KR20240042520A

KR20240042520A - 멀티-주파수, 멀티-레벨, 멀티-상태 펄싱을 위한 rf 매칭 회로를 포함하는 기판 프로세싱 시스템

Info

Publication number: KR20240042520A
Application number: KR1020247008293A
Authority: KR
Inventors: 사에드 자퍼 자파리안-테라니
Original assignee: 램 리써치 코포레이션
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2024-04-02
Also published as: WO2023018587A1; TW202318921A

Abstract

플라즈마 프로세싱 시스템의 무선 주파수 (radio frequency; RF) 생성기에 연결된 RF 매칭 네트워크는 제 1 RF 주파수로 동작하는 제 1 RF 소스의 출력을 수신하도록 구성된 제 1 RF 매칭 회로를 포함한다. 제 2 RF 매칭 회로는 제 1 RF 주파수보다 더 큰 제 2 RF 주파수로 동작하는 제 2 RF 소스의 출력을 수신하도록 구성된다. 제 2 RF 매칭 회로는 above resonance로 동작하고 그리고 반사 전력을 감소시키기 위해 제 2 RF 매칭 회로의 튜닝 공간의 기울기 (slope) 를 변경하도록 구성된 임피던스 변환 회로를 포함한다. RF 출력 노드 (node) 는 제 1 RF 매칭 회로, 제 2 RF 매칭 회로 및 플라즈마 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버 내에 위치된 전극과 통신한다.

Description

멀티-주파수, 멀티-레벨, 멀티-상태 펄싱을 위한 RF 매칭 회로를 포함하는 기판 프로세싱 시스템

본 개시는 기판 프로세싱 시스템들에 관한 것이고, 그리고 더 구체적으로 기판 프로세싱 시스템들의 무선 주파수 (radio frequency; RF) 매칭 회로들에 관한 것이다.

본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.

기판 프로세싱 시스템들은 통상적으로 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들 상에서 처리들을 수행하도록 사용된다. 기판은 통상적으로 정전 척 (electrostatic chuck; ESC) 과 같은 기판 지지부를 포함하는 프로세싱 챔버 내에 배치된다 (arrange). 기판 처리들의 예들은 증착, 에칭, 세정 및/또는 다른 프로세스들을 포함한다. 에칭은 보통 습식 화학적 에칭 또는 건식 에칭을 포함한다. 건식 에칭은 용량 커플링 플라즈마 (capacitively-coupled plasma; CCP) 또는 유도 커플링 플라즈마 (inductively-coupled plasma; ICP) 에 의해 생성된 플라즈마를 사용하여 수행될 수도 있다. 프로세싱 챔버 내에 프로세스 가스들을 점화하고 플라즈마를 생성하기 위해 프로세스 가스 혼합물들이 공급되고 그리고 무선 주파수 (radio frequency; RF) 플라즈마 전력이 공급된다.

프로세싱 동안, RF 플라즈마 전력의 크기 및/또는 주파수는 기판 처리의 효과를 변경하도록 가변될 수 있다. 이에 더하여, RF 플라즈마 전력은 연속파 (continuous wave; CW) 로서 출력되고 그리고/또는 온 및 오프 펄싱되고 (pulse on and off) 그리고/또는 상이한 0이 아닌 (non-zero) 전력 레벨들 사이에서 펄싱될 수 있다. RF 플라즈마 전력 및/또는 펄싱의 변화들은 RF 구동 회로에 의해 보이는 임피던스의 변화들을 유발할 수 있다. 이에 더하여, 플라즈마는 부하의 일부를 형성한다. 플라즈마 조건들이 가변함에 따라, 부하의 임피던스가 가변한다. 부하와 RF 소스 사이에 임피던스 미스매칭이 발생하면 전력이 반사되고, 이는 비효율적이다.

관련 출원들에 대한 교차 참조

본 출원은 2021년 8월 13일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 63/233,087 호의 이익을 주장한다. 상기 참조된 출원의 전체 개시는 참조로서 본 명세서에 인용된다.

다른 특징들에서, 전극은 정전 척의 상단 플레이트에 위치된다. 전극은 정전 척의 베이스플레이트를 포함한다. 임피던스 변환 회로는 제 2 RF 소스에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 1 임피던스를 포함한다. 제 2 임피던스는 제 2 RF 소스에 연결된 제 1 단자를 포함하고; 제 3 임피던스는 제 2 임피던스의 제 2 단자에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함한다. 제 4 임피던스는 제 2 임피던스의 제 2 단자에 연결된 제 1 단자를 포함한다. 제 5 임피던스는 제 4 임피던스의 제 2 단자에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함한다.

다른 특징들에서, 제 1 임피던스, 제 2 임피던스, 제 3 임피던스, 제 4 임피던스, 및 제 5 임피던스 각각은 리액티브 (reactive) 컴포넌트를 포함한다. 제 1 임피던스는 제 1 인덕터를 포함하고; 제 2 임피던스는 제 1 커패시터를 포함하고; 제 3 임피던스는 제 2 커패시터를 포함하고; 제 4 임피던스는 제 2 인덕터를 포함하고; 그리고 제 5 임피던스는 제 3 커패시터를 포함한다.

다른 특징들에서, 제 1 임피던스는 제 1 인덕터를 포함하고; 제 2 임피던스는 제 1 커패시터를 포함하고; 제 3 임피던스는 제 2 커패시터를 포함하고; 제 4 임피던스는 제 3 커패시터를 포함하고; 그리고 제 5 임피던스는 제 2 인덕터를 포함한다.

다른 특징들에서, 제 1 임피던스는 제 1 인덕터를 포함하고; 제 2 임피던스는 제 1 커패시터를 포함하고; 제 3 임피던스는 제 2 커패시터를 포함하고; 제 4 임피던스는 제 2 인덕터를 포함하고; 그리고 제 5 임피던스는 제 3 커패시터와 직렬인 제 3 인덕터를 포함한다.

다른 특징들에서, 제 1 RF 매칭 회로는 제 1 RF 소스에 연결된 제 1 단자를 포함하는 제 1 인덕터; 제 1 인덕터의 제 2 단자에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 1 커패시터; 및 제 1 인덕터의 제 2 단자에 그리고 제 1 커패시터의 제 1 단자에 연결된 제 1 단자를 포함하는 제 2 인덕터를 포함한다.

다른 특징들에서, 제 1 RF 매칭 회로는 제 2 인덕터의 제 2 단자에 연결된 제 2 커패시터를 더 포함한다. 제 3 커패시터는 제 2 인덕터의 제 2 단자에 연결된다. 제 4 커패시터는 제 2 인덕터의 제 2 단자 및 제 3 커패시터의 제 2 단자에 연결된다.

다른 특징들에서, 제 2 RF 매칭 회로는 임피던스 변환 회로와 통신하는 제 1 단자 및 제 1 임피던스의 제 1 단자와 통신하는 제 2 단자를 포함하는 제 1 커패시터를 더 포함한다.

플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 플라즈마 생성기는 제 1 RF 소스, 제 2 RF 소스, RF 매칭 네트워크 및 RF 출력 노드와 통신하는 DC 소스를 포함한다.

다른 특징들에서, 제 2 RF 소스는 반사 전력을 최소화하기 위해 중심 주파수를 중심으로 미리 결정된 주파수 대역에서 제 2 RF 주파수를 조정하도록 구성된 자동-튜닝 회로를 포함한다. 제 2 RF 소스의 주파수에 대한 제 2 RF 매칭 회로의 레지스턴스의 실수 컴포넌트의 변화의 레이트는 0보다 더 크다. 중심 주파수는 60 ㎒이고 그리고 미리 결정된 주파수 대역은 57 ㎒ 내지 63 ㎒이다.

다른 특징들에서, 제 1 인덕턴스는 DC 소스 및 제 1 RF 매칭 회로와 통신하는 제 1 단자를 갖는다. 제 2 인덕턴스는 제 1 단자 및 제 2 단자를 갖고, 제 2 단자는 RF 출력 노드에 연결된다. 제 3 인덕턴스는 제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는다. 제 3 인덕턴스의 제 1 단자는 제 2 RF 매칭 회로와 통신하고 그리고 제 3 인덕턴스의 제 2 단자는 제 2 인덕턴스의 제 1 단자에 연결된다.

플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 플라즈마 생성기는 제 1 RF 주파수로 동작하는 제 1 RF 소스를 포함한다. 제 1 RF 매칭 회로는 제 1 RF 소스의 출력을 수신하도록 구성된다. 제 2 RF 소스는 제 1 RF 주파수보다 더 큰 제 2 RF 주파수로 동작하고 그리고 반사 전력을 최소화하도록 제 2 RF 주파수를 조정하기 위한 자동-튜닝 회로를 포함한다. 제 2 RF 매칭 회로는 제 2 RF 소스의 출력을 수신하도록 구성되고 그리고 above resonance로 동작하고 그리고 0보다 더 큰, 제 2 RF 소스의 주파수에 대한 제 2 RF 매칭 회로의 레지스턴스의 실수 컴포넌트의 변화의 레이트를 제공하도록 구성된 임피던스 변환 회로를 포함한다. RF 출력 노드는 제 1 RF 매칭 회로, 제 2 RF 매칭 회로, 플라즈마 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버 내에 위치된 전극과 통신한다. DC 소스는 RF 출력 노드와 통신한다.

다른 특징들에서, 전극은 정전 척의 상단 플레이트에 위치된다. 전극은 정전 척의 베이스플레이트를 포함한다. 임피던스 변환 회로는 제 2 RF 소스에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 1 임피던스; 제 2 RF 소스에 연결된 제 1 단자를 포함하는 제 2 임피던스; 제 2 임피던스의 제 2 단자에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 3 임피던스; 제 2 임피던스의 제 2 단자에 연결된 제 1 단자를 포함하는 제 4 임피던스; 및 제 4 임피던스의 제 2 단자에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 5 임피던스를 포함한다. 제 1 임피던스, 제 2 임피던스, 제 3 임피던스, 제 4 임피던스, 및 제 5 임피던스 각각은 리액티브 컴포넌트를 포함한다.

다른 특징들에서, 제 1 임피던스는 제 1 인덕터를 포함하고; 제 2 임피던스는 제 1 커패시터를 포함하고; 제 3 임피던스는 제 2 커패시터를 포함하고; 제 4 임피던스는 제 2 인덕터를 포함하고; 그리고 제 5 임피던스는 제 3 커패시터를 포함한다.

본 개시의 추가 적용 가능 영역들은 상세한 기술 (description), 청구항들 및 도면들로부터 자명해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시의 목적들을 위해 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.

본 개시는 상세한 기술 (description) 및 첨부된 도면들로부터 더 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른, 멀티-주파수, 멀티-레벨, 멀티-상태 펄싱을 위한 무선 주파수 (radio frequency; RF) 매칭 회로를 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 일 예의 기능적 블록도이다.
도 2는 RF 매칭 회로의 일 예의 전기적 개략도이다.
도 3은 도 2의 RF 매칭 회로를 사용하여 상이한 커패시턴스 값들에 대한 탭들의 함수로서 반사 계수의 일 예를 도시하는 그래프이다.
도 4는 도 2의 RF 매칭 회로에 대한 (허수 (imaginary) 임피던스 공간 및 실수 (real) 임피던스 공간에서) RF 매칭 회로의 튜닝 공간의 일 예의 그래프이다.
도 5는 본 개시에 따른 RF 매칭 회로의 일 예의 전기적 개략도이다.
도 6은 도 2의 RF 매칭 회로 및 도 5의 회로의 예시적인 구현 예들에 대한 (허수 임피던스 공간 및 실수 임피던스 공간에서) RF 매칭 회로들에 대한 다양한 튜닝 공간들을 도시하는 그래프이다.
도 7은 본 개시에 따른 RF 매칭 회로의 일 예의 전기적 개략도이다.
도 8은 본 개시에 따른 RF 매칭 회로의 또 다른 예의 전기적 개략도이다.
도 9는 본 개시에 따른 RF 매칭 회로의 또 다른 예의 전기적 개략도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.

기판들의 프로세싱 동안, 무선 주파수 (radio frequency; RF) 플라즈마 전력은 화학 반응들을 촉진하기 위해 정전 척 (electrostatic chuck; ESC) 의 전극에 공급될 수도 있다. 멀티-주파수, 멀티-레벨, 멀티-상태 RF 펄싱이 사용될 때, 플라즈마 임피던스는 선택된 RF 플라즈마 전력 상태에 따라 상이할 것이다. 주파수들 및/또는 전력 레벨들의 특정한 예들이 이하의 예들에서 기술될 것이지만, 다른 주파수들 및/또는 전력 레벨들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 제 1 RF 소스 및 제 2 RF 소스는 ESC의 전극들에 2 개 이상의 주파수들의 RF 전력을 공급하도록 사용될 수도 있다. RF 전력은 연속파 (continuous wave; CW) 및/또는 하나 이상의 펄싱 모드들로서 공급될 수 있다. 펄싱 모드들의 비제한적인 예들은 온 및 오프 펄싱하거나 1 ㎑, 2 ㎑, 3 ㎑ 또는 다른 펄싱 주파수들로 2 개 이상의 상이한, 0이 아닌 크기들에서 펄싱하는 것을 포함한다.

예를 들어, 제 1 RF 소스는 400 ㎑에서 동작할 수도 있고 그리고 제 2 RF 소스는 60 ㎒에서 동작할 수도 있지만, 다른 주파수들이 기판 처리들 동안 사용될 수도 있다. 제 1 RF 전력 소스 (123) 및 제 2 RF 전력 소스 (125) 는 복수의 전력 상태들에서 동작될 수도 있다. 예를 들어, 3 개의 전력 상태 S0, 전력 상태 S1 및 전력 상태 S2가 사용될 수도 있다. 이 예에서, 전력 상태 S0은 제 2 RF 전력 소스만을 사용하는 동작에 대응할 수도 있다. 전력 상태 S1은 각각 제 1 전력 레벨 및 제 2 전력 레벨에서 제 1 RF 전력 소스 및 제 2 RF 전력 소스 모두를 사용하는 동작에 대응할 수도 있다. 전력 상태 S2는 각각 제 3 전력 레벨 및 제 4 전력 레벨에서 제 1 RF 전력 소스 및 제 2 RF 전력 소스 모두를 사용하는 동작에 대응할 수도 있다. 일부 예들에서, 제 1 전력 레벨, 제 2 전력 레벨, 제 3 전력 레벨 및 제 4 전력 레벨은 상이하다. 다른 예들에서, 제 2 RF 전력 소스의 제 2 전력 레벨 및 제 4 전력 레벨은 전력 상태 S1 및 전력 상태 S2에 대해 동일하다.

더 높은 주파수들은 에칭 레이트 및 막 품질면에서 더 높은 전력 전달 효율을 갖는 경향이 있다. 더 낮은 전력 상태들은 더 높은 반사 전력 (5 내지 20 ％) 에서 동작하는 경향이 있고, 이는 전력 전달 효율을 감소시킨다. 일반적으로, RF 매칭 네트워크는 모든 전력 상태들에 대해 반사 전력을 최소화하도록 설계된다. RF 매칭 회로들은 미리 결정된 (given) 애플리케이션에 대해 조정될 수 있는 가변 커패시터들 및/또는 트림 커패시터들 (trim capacitors) 을 통합할 수도 있다. 가변 커패시터들의 커패시터 값들은 모터들을 사용하여 수백 밀리 초 내에 조정될 수 있다. 그러나, 커패시터 값들은 목표된 한계들 내에서 반사 전력을 감소시키기 위해 상이한 전력 상태들 (예컨대 S0, S1 및/또는 S2) 사이에서 스위칭할 때 충분히 신속하게 조정될 수 없다. 이하에 더 기술될 바와 같이, (예를 들어, 자동-튜닝을 사용하여 반사 전력을 최소화하기 위해) 주파수 변화만이 펄싱 과도 현상들 (pulsing transients) 및 피크 RF 전력 전달을 따라 잡기에 충분히 빠르다. 그러나, 일부 RF 매칭 회로들은 자동-튜닝에 의해 제공된 주파수 조정을 사용하여 반사 전력을 충분히 감소시키지 못할 수도 있다.

본 개시는 자동-튜닝 주파수 범위의 함수로서 플라즈마 부하 임피던스의 실수 부분과 허수 부분 사이의 관계 및 튜닝 공간을 조정하도록 RF 매칭 네트워크에 임피던스 변환 회로를 부가한다. 그 결과, RF 매칭 네트워크는 모든 동작 상태들에서 반사 전력을 감소시킨다. 현재 RF 매칭 네트워크들은 모든 전력 레벨들 및 펄싱 상태들에 대해 4 내지 5 ％ 이상의 반사 전력에서 동작한다. 일부 예들에서, 본 개시에 따른 RF 매칭 네트워크는 60 ㎒에서 더 높은 전력 레벨들에서 1 ％ 미만의 반사 전력으로 그리고 더 낮은 전력 동작을 위해 4 ％ 미만의 반사 전력으로 동작한다. 일부 예들에서, 본 개시에 따른 RF 매칭 회로는 자동-튜닝 주파수 범위의 함수로서 임피던스의 실수 컴포넌트의 기울기 (slope) 를 변화시키기 위해 "T" 네트워크 및/또는 파이 (pi) 네트워크의 조합을 채용한다.

도 1이 용량 커플링 플라즈마 (capacitive coupled plasma; CCP) 시스템을 도시하지만, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 다른 타입들의 플라즈마 프로세싱 시스템들에서 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 ESC 상단 플레이트 (102) 및 베이스플레이트 (103) 를 갖는 ESC (101) 를 포함한다. ESC 상단 플레이트 (102) 는 세라믹 및/또는 다른 적합한 재료들로 이루어질 수도 있고 그리고 베이스플레이트 (103) 는 세라믹, 알루미늄 또는 다른 재료로 이루어질 수도 있다. 도 1 도면 상의 수정 참조

기판 프로세싱 시스템 (100) 은 RF 플라즈마를 담는 프로세싱 챔버 (104) 를 포함한다. ESC (101) 및 상부 전극 (105) 은 프로세싱 챔버 (104) 내에 위치된다. 동작 동안, 기판 (107) 은 ESC (101) 의 ESC 상단 플레이트 (102) 상에 배치되고 (arrange) 정전기적으로 클램핑된다.

상부 전극 (105) 은 프로세싱 챔버 (104) 내에 프로세스 가스들 및/또는 퍼지 가스들을 도입하고 분배하는 샤워헤드 (109) 를 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (109) 는 프로세싱 챔버 (104) 의 상단 표면에 연결된 일 단부를 포함하는 스템 부분 (stem portion) (111) 을 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (109) 는 일반적으로 실린더형 (cylindrical) 이고 그리고 프로세싱 챔버 (104) 의 상단 표면으로부터 이격되는 위치에서 스템 부분 (111) 의 반대편 단부로부터 방사상으로 외향으로 연장한다. 샤워헤드 (109) 는 내부 가스 플레넘 (미도시) 을 포함한다. 프로세스 또는 퍼지 가스는 샤워헤드 (109) 의 기판-대면 표면의 홀들을 통해 플레넘으로부터 프로세싱 챔버 내로 흐른다. 대안적으로, 상부 전극 (105) 은 전도성 플레이트를 포함할 수도 있고 그리고 가스들은 또 다른 방식으로 도입될 수도 있다. 중간 (또는 본딩 (bond)) 층 (114) 은 ESC 상단 플레이트 (102) 를 베이스플레이트 (103) 에 본딩한다.

이하에 더 기술될 바와 같이, RF 생성 시스템 (120) 은 ESC 상단 플레이트 (102) 내의 전극들 (121) 및/또는 베이스플레이트 (103) 로 RF 전력을 출력한다. 이 예에서, 상부 전극 (105) 은 접지와 같은 기준 전위에 연결된다. 다른 예들에서, RF 전력은 상부 전극 (105) 에 전달될 수 있고 그리고 ESC (101) 는 접지될 수 있다. 또 다른 예에서 상단 전극 및 ESC 모두 전력 공급될 (power) 수도 있다.

RF 생성 시스템 (120) 으로부터의 전력은 매칭 네트워크 (124) 에 의해 ESC (101) 의 하부 전극 (121) (또는 대안적으로 베이스플레이트 (103)) 에 피딩된다 (feed). RF 생성 시스템 (120) 은 제 1 주파수로 동작하는 제 1 RF 소스 (123) 및 제 2 주파수로 동작하는 제 2 RF 소스 (125) 를 포함한다. 매칭 네트워크 (124) 는 각각 제 1 RF 소스 (123) 에 연결된 제 1 RF 매칭 회로 (127) 및 제 2 RF 소스 (125) 에 연결된 제 2 RF 매칭 회로 (129) 를 포함한다. 이하에 더 기술될 바와 같이, 제 2 RF 매칭 회로 (129) 는 이하에 더 기술될 바와 같이 above resonance로 동작하고 제 2 RF 매칭 회로의 튜닝 공간을 조정하는 임피던스 변환 회로를 포함한다.

가스 전달 시스템 (130) 은 하나 이상의 가스 소스들 (132-1, 132-2, … 및 132-N) (집합적으로 가스 소스들 (132)) 을 포함하고, 여기서 N은 0보다 더 큰 정수이다. 가스 소스들 (132) 은 밸브들 (134-1, 134-2, … 및 134-N) (집합적으로 밸브들 (134)) 및 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers; MFCs) (136-1, 136-2, … 및 136-N) (집합적으로 질량 유량 제어기들 (136)) 에 의해 매니폴드 (140) 에 연결된다. 매니폴드 (140) 의 출력은 샤워헤드 (109) 를 통해 프로세싱 챔버 (104) 로 공급된다.

기판 프로세싱 시스템 (100) 은 온도 제어기 (142) 를 포함하는 냉각 시스템 (141) 을 포함할 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 로부터 분리된 것으로 도시되지만, 온도 제어기 (142) 는 시스템 제어기 (160) 의 일부로서 구현될 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 냉각제 펌프 및 저장부 (reservoir) (모두 미도시) 를 포함하는 냉각제 어셈블리 (146) 와 통신한다. 온도 제어기 (142) 는 채널들 (116) 을 통한 냉각제의 플로우를 제어한다. 밸브 (156) 및 펌프 (158) 는 프로세싱 챔버 (104) 로부터 반응 물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다.

시스템 제어기 (160) 는 RF 전력 레벨들, 가스 플로우 레이트들, 등을 포함하는 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 컴포넌트들을 제어한다. 시스템 제어기 (160) 는 또한 프로세싱 챔버 내의 압력을 제어하도록 밸브 (156) 및 펌프 (158) 를 제어할 수도 있다.

일부 예들에서, RF 소스들 (123 및 125) 모두는 하나 이상의 센서들 (미도시) 을 사용하여 반사 전력을 모니터링하는 자동-튜닝 회로 (187 및 188) 를 각각 포함한다. 자동-튜닝 회로들 (187 및 188) 은 RF 소스들 각각의 중심 주파수 주변의 주파수 대역에서 RF 소스들 (123 및 125) 의 주파수를 각각 자동으로 조정한다. 단지 예를 들면, 제 2 RF 소스 (125) 는 60 ㎒의 중심 주파수로 동작할 수도 있고 57 ㎒ 내지 63 ㎒의 조정 가능한 주파수 대역을 가질 수도 있지만, 다른 중심 주파수들 및/또는 주파수 대역들이 사용될 수도 있다. 자동-튜닝 회로 (188) 는 가장 낮은 반사 전력을 달성하기 위해 조정 가능한 주파수 대역 내에서 RF 주파수를 자동으로 조정한다. ESC 클램프 소스 (190) 는 기판 (107) 을 ESC 상단 플레이트 (102) 에 정전기적으로 클램핑하도록 클램핑 전극 (182) 에 DC 클램핑 전압을 제공할 수도 있다. ESC 클램프 소스 (190) 는 시스템 제어기 (160) 에 의해 제어될 수도 있다.

ESC DC 소스 (180) 는 전극들 (121) 및/또는 베이스플레이트 (103) 에 DC 전압들을 제공한다. 일부 예들에서, ESC DC 소스 (180) 는 플라즈마가 스트라이킹될 (strike) 때 정전 클램핑 힘이 균형된 채로 남고 기판 프로세싱 동안 유지되는 것을 보장하도록 DC 바이어스를 공급한다. 일부 예들에서, DC 바이어스는 -500 V 내지 -1500 V (예를 들어 -1 ㎸) 의 범위 내이지만, 다른 전압 값들이 사용될 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, RF 매칭 회로 (200) 의 일 예가 도시된다. 일반적으로, RF 매칭 회로 (200) 의 리액티브 (reactive) 컴포넌트들은 below resonance의 동작을 보장하도록 선택된다. 일부 예들에서, RF 매칭 회로 (200) 의 출력부는 또한 ESC DC 소스 (180) 에 연결된다. RF 매칭 회로 (200) 는 제 1 RF 주파수로 RF 전력을 공급하는 제 1 RF 소스 (123) 에 연결된다. 일부 예들에서, 제 1 RF 주파수는 100 내지 600 ㎑ (예를 들어, 400 ㎑) 의 범위 내이지만, 다른 RF 주파수들이 사용될 수 있다. RF 매칭 회로 (200) 는 제 2 RF 주파수로 RF 전력을 공급하는 제 2 RF 소스 (125) 에 연결된다. 일부 예들에서, 제 2 RF 주파수는 제 1 RF 주파수보다 더 높고 그리고 10 ㎒ 내지 100 ㎒ (예를 들어 60 ㎒) 의 범위 내이지만, 다른 RF 주파수들이 사용될 수 있다. RF 매칭 회로 (200) 의 RF 출력 노드 (node) (232) 는 ESC 또는 전극들 (121) 의 베이스플레이트 (103) 에 연결된다.

ESC DC 소스 (180) 는 레지스터 R1에 의해 노드 (230) 에 연결된다. (레지스터 R2 및 도전체 (234) 에 의해 노드 (230) 에 연결된) 센서 (222) 는 노드 (230) 에서 전압 V_sense를 센싱한다. 제 1 RF 소스 (123) 는 인덕터 L1 및 인덕터 L2에 연결된다. 전동 가변 커패시터 C2는 인덕터 L1 및 인덕터 L2의 제 1 단자들 사이에 연결된 일 단자 및 접지와 같은 기준 전위에 연결된 또 다른 단자를 갖는다. 인덕터 L2의 제 2 단자는 트림 커패시터 C4, 커패시터 C5 및 커패시터 C6의 제 1 단자들에 연결된다. 트림 커패시터 C4의 제 2 단자는 접지와 같은 기준 전위에 연결된다. 커패시터 C5 및 커패시터 C6의 제 2 단자들은 노드 (230) 에 연결된다. 노드 (230) 는 인덕터 L3의 제 1 단자에 연결된다. 인덕터 L3의 제 2 단자는 인덕터 L5b의 제 1 단자에 연결된다. 인덕터 L5b의 제 2 단자는 RF 출력 노드 (232) 에 연결된다.

제 2 RF 소스 (125) 는 인덕터 L4, 가변 커패시터 C7 및 트림 커패시터 C8의 제 1 단자들에 연결된다. 트림 커패시터 C8의 제 2 단자는 인덕터 L5a의 제 1 단자에 연결된다. 인덕터 L5a의 제 2 단자는 인덕터 L3의 제 2 단자, 인덕터 L5b의 제 1 단자 및 가변 커패시터 C9의 제 1 단자에 연결된다. 가변 커패시터 C9의 제 2 단자는 접지와 같은 기준 전위에 연결된다.

일부 예들에서, 제 1 RF 소스 (123) 는 400 ㎑에서 동작하고 340 ㎑ 내지 440 ㎑의 주파수 튜닝 범위를 갖고 그리고 제 2 RF 소스 (125) 는 60 ㎒에서 동작하고 57 ㎒ 내지 63 ㎒의 주파수 튜닝 범위를 갖지만, 다른 주파수들 및 주파수 대역들이 사용될 수 있다. 인덕터들 및 커패시터들 L1, L3, C2, L2, C4, C5, 및 C6에 대한 적합한 값들의 예들은 각각 53 μH, 2.2 μH, 40 내지 2000 ㎊, 30 μH, 25 내지 35 ㎊, 2800 ㎊ 및 2800 ㎊를 포함하지만, 다른 값들이 사용될 수 있다. 인덕터들 및 커패시터들 L4, C7, C8, L5a + L5b, 및 C9에 대한 적합한 값들의 예들은 각각 0.45 μH, 25 내지 250 ㎊, 10 내지 20 ㎊, 0.188 μH, 및 3 내지 30 ㎊를 포함하지만, 다른 값들이 사용될 수 있다.

이제 도 3을 참조하면, 반사 계수는 커패시터 C7의 상이한 값들에 대한 탭들의 함수로서 도시되고 그리고 도 2의 RF 매칭 회로를 사용하여 출력 전력 상태 S0, 출력 전력 상태 S1 및 출력 전력 상태 S2에 대응한다. 탭들은 가변 커패시터들 중 하나 이상의 상이한 커패시터 값들을 나타낸다. 일부 예들에서, 가변 커패시터들은 모터, 제 1 나선형 금속 부분 및 제 1 나선형 금속 부분과 가변적으로 오버랩하는 제 2 나선형 금속 부분을 포함하지만, 다른 타입들의 가변 커패시터들이 사용될 수 있다. 모터는 커패시턴스를 가변하기 위해 오버랩 양을 조정하는 데 사용된다. 모터의 다양한 포지션들은 상이한 탭 값들에 대응한다.

인식될 수 있는 바와 같이, 상이한 전력 상태 S0, 전력 상태 S1 및 전력 상태 S2에 대해 가장 낮은 반사 전력이 상이한 탭 값들에 대해 발생한다. 도 3에서, 탭 2는 전력 상태 S0에 대한 최소 반사 전력에 대응하고, 탭 6은 전력 상태 S1에 대한 최소 반사 전력에 대응하고 그리고 탭 11과 탭 12 사이는 전력 상태 S2에 대한 최소 반사 전력에 대응한다. 상기 기술된 바와 같이, 멀티-레벨 전력 및 펄싱 모드에서 반사 전력을 충분히 감소시키기 위해 기판 프로세싱 동안 탭들 또는 커패시터 값들을 충분히 신속하게 변화시키는 것은 가능하지 않다.

이제 도 4를 참조하면, 도 2의 RF 매칭 회로를 위한 튜닝 공간 (350) 이 도시된다 (실수 임피던스 (x-축) 및 허수 임피던스 (y-축)). 대체로 수직인 라인들은 (상이한 커패시터 값들에 대응하는) 상이한 탭 값들에 대응한다. 튜닝 공간 (350) 의 상부의 대체로 수직인 라인은 자동-튜닝 회로 (188) 의 최대 튜닝 주파수에 대응하고 그리고 하부의 대체로 수직인 라인은 자동-튜닝 회로 (188) 의 최소 튜닝 주파수에 대응한다.

동작 동안, RF 소스의 주파수는 반사 계수를 최소화하도록 선택된 탭 라인들 중 하나를 따라 수직으로 자동으로 조정된다. 동작 동안 탭들을 변화시킬 시간이 충분하지 않다는 것을 주의하라. 일반적으로 전력 상태들 각각은 최소 반사 전력에 대응하는 이상적인 매칭 임피던스 지점 (실수 임피던스 공간 및 허수 임피던스 공간에 맵핑됨) 을 갖는다. 그러나, 모든 전력 상태들에 대해 가장 낮은 반사 전력에 대응하는 튜닝 공간의 위치들은 충분히 낮은 전체 반사 전력을 제공하기 위해 탭 라인들 중 임의의 일 탭 라인에 충분히 가깝지 않다.

인식될 수 있는 바와 같이, 제 2 RF 소스 (125) 의 주파수는 모터들을 사용하여 가변 커패시터들의 커패시터 값들을 변화시키는 것 (대략 수백 밀리 초) 과 비교하여 매우 신속하게 (대략 밀리 초) 자동-튜닝 회로 (188) 에 의해 조정된다.

도 2의 매칭 네트워크에 대해, 반사 전력을 최소화하기 위해 최소 RF 주파수와 최대 RF 주파수 사이에서 자동-튜닝 동안 RF 주파수를 가변하는 것은 임피던스 (일부 예들에서 10 Ω보다 더 큰 유도 임피던스 또는 리액티브 임피던스) 의 허수 컴포넌트를 주로 변경한다. 그러나, 자동 튜닝은 임피던스의 실수 컴포넌트에 많은 영향을 주지 않는다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, (최소 자동-튜닝 주파수로부터 최대 자동-튜닝 주파수로의 RF 주파수의 변화들로 인해) 탭 라인들 중 임의의 하나를 따라 이동하는 것은 주파수가 증가하더라도 (탭 라인들의 매우 높은 네거티브 기울기로 인해) 실수 컴포넌트를 크게 변화시키지 않는다 (일부 예들에서, 실수 컴포넌트는 -0.5 Ω보다 더 적게 (예를 들어, 약 -0.25 Ω) 변화한다).

이제 도 5를 참조하면, RF 매칭 회로 (400) 는 임피던스 변환 회로 (410) 를 포함한다. 임피던스 변환 회로 (410) 는 above resonance로 동작하고 그리고 최대 RF 주파수와 최소 RF 주파수 사이에서 탭 라인들의 기울기를 변경하도록 구성된다. 탭 라인들의 변경된 기울기는 (반사 전력을 감소시키도록) 주파수의 자동 조정으로 하여금 RF 매칭 회로의 임피던스의 실수 컴포넌트에 더 상당한 영향을 주게 한다. 더 구체적으로, 기울기는 높은 네거티브 기울기로부터 더 낮은 포지티브 기울기로 변환된다. 따라서, 자동-튜닝 회로 (188) 를 사용하여 RF 주파수를 변화시키는 것은 임피던스의 허수 컴포넌트 및 실수 컴포넌트 모두로 하여금 단일 노브를 사용하여 짧은 시간 기간 동안 인식 가능한 방식으로 조정되게 한다. 게다가, 선택된 탭 라인 상의 다양한 동작 지점들은 모든 상이한 전력 상태들에 대해 이상적인 매칭 임피던스 지점들에 더 가깝다. 그 결과, RF 매칭 회로 (400) 는 자동-튜닝 회로 (188) 를 사용하여 RF 주파수를 가변함으로써 상이한 전력 상태들에서 동작 동안 반사 전력으로 하여금 자동으로 감소되게 한다.

임피던스 변환 회로 (410) 는 제 1 임피던스 Z1, 제 2 임피던스 Z2, 제 3 임피던스 Z3, 제 4 임피던스 Z4 및 제 5 임피던스 Z5를 포함한다. 임피던스 Z1 내지 임피던스 Z5 각각은 하나 이상의 리액티브 컴포넌트들 (커패시터들 및/또는 인덕터들) 을 포함하고 그리고 하나 이상의 레지스터들을 포함할 수도 있다. 임피던스 Z1 내지 임피던스 Z5 각각의 컴포넌트들은 직렬, 병렬 및/또는 이들의 조합들로 연결될 수 있다. 제 2 RF 소스 (125) 는 제 1 임피던스 Z1의 제 1 단자 및 제 2 임피던스 Z2의 제 1 단자에 연결된다. 제 1 임피던스 Z1의 제 2 단자는 접지와 같은 기준 전위에 연결된다. 제 2 임피던스 Z2의 제 2 단자는 제 3 임피던스 Z3의 제 1 단자 및 제 4 임피던스 Z4의 제 1 단자에 연결된다. 제 3 임피던스 Z3의 제 2 단자는 접지와 같은 기준 전위에 연결된다. 제 4 임피던스 Z4의 제 2 단자는 제 5 임피던스 Z5의 제 1 단자 및 트림 커패시터 C8의 제 1 단자에 연결된다. 제 5 임피던스 Z5의 제 2 단자는 접지와 같은 기준 전위에 연결된다. 트림 커패시터 C8의 제 2 단자는 인덕터 L5a의 제 1 단자에 연결된다. 이하에 더 기술될 바와 같이, 도 5에 도시된 토폴로지 (topology) 를 갖는 임피던스 변환 회로 (410) 는 반사 전력을 감소시키기 위해 더 강력한 (robust) 주파수 튜닝을 허용한다.

이제 도 6을 참조하면, 도 5의 임피던스 변환 회로 (410) 는 above resonance로 동작하고 그리고 도 2의 RF 매칭 회로에 대응하는 튜닝 공간 (350) 의 기울기 (일부 예시적인 탭 라인들 (352) 로 도시됨) 를 변경한다. 미리 결정된 탭 라인에 대한 최대 주파수와 최소 주파수 사이의 주파수 변화들은 RF 매칭 회로의 임피던스의 실수 컴포넌트에 더 큰 영향을 준다. 주파수 범위의 최소 값으로부터 주파수 범위의 최대 값으로 주파수가 증가함에 따라, 레지스턴스의 실수 컴포넌트 및 허수 컴포넌트가 증가한다. 즉, 주파수에 대한 레지스턴스의 변화의 레이트 (dR/df) 는 (dR/df < 0인 도 2의 매칭 회로와 달리) 0보다 더 크다. 그 결과, 자동 주파수 튜닝은 또한 반사 전력을 감소시키도록 사용될 수 있다. (실수 레지스턴스에 대해) 변경된 기울기들을 갖는 튜닝 공간 (610) (일부 예시적인 탭 라인들 (611) 로 도시됨) 및 튜닝 공간 (612) (일부 예시적인 탭 라인들 (613) 로 도시됨) 의 예들은 이하에 더 기술될 바와 같이 도시된다.

이제 도 7을 참조하면, 임피던스 변환 회로 (710) 를 포함하는 RF 매칭 회로 (700) 의 또 다른 예가 도시된다. 이 예에서, 제 1 임피던스 Z1은 인덕터 L4를 포함하고, 제 2 임피던스 Z2는 트림 커패시터 C10을 포함하고, 제 3 임피던스 Z3는 트림 커패시터 C11을 포함하고, 제 4 임피던스 Z4는 인덕터 L6를 포함하고 그리고 제 5 임피던스 Z5는 트림 커패시터 C7을 포함한다. 인식될 수 있는 바와 같이, 고정 커패시터, 트림 커패시터 및 가변 커패시터가 다양한 회로 위치들에 도시되지만, 고정 커패시터, 가변 커패시터 또는 트림 커패시터는 임의의 위치들에 사용될 수 있다. 도 6의 튜닝 공간 (610) 은 RF 매칭 회로 (700) 에 대응한다. 알 수 있는 바와 같이, 탭 라인들의 기울기는 임피던스 변환 회로 (710) 에 의해 네거티브로부터 포지티브로 변경되고 그리고 기울기의 크기가 감소된다.

이제 도 8을 참조하면, 임피던스 변환 회로 (810) 를 포함하는 RF 매칭 회로 (800) 의 또 다른 예가 도시된다. 이 예에서, 제 1 임피던스 Z1은 인덕터 L4를 포함하고, 제 2 임피던스 Z2는 트림 커패시터 C10을 포함하고, 제 3 임피던스 Z3는 인덕터 L6를 포함하고, 제 4 임피던스 Z4는 트림 커패시터 C11을 포함하고 그리고 제 5 임피던스 Z5는 전동 가변 커패시터 C7을 포함한다. 임피던스 변환 회로 (810) 는 (dR/df > 0을 제공하도록) 탭 라인들의 기울기를 변경하고 above resonance로 동작한다.

이제 도 9를 참조하면, 임피던스 변환 회로 (910) 를 포함하는 RF 매칭 회로 (900) 의 또 다른 예가 도시된다. 이 예에서, 제 1 임피던스 Z1은 인덕터 L4를 포함하고, 제 2 임피던스 Z2는 트림 커패시터 C10을 포함하고, 제 3 임피던스 Z3는 트림 커패시터 C11을 포함하고, 제 4 임피던스 Z4는 인덕터 L6를 포함하고 그리고 제 5 임피던스 Z5는 전동 가변 커패시터 C7과 직렬로 연결된 인덕터 L7을 포함한다. 도 6의 튜닝 공간 (612) 은 RF 매칭 회로 (900) 에 대응한다. 알 수 있는 바와 같이, 탭 라인들의 기울기는 네거티브로부터 포지티브로 변경되고 그리고 튜닝 공간들 (350 및 610) 과 비교하여 기울기의 크기가 감소된다. 임피던스 변환 회로 (910) 는 (dR/df > 0을 제공하도록) 탭 라인들의 기울기를 변경하고 above resonance로 동작한다.

이 예에서, 인덕터 L7의 값들 및 가변 커패시터 C7의 최저 값은 above the resonance frequency의 동작을 보장하기 위해 제 2 RF 소스의 최저 동작 주파수 (예를 들어 57 ㎒) 미만의 공진 주파수를 갖도록 선택된다. 이에 더하여, 제 3 임피던스의 값들에 대한 제 2 임피던스의 값들의 비는 허수 및 실수 레지스턴스 공간에서 튜닝 공간을 회전시키도록 사용될 수 있다. 인덕터들 및 커패시터들 L4, C10, C11, L6, L7, C7, C8, L5a + L5b, 및 C9에 대한 적합한 값들의 예들은 각각 0.45 μH, 55 내지 65 ㎊, 25 내지 35 ㎊, 150 nH, 120 nH, 25 내지 250 ㎊, 10 내지 20 ㎊, 0.188 μH, 및 3 내지 30 ㎊를 포함하지만, 다른 값들이 사용될 수 있다. 인식될 수 있는 바와 같이, 컴포넌트 값들은 RF 소스의 미리 결정된 주파수, 프로세싱 챔버, 사용되는 전력 상태들, 및/또는 특정한 구현 예에 종속하는 다른 변수들에 대해 가변할 것이다.

전술한 기술은 본질적으로 단지 예시이고, 어떠한 방식으로도 본 개시, 이의 적용 예, 또는 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들 (teachings) 은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시가 특정한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 다른 수정들이 도면들, 명세서 및 이하의 청구항들의 연구 시 자명해질 것이기 때문에 이렇게 제한되지 않아야 한다. 방법의 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시 예들 각각이 특정한 피처들을 갖는 것으로 상기 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시 예에 대해 기술된 이들 피처들 중 임의의 하나 이상의 피처들은, 조합이 명시적으로 기술되지 않아도, 임의의 다른 실시 예들의 피처들로 그리고/또는 임의의 다른 실시 예들의 피처들과 조합하여 구현될 수 있다. 즉, 기술된 실시 예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시 예들의 또 다른 실시 예들과의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다.

엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 관계 및 기능적 관계는, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)" 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트들이 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 구 A, B 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B 및 적어도 하나의 C"를 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

일부 구현 예들에서, 제어기는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱을 위한 플랫폼 또는 플랫폼들 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에, 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자 장치 (electronics) 와 통합될 수도 있다. 전자 장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정들, 진공 설정들, 전력 설정들, 무선 주파수 생성기 설정들, RF 매칭 회로 설정들, 주파수 설정들, 플로우 레이트 설정들, 유체 전달 설정들, 포지션 및 동작 설정들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.

일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 가능하게 하고, 엔드포인트 측정들을 가능하게 하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자 장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), 주문형 반도체들 (application specific integrated circuits; ASICs) 로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 수행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기와 통신하는 또는 시스템과 통신하는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.

제어기는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 그렇지 않으면 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 팹 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하거나, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하거나, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하거나, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하거나, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하거나, 새로운 프로세스를 시작하기 위해서, 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 가 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는, 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성되는 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공통 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 이산 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 일 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는 원격으로 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.

제한 없이, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 (spin-rinse) 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition; PVD) 챔버 또는 모듈, 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 에칭 (atomic layer etch; ALE) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.

상기 주지된 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.

Claims

플라즈마 프로세싱 시스템의 무선 주파수 (radio frequency; RF) 생성기에 연결된 RF 매칭 네트워크에 있어서,
제 1 RF 주파수로 동작하는 제 1 RF 소스의 출력을 수신하도록 구성된 제 1 RF 매칭 회로;
상기 제 1 RF 주파수보다 더 큰 제 2 RF 주파수로 동작하는 제 2 RF 소스의 출력을 수신하도록 구성된 제 2 RF 매칭 회로로서,
상기 제 2 RF 매칭 회로는 above resonance로 동작하고 그리고 반사 전력을 감소시키기 위해 상기 제 2 RF 매칭 회로의 튜닝 공간의 기울기 (slope) 를 변경하도록 구성된 임피던스 변환 회로를 포함하는, 상기 제 2 RF 매칭 회로; 및
상기 제 1 RF 매칭 회로, 상기 제 2 RF 매칭 회로 및 플라즈마 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버 내에 위치된 전극과 통신하는 RF 출력 노드 (node) 를 포함하는, RF 매칭 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 전극은 정전 척 (electrostatic chuck) 의 상단 플레이트 내에 위치되는, RF 매칭 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 전극은 정전 척의 베이스플레이트를 포함하는, RF 매칭 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 임피던스 변환 회로는,
상기 제 2 RF 소스에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 1 임피던스;
상기 제 2 RF 소스에 연결된 제 1 단자를 포함하는 제 2 임피던스;
상기 제 2 임피던스의 제 2 단자에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 3 임피던스;
상기 제 2 임피던스의 상기 제 2 단자에 연결된 제 1 단자를 포함하는 제 4 임피던스; 및
상기 제 4 임피던스의 상기 제 2 단자에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 5 임피던스를 포함하는, RF 매칭 네트워크.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 임피던스, 상기 제 2 임피던스, 상기 제 3 임피던스, 상기 제 4 임피던스, 및 상기 제 5 임피던스 각각은 리액티브 (reactive) 컴포넌트를 포함하는, RF 매칭 네트워크.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 임피던스는 제 1 인덕터를 포함하고;
상기 제 2 임피던스는 제 1 커패시터를 포함하고;
상기 제 3 임피던스는 제 2 커패시터를 포함하고;
상기 제 4 임피던스는 제 2 인덕터를 포함하고; 그리고
상기 제 5 임피던스는 제 3 커패시터를 포함하는, RF 매칭 네트워크.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 임피던스는 제 1 인덕터를 포함하고;
상기 제 2 임피던스는 제 1 커패시터를 포함하고;
상기 제 3 임피던스는 제 2 커패시터를 포함하고;
상기 제 4 임피던스는 제 3 커패시터를 포함하고; 그리고
상기 제 5 임피던스는 제 2 인덕터를 포함하는, RF 매칭 네트워크.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 임피던스는 제 1 인덕터를 포함하고;
상기 제 2 임피던스는 제 1 커패시터를 포함하고;
상기 제 3 임피던스는 제 2 커패시터를 포함하고;
상기 제 4 임피던스는 제 2 인덕터를 포함하고; 그리고
상기 제 5 임피던스는 제 3 커패시터와 직렬인 제 3 인덕터를 포함하는, RF 매칭 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 RF 매칭 회로는,
상기 제 1 RF 소스에 연결된 제 1 단자를 포함하는 제 1 인덕터;
상기 제 1 인덕터의 제 2 단자에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 1 커패시터; 및
상기 제 1 인덕터의 상기 제 2 단자에 그리고 상기 제 1 커패시터의 상기 제 1 단자에 연결된 제 1 단자를 포함하는 제 2 인덕터를 포함하는, RF 매칭 네트워크.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 RF 매칭 회로는,
상기 제 2 인덕터의 제 2 단자에 연결된 제 2 커패시터;
상기 제 2 인덕터의 상기 제 2 단자에 연결된 제 3 커패시터; 및
상기 제 2 인덕터의 제 2 단자 및 상기 제 3 커패시터의 제 2 단자에 연결된 제 4 커패시터를 더 포함하는, RF 매칭 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 RF 매칭 회로는 상기 임피던스 변환 회로와 통신하는 제 1 단자 및 제 1 임피던스의 제 1 단자와 통신하는 제 2 단자를 포함하는 제 1 커패시터를 더 포함하는, RF 매칭 네트워크.
플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 플라즈마 생성기에 있어서,
제 1 RF 소스;
제 2 RF 소스;
제 1 항에 기재된 RF 매칭 네트워크; 및
RF 출력 노드와 통신하는 DC 소스를 포함하는, 플라즈마 생성기.
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 RF 소스는 반사 전력을 최소화하기 위해 중심 주파수를 중심으로 미리 결정된 주파수 대역에서 상기 제 2 RF 주파수를 조정하도록 구성된 자동-튜닝 회로를 포함하는, 플라즈마 생성기.
제 13 항에 있어서,
상기 제 2 RF 소스의 주파수에 대한 상기 제 2 RF 매칭 회로의 상기 레지스턴스의 실수 컴포넌트의 변화의 레이트는 0보다 더 큰, 플라즈마 생성기.
제 13 항에 있어서,
상기 중심 주파수는 60 ㎒이고 그리고 상기 미리 결정된 주파수 대역은 57 ㎒ 내지 63 ㎒인, 플라즈마 생성기.
제 12 항에 있어서,
상기 DC 소스 및 상기 제 1 RF 매칭 회로와 통신하는 제 1 단자를 갖는 제 1 인덕턴스;
제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 제 2 인덕턴스로서, 상기 제 2 단자는 상기 RF 출력 노드에 연결되는, 상기 제 2 인덕턴스; 및
제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 제 3 인덕턴스로서, 상기 제 3 인덕턴스의 상기 제 1 단자는 상기 제 2 RF 매칭 회로와 통신하고 그리고 상기 제 3 인덕턴스의 상기 제 2 단자는 상기 제 2 인덕턴스의 상기 제 1 단자에 연결되는, 상기 제 3 인덕턴스를 더 포함하는, 플라즈마 생성기.
플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 플라즈마 생성기에 있어서,
제 1 RF 주파수로 동작하는 제 1 RF 소스;
상기 제 1 RF 소스의 출력을 수신하도록 구성된 제 1 RF 매칭 회로;
상기 제 1 RF 주파수보다 더 큰 제 2 RF 주파수로 동작하고 그리고 반사 전력을 최소화하도록 상기 제 2 RF 주파수를 조정하기 위한 자동-튜닝 회로를 포함하는 제 2 RF 소스;
상기 제 2 RF 소스의 출력을 수신하도록 구성되고 그리고 above resonance로 동작하고 그리고 0보다 더 큰, 상기 제 2 RF 소스의 주파수에 대한 상기 제 2 RF 매칭 회로의 상기 레지스턴스의 실수 컴포넌트의 변화의 레이트를 제공하도록 구성된 임피던스 변환 회로를 포함하는 제 2 RF 매칭 회로; 및
상기 제 1 RF 매칭 회로, 상기 제 2 RF 매칭 회로 및 플라즈마 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버 내에 위치된 전극과 통신하는 RF 출력 노드를 포함하는, 플라즈마 생성기.
제 17 항에 있어서,
상기 RF 출력 노드와 통신하는 DC 소스를 더 포함하는, 플라즈마 생성기.
제 17 항에 있어서,
상기 전극은 정전 척의 상단 플레이트 내에 위치되는, 플라즈마 생성기.
제 17 항에 있어서,
상기 전극은 정전 척의 베이스플레이트를 포함하는, 플라즈마 생성기.
제 17 항에 있어서,
상기 임피던스 변환 회로는,
상기 제 2 RF 소스에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 1 임피던스;
상기 제 2 RF 소스에 연결된 제 1 단자를 포함하는 제 2 임피던스;
상기 제 2 임피던스의 제 2 단자에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 3 임피던스;
상기 제 2 임피던스의 상기 제 2 단자에 연결된 제 1 단자를 포함하는 제 4 임피던스; 및
상기 제 4 임피던스의 상기 제 2 단자에 연결된 제 1 단자 및 기준 전위에 연결된 제 2 단자를 포함하는 제 5 임피던스를 포함하는, 플라즈마 생성기.
제 21 항에 있어서,
상기 제 1 임피던스, 상기 제 2 임피던스, 상기 제 3 임피던스, 상기 제 4 임피던스, 및 상기 제 5 임피던스 각각은 리액티브 컴포넌트를 포함하는, 플라즈마 생성기.
제 21 항에 있어서,
상기 제 1 임피던스는 제 1 인덕터를 포함하고;
상기 제 2 임피던스는 제 1 커패시터를 포함하고;
상기 제 3 임피던스는 제 2 커패시터를 포함하고;
상기 제 4 임피던스는 제 2 인덕터를 포함하고; 그리고
상기 제 5 임피던스는 제 3 커패시터를 포함하는, 플라즈마 생성기.
제 21 항에 있어서,
상기 제 1 임피던스는 제 1 인덕터를 포함하고;
상기 제 2 임피던스는 제 1 커패시터를 포함하고;
상기 제 3 임피던스는 제 2 커패시터를 포함하고;
상기 제 4 임피던스는 제 3 커패시터를 포함하고; 그리고
상기 제 5 임피던스는 제 2 인덕터를 포함하는, 플라즈마 생성기.
제 21 항에 있어서,
상기 제 1 임피던스는 제 1 인덕터를 포함하고;
상기 제 2 임피던스는 제 1 커패시터를 포함하고;
상기 제 3 임피던스는 제 2 커패시터를 포함하고;
상기 제 4 임피던스는 제 2 인덕터를 포함하고; 그리고
상기 제 5 임피던스는 제 3 커패시터와 직렬인 제 3 인덕터를 포함하는, 플라즈마 생성기.
제 17 항에 있어서,
상기 제 2 RF 매칭 회로는 상기 임피던스 변환 회로와 통신하는 제 1 단자 및 제 1 임피던스의 제 1 단자와 통신하는 제 2 단자를 포함하는 제 1 커패시터를 더 포함하는, 플라즈마 생성기.