수 신호들 사이의 위상 각 관계의 조정을 제공한다.
무선 주파수 전력 공급부 (104A) 는 복수의 무선 주파수 신호들 각각을 각각 생성하기 위한 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 을 포함한다. 무선 주파수 전력 공급부 (104A) 는 또한 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 각각에 연결된 위상 제어기 (503) 를 포함한다. 위상 제어기 (503) 는 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 에 의해 각각 생성된 복수의 무선 주파수 신호들의 임의의 쌍 사이의 위상 각 관계의 가변 제어를 제공하도록 구성된다.
복수의 무선 주파수 신호 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 각각이 복수의 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 중 별개의 매칭 네트워크에 연결되도록, 무선 주파수 전력 공급부 (104A) 는 또한 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 의 출력부들에 각각 연결된 복수의 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 을 포함한다. 무선 주파수 전력 공급부는 또한 복수의 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 의 출력부들에 연결된 입력부들을 가진 결합기 모듈 (507) 을 포함한다. 결합기 모듈 (507) 은 전극 (150/150A/254) 으로의 전송을 위해 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 에 대응하는 복수의 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 로부터 결합기 모듈 (507) 의 단일의 출력 라인 (509) 상으로 출력될 때 복수의 무선 주파수 신호들 각각의 클린 버전들을 결합하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 결합기 모듈 (507) 은 복수의 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 을 포함하고, 복수의 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 각각은 복수의 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 중 대응하는 매칭 네트워크로부터 무선 주파수 신호들을 수신하도록 연결된다. 복수의 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 각각은 주파수의 좁은 범위 외부의 신호들을 감소 및/또는 제거하도록 구성된다. 복수의 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 의 출력부들은 결합기 모듈 (507) 의 단일의 출력 라인 (509) 에 연결된다.
복수의 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 중 임의의 미리 결정된 노치 필터는, 복수의 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 중 미리 결정된 노치 필터가 복수의 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 중 대응하는 매칭 네트워크를 통해 연결되는 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 중 특정한 무선 주파수 신호 생성기의 주파수에 대응하는 신호들을 통과시키도록 구성된다. 그리고, 복수의 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 중 미리 결정된 노치 필터는, 복수의 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 중 미리 결정된 노치 필터가 복수의 매칭 네트워크들 (106(1) 내지 106(N)) 중 대응하는 매칭 네트워크를 통해 연결되는 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 중 특정한 무선 주파수 신호 생성기와 상이한 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 (501(1) 내지 501(N)) 중 다른 무선 주파수 신호 생성기들에 대응하는 주파수들을 가진 신호들을 감소 및/또는 제거하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 복수의 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 각각은 자체 내에 복수의 노치 필터들(505(1) 내지 505(N)) 을 포함한다. 또한, 일부 실시예들에서, 결합기 모듈 (507) 은 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 과 다른 필터 회로들을 사용하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 결합기 모듈 (507) 은 노치 필터들 대신에 또는 노치 필터들과 결합하여 하나 이상의 고역 통과 필터들과 하나 이상의 저역 통과 필터들의 배열을 사용하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 결합기 모듈 (507) 은 결합기 모듈 (507) 의 단일의 출력 라인 (509) 에 복수의 노치 필터들 (505(1) 내지 505(N)) 의 출력부들을 각각 연결하도록 배치된 별개의 전송 라인들 (511(1) 내지 511(N)) 을 포함한다. 그리고, 별개의 전송 라인들 (511(1) 내지 511(N)) 각각은 특정한 무선 주파수 신호 주파수에 대한 독립된 부하 임피던스 최적화를 인에이블하도록 개별적으로 규정된 길이를 갖는다.
일부 실시예들에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 (150/150A) 은 플라즈마 생성 구역 위에 위치되고, 그리고 페데스탈 (140/140A) 은 기준 접지 전위에 전기적으로 연결된 접지 전극을 포함한다. 일부 실시예들에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 전극 (254) 은 페데스탈 (140A) 내에 위치되거나 페데스탈 (140) 자체가 전극으로서 기능하고, 그리고 시스템은 플라즈마 생성 구역 위에 위치된 접지 전극 (150/150A) 을 포함하고, 접지 전극 (150/150A) 은 기준 접지 전위에 전기적으로 연결된다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼 상에 막을 증착하도록 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 프로세스는 PEALD 프로세스이다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 프로세스는 PECVD 프로세스이다. 방법은 플라즈마 생성 구역에 노출시 페데스탈의 상단 표면 상에 웨이퍼를 위치시키기 위한 동작 901을 포함한다. 방법은 또한 프로세스 가스 조성물을 플라즈마 생성 구역으로 공급하기 위한 동작 903을 포함한다. 프로세스 가스 조성물은 산소 및 적어도 하나의 충격 가스를 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 충격 가스는 웨이퍼 상에 증착된 막을 치밀화하는데 효과적이다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 충격 가스는 단원자 희가스를 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 충격 가스는 진동 또는 회전 분자 모드들이 없다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 충격 가스는 아르곤이다.
방법은 또한 적어도 2 개의 상이한 주파수들의 무선 주파수 신호들을 생성하기 위한 동작 905를 포함한다. 적어도 2 개의 상이한 주파수들 중 가장 낮은 주파수는 베이스 주파수, 즉, 기본 주파수이고, 그리고 베이스 주파수보다 큰 주파수를 가진 무선 주파수 신호 각각은 베이스 주파수의 무선 주파수 신호와 짝수 고조파 관계이고, 그리고 베이스 주파수보다 큰 주파수를 가진 무선 주파수 신호 각각은 베이스 주파수의 무선 주파수 신호와 고정된 위상 관계이다. 방법은 또한 플라즈마 생성 구역 내로의 전송을 위해 생성된 무선 주파수 신호들을 전극으로 공급하기 위한 동작 907을 포함한다. 무선 주파수 신호들은 플라즈마 생성 구역 내에서 프로세스 가스 조성물을 플라즈마로 변환하고, 그리고 플라즈마는 웨이퍼 상의 막의 증착을 유발한다. 방법은 또한 웨이퍼 상에 증착된 막의 파라미터를 제어하도록 적어도 2 개의 상이한 주파수들 각각의 무선 주파수 신호들 사이의 위상 각 관계를 조정하기 위한 동작 909를 포함한다. 일부 실시예들에서, 동작 909에서 무선 주파수 신호들 사이의 위상 각 관계를 조정함으로써 제어되는 막의 파라미터는 다른 막 파라미터들 중에서, 막의 밀도, 막의 응력, 막의 굴절률, 및 막 내의 소수 재료 종의 함량 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, 막 내의 소수 재료 종의 함량을 제어하는 것에 관해, 일부 실시예들에서, 소수 재료 종은 막으로부터 수소를 제거하는 막 상의 이온 충격을 사용하여, 수소일 수도 있다. 그리고, 이들 실시예들에서, 적어도 2 개의 상이한 주파수들 각각의 무선 주파수 신호들 사이의 위상 각 관계는 막 상의 이온 충격을 제어하도록 조정될 수 있고, 이는 결국 막 내의 수소 함량을 제어한다. 막 내의 수소 함량의 제어는 동작 909의 위상 각 조정이 막 내의 소수 재료 종의 함량을 제어하도록 사용될 수 있는 방법의 많은 예들 중 일 예임이 이해되어야 한다. 또한, 일부 실시예들에서, 동작 909에서 적어도 2 개의 상이한 주파수들 각각의 무선 주파수 신호들 사이의 위상 각 관계를 조정하는 것은 플라즈마 내에서 플라스모이드 형성을 억제하도록 수행된다. 그리고, 플라스모이드 형성의 이러한 억제는 증착된 막의 미리 결정된 파라미터의 제어와 함께 달성될 수 있다.
방법은 또한 생성된 무선 주파수 신호들 각각에 별개의 임피던스 매칭을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 그리고, 방법은 전극으로의 전송을 위해 단일의 출력 라인 상으로 적어도 2 개의 상이한 주파수들의 무선 주파수 신호들을 결합하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 무선 주파수 신호들을 결합하는 것은 단일의 출력 라인으로의 프로세싱된 무선 주파수 신호의 전송 전에 프로세싱된 무선 주파수 신호의 주파수와 상이한 주파수의 신호들을 필터링하도록 무선 주파수 신호들 각각을 프로세싱하는 것을 포함한다.
일부 실시예들에서, 동작 903에서 적어도 2 개의 상이한 주파수들의 무선 주파수 신호들을 생성하는 것은 약 13.56 ㎒의 주파수를 가진 제 1 무선 주파수 신호를 생성하는 것 및 약 27.12 ㎒의 주파수를 가진 제 2 무선 주파수 신호를 생성하는 것을 포함한다. 그리고, 이들 실시예들에서 동작 905에서 적어도 2 개의 상이한 주파수들 각각의 무선 주파수 신호들 사이의 위상 각 관계를 제어하는 것은 제 1 무선 주파수 신호와 제 2 무선 주파수 신호 사이의 위상 각 관계를 약 10 도이도록 제어하는 것을 포함한다. 그러나, 다른 실시예들에서 도 9의 방법은 13.56 ㎒ 및 27.12 ㎒ 이외의 주파수들의 무선 주파수 신호들을 생성하는 것을 포함할 수 있고, 그리고 10 도 이외의 각도에서 위상 각 관계를 제어하는 것을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
상이한 주파수의 무선 주파수 신호들 사이의 EAE 위상 각 관계를 제어하기 위한 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들은 PEALD 및 PECVD 프로세스들과 같은 플라즈마-향상된 증착 프로세스들 동안 막 치밀화를 제어하는 것 그리고 플라스모이드 형성을 억제하는 것에 효과적이다. 그러나, 상이한 주파수의 무선 주파수 신호들 사이의 EAE 위상 각 관계를 제어하기 위한 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들은 많은 상이한 플라즈마-향상된 막 증착 프로세스들에서 플라즈마 밀도 제어로부터 이온 에너지 제어의 분리를 제공한다. 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들은 플라즈마에 인가된 총 전력의 변화에 의해서라기보다는 위상 각 조정의 사용에 의해 이온 에너지에 의존하는 본질적으로 모든 프로세스 막 파라미터의 제어를 제공한다. 총 전력 조정에 의해서라기보다는 위상 각 조정에 의한 프로세스 막 파라미터(들)의 이 제어는 본질적으로 모든 플라즈마-기반 막 증착 프로세스에서 활용될 수 있다. 예를 들어, VNAND 디바이스들과 같은 일부 반도체 디바이스들의 제조는 옥사이드와 나이트라이드와 같은 교번하는 재료들의 다수의 (아마도 50 개 이상) 연속적인 막들의 증착을 필요로 하고, 여기서 막층 각각은 전체 막 스택이 미리 결정된 막 응력 사양을 만족하도록 응력 튜닝될 (stress tuned) 필요가 있다. 이러한 실시예들에서, 플라즈마 밀도와 별도로 이온 에너지를 제어하도록 위상 각 조정을 사용하기 위한 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들은 증착된 막층의 특정한 특성들에 기초하여 증착된 막층 각각의 응력을 제어하도록 사용될 수 있다. 플라즈마 밀도와 별도로 이온 에너지를 제어하도록 위상 각 조정을 사용하기 위한 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들은 이온 에너지에 의존하는 증착된 막의 본질적으로 모든 파라미터를 제어하도록 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
전술한 발명이 이해의 명료성의 목적들을 위해 일부 상세히 기술될지라도, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실행될 수 있다는 것이 분명할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로서 고려되고, 그리고 본 발명은 본 명세서에 주어진 상세들로 제한되지 않지만, 기술된 실시예들의 범위 및 등가물들 내에서 수정될 수도 있다.

Claims (32)

  1. 웨이퍼 상에 막을 증착하도록 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법에 있어서,
    플라즈마 생성 구역에 노출시 웨이퍼를 위치시키는 단계;
    프로세스 가스 조성물을 상기 플라즈마 생성 구역에 공급하는 단계로서, 상기 프로세스 가스 조성물은 적어도 하나의 충격 (bombardment) 가스를 포함하는, 상기 프로세스 가스 조성물을 상기 플라즈마 생성 구역에 공급하는 단계;
    적어도 2 개의 상이한 주파수들의 무선 주파수 신호들을 생성하는 단계로서, 상기 적어도 2 개의 상이한 주파수들 중 가장 낮은 주파수는 베이스 주파수이고, 그리고 상기 베이스 주파수보다 큰 주파수를 갖는 무선 주파수 신호 각각은 상기 베이스 주파수의 상기 무선 주파수 신호와 짝수 고조파 (even harmonic) 관계이고, 그리고 상기 베이스 주파수보다 큰 주파수를 갖는 무선 주파수 신호 각각은 상기 베이스 주파수의 상기 무선 주파수 신호와 고정된 위상 관계인, 상기 무선 주파수 신호들을 생성하는 단계;
    상기 플라즈마 생성 구역 내로 상기 생성된 무선 주파수 신호들을 전송하는 단계로서, 상기 무선 주파수 신호들은 상기 플라즈마 생성 구역 내에서 상기 프로세스 가스 조성물을 플라즈마로 변환하는, 상기 생성된 무선 주파수 신호들을 전송하는 단계를 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 생성된 무선 주파수 신호들 각각에 대해 별개의 임피던스 매칭을 제공하는 단계를 더 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성 구역으로의 전송을 위해 단일의 전송 구조체 상으로 적어도 2 개의 상이한 주파수들의 상기 무선 주파수 신호들을 결합하는 단계를 더 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 신호들을 결합하는 단계는 상기 단일의 전송 구조체로 프로세싱된 무선 주파수 신호의 전송 전에 상기 프로세싱된 무선 주파수 신호의 주파수와 상이한 주파수의 신호들을 필터링하도록 상기 무선 주파수 신호들 각각을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 상이한 주파수들의 상기 무선 주파수 신호들을 생성하는 단계는 13.56 ㎒의 주파수를 가진 제 1 무선 주파수 신호를 생성하는 단계 및 27.12 ㎒의 주파수를 가진 제 2 무선 주파수 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 그리고 상기 방법은 상기 제 1 무선 주파수 신호와 상기 제 2 무선 주파수 신호 사이의 위상 각 관계를 제어하는 단계를 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충격 가스는 단원자 희가스를 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충격 가스는 진동 분자 모드 또는 회전 분자 모드가 없는 (lack), 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충격 가스는 아르곤인, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세스는 플라즈마 인에이블된 (enabled) ALD (atomic layer deposition) 프로세스인, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세스는 플라즈마 인에이블된 CVD (chemical vapor deposition) 프로세스인, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 막의 밀도, 상기 막의 응력, 상기 막의 굴절률, 및 상기 막 내의 소수 재료 종의 함량 중 하나 이상을 제어하도록, 상기 적어도 2 개의 상이한 주파수들 각각의 상기 무선 주파수 신호들 사이의 위상 각 관계를 조정하는 단계를 더 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 내에서 플라스모이드 형성을 억제하도록 상기 적어도 2 개의 상이한 주파수들 각각의 무선 주파수 신호들 사이의 위상 각 관계를 조정하는 단계를 더 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충격 가스는 상기 웨이퍼 상에 증착된 상기 막을 치밀화하도록 부분적으로 기능하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성 구역은 멀티-스테이션 반응기 챔버 내의 단일 스테이션 내에 있는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성 구역은 멀티-스테이션 반응기 챔버 내의 제 1 스테이션 내의 제 1 플라즈마 생성 구역이고,
    상기 방법은,
    상기 제 1 스테이션의 상기 웨이퍼 상에 상기 막의 증착을 완료한 후에, 상기 웨이퍼를 상기 멀티-스테이션 반응기 내의 상기 제 1 스테이션에서 제 2 스테이션으로 이동시키는 단계;
    상기 웨이퍼를 상기 제 2 스테이션 내의 제 2 플라즈마 생성 구역에 노출시 상기 웨이퍼를 위치시키는 단계;
    상기 제 2 플라즈마 생성 구역에 또 다른 프로세스 가스 조성물을 공급하는 단계; 및
    상기 제 2 플라즈마 생성 구역 내로 무선 주파수 신호들을 전송하는 단계로서, 상기 무선 주파수 신호들은 상기 제 2 플라즈마 생성 구역 내에서 다른 프로세스 가스 조성물을 플라즈마로 변환하는, 상기 무선 주파수 신호들을 전송하는 단계를 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는, 상기 웨이퍼를 진공에 유지하면서 상기 멀티-스테이션 반응기 챔버 내의 상기 제 1 스테이션으로부터 상기 제 2 스테이션으로 이동되는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는, 상기 웨이퍼를 공기에 노출하지 않고 상기 멀티-스테이션 반응기 챔버 내의 상기 제 1 스테이션으로부터 상기 제 2 스테이션으로 이동되는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 방법.
  18. 웨이퍼 상에 막을 증착하도록 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 웨이퍼를 지지하도록 구성된 페데스탈;
    상기 페데스탈에 근접하여 형성된 플라즈마 생성 구역;
    프로세스 가스 조성물을 상기 플라즈마 생성 구역으로 공급하도록 구성된 프로세스 가스 공급부로서, 상기 프로세스 가스 조성물은 적어도 하나의 충격 가스를 포함하는, 상기 프로세스 가스 공급부;
    전극으로부터 상기 플라즈마 생성 구역 내로 무선 주파수 신호들의 전송을 제공하도록 배치된 상기 전극; 및
    상이한 주파수들의 복수의 무선 주파수 신호들을 상기 전극으로 동시에 공급하도록 구성된 무선 주파수 전력 공급부로서, 상기 상이한 주파수들 중 가장 낮은 주파수는 베이스 주파수이고, 그리고 상기 베이스 주파수보다 큰 주파수를 갖는 무선 주파수 신호 각각은 상기 베이스 주파수의 상기 무선 주파수 신호와 짝수 고조파 관계이고, 그리고 상기 베이스 주파수보다 큰 주파수를 가진 무선 주파수 신호 각각은 상기 베이스 주파수의 상기 무선 주파수 신호와 고정된 위상 관계이고, 상기 웨이퍼 상의 상기 막의 증착을 유발하기 위해서 상기 복수의 무선 주파수 신호들은 상기 플라즈마 생성 구역 내에서 상기 프로세스 가스 조성물을 플라즈마로 변환하도록 설정된 각각의 주파수들을 갖는, 상기 무선 주파수 전력 공급부를 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 전력 공급부는 상기 복수의 무선 주파수 신호들 각각을 각각 생성하기 위한 복수의 무선 주파수 신호 생성기들을 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 각각에 연결된 위상 제어기를 더 포함하고,
    상기 위상 제어기는 상기 복수의 무선 주파수 신호 생성기들에 의해 각각 생성된 상기 복수의 무선 주파수 신호들 중 임의의 쌍의 상기 무선 주파수 신호들 사이의 위상 각 관계의 가변 제어를 제공하도록 구성되는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 전력 공급부는, 상기 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 각각이 복수의 매칭 네트워크들 중 별개의 매칭 네트워크에 연결되도록, 상기 복수의 무선 주파수 신호 생성기들의 출력부들에 각각 연결된 상기 복수의 매칭 네트워크들을 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 전력 공급부는 상기 복수의 매칭 네트워크들의 상기 출력부들에 연결된 입력부들을 갖는 결합기 모듈을 포함하고, 상기 결합기 모듈은 상기 전극으로의 전송을 위해 상기 복수의 무선 주파수 신호 생성기들에 대응하는 상기 복수의 매칭 네트워크들로부터 상기 결합기 모듈의 단일의 출력 전송 구조체 상으로 출력될 때 상기 복수의 무선 주파수 신호들 각각의 클린 버전들을 결합하도록 구성되는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 결합기 모듈은 복수의 노치 필터들을 포함하고, 상기 복수의 노치 필터들 각각은 상기 복수의 매칭 네트워크들 중 대응하는 매칭 네트워크로부터 무선 주파수 신호들을 수신하도록 연결되고, 상기 복수의 노치 필터들 각각은 주파수의 좁은 범위 외부의 신호들을 감소시키고 그리고/또는 제거하도록 구성되고, 그리고 상기 복수의 노치 필터들의 출력부들은 상기 결합기 모듈의 상기 단일의 출력 라인에 연결되는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수의 노치 필터들 중 임의의 미리 결정된 노치 필터는, 상기 복수의 노치 필터들 중 상기 미리 결정된 노치 필터가 상기 복수의 매칭 네트워크들 중 대응하는 매칭 네트워크를 통해 연결되는 상기 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 중 특정한 무선 주파수 신호 생성기의 상기 주파수에 대응하는 신호들을 통과시키도록 구성되고, 그리고 상기 복수의 노치 필터들 중 상기 미리 결정된 노치 필터는, 상기 복수의 노치 필터들 중 상기 미리 결정된 노치 필터가 상기 복수의 매칭 네트워크들 중 대응하는 매칭 네트워크를 통해 연결되는 상기 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 중 상기 특정한 무선 주파수 신호 생성기와 상이한 상기 복수의 무선 주파수 신호 생성기들 중 다른 무선 주파수 신호 생성기들에 대응하는 주파수들을 가진 신호들을 감소시키고 그리고/또는 제거하도록 구성되는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 복수의 노치 필터들 각각은 복수의 노치 필터들을 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 결합기 모듈은 상기 결합기 모듈의 상기 단일의 출력 전송 구조체에 상기 복수의 노치 필터들의 상기 출력부들을 각각 연결하도록 배치된 별개의 전송 구조체들을 포함하고, 그리고 상기 별개의 전송 구조체들 각각은 특정한 무선 주파수 신호 주파수에 대해 독립된 부하 임피던스 최적화를 인에이블하도록 개별적으로 규정된 길이를 갖는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  27. 제 18 항에 있어서,
    상기 페데스탈은 기준 접지 전위에 전기적으로 연결된 접지 전극을 포함하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  28. 제 18 항에 있어서,
    상기 전극은 상기 페데스탈 내에 위치되고, 그리고 상기 시스템은 상기 플라즈마 생성 구역에 근접하여 위치된 접지 전극을 포함하고, 상기 접지 전극은 기준 접지 전위에 전기적으로 연결되는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  29. 제 18 항에 있어서,
    상기 페테스탈, 상기 플라즈마 생성 구역, 및 상기 전극은 멀티-스테이션 반응기 챔버 내의 단일 스테이지 내에 위치하는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  30. 제 18 항에 있어서,
    상기 페데스탈은 멀티-스테이션 반응기 챔버 내의 제 1 스테이션 내의 제 1 페데스탈이고, 상기 플라즈마 생성 구역은 상기 제 1 스테이션 내의 제 1 플라즈마 생성 구역이고, 상기 전극은 상기 제 1 스테이션 내의 제 1 전극이고,
    상기 시스템은 상기 멀티-스테이션 반응기 챔버 내의 제 2 스테이션을 포함하고, 상기 제 2 스테이션은 상기 웨이퍼를 지지하도록 구성된 제 2 페데스탈을 포함하고, 상기 제 2 스테이션은 상기 제 2 페데스탈에 근접하여 형성된 제 2 플라즈마 생성 구역을 포함하고, 상기 프로세스 가스 공급부는 또 다른 프로세스 가스 조성물을 상기 제 2 플라즈마 생성 구역으로 공급하도록 구성되고, 상기 제 2 전극은 상기 제 2 전극으로부터 상기 제 2 플라즈마 생성 구역 내로 무선 주파수 신호들의 전송을 위해 제공되도록 배치되고, 그리고 상기 무선 주파수 전력 공급부는 상기 제 2 전극으로 무선 주파수 신호들을 공급하도록 구성되는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 멀티-스테이션 반응기 챔버는 상기 웨이퍼를 진공에 유지하면서 상기 웨이퍼를 상기 제 1 스테이션으로부터 상기 제 2 스테이션으로 이동시키도록 구성되는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 멀티-스테이션 반응기 챔버는 상기 웨이퍼를 공기에 노출하지 않고 상기 웨이퍼를 상기 멀티-스테이션 반응기 챔버 내에서 상기 제 1 스테이션으로부터 상기 제 2 스테이션으로 이동시키도록 구성되는, 플라즈마 프로세스를 수행하기 위한 시스템.

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