TW202036661A - 用於電感耦合電漿的遞迴線圈 - Google Patents

用於電感耦合電漿的遞迴線圈 Download PDF

Info

Publication number
TW202036661A
TW202036661A TW108142250A TW108142250A TW202036661A TW 202036661 A TW202036661 A TW 202036661A TW 108142250 A TW108142250 A TW 108142250A TW 108142250 A TW108142250 A TW 108142250A TW 202036661 A TW202036661 A TW 202036661A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
coils
coil
processing chamber
group
chamber according
Prior art date
Application number
TW108142250A
Other languages
English (en)
Inventor
正約翰 葉
阿布希吉 甘古德
路克 波恩卡特
盧盼卡爾 裘德胡瑞
傑Ｄ 賓森二世
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW202036661A publication Critical patent/TW202036661A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183—Matching circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32899—Multiple chambers, e.g. cluster tools
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67161—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers
    • H01L21/67167—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers surrounding a central transfer chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/26—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with electric discharge tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002—Cooling arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

本揭示案的實施例通常涉及一種半導體處理設備。更特定地，本揭示案的實施例涉及產生和控制電漿。處理腔室包括腔室主體，該腔室主體包括一或多個腔室壁並限定處理區域。處理腔室還包括具同心軸向對準的二或多個感應驅動射頻（RF）線圈，該等RF線圈佈置在腔室壁附近以撞擊並維持腔室主體內的電漿，其中的二或多個RF線圈中的至少兩者處於遞迴配置。

Description

用於電感耦合電漿的遞迴線圈
本文描述的實施方式通常係關於用於處理基板的設備和方法。更特定言之，本揭示案係關於用於產生和控制與電漿腔室一起使用的電漿（例如，感應耦合線圈）的方法和設備。該方法和設備可以應用於半導體處理，例如，電漿沉積和蝕刻處理以及用於形成積體電路的其他電漿處理。
感應耦合電漿（ICP）處理腔室通常透過經由設置在處理腔室外部的一或多個感應線圈而在設置在處理腔室內的處理氣體中感應電離而形成電漿。感應線圈佈置在外部並且透過例如介電質蓋與處理腔室電隔離。當射頻（RF）電流透過射頻饋送結構從射頻電源饋送到感應線圈時，可以根據感應線圈產生的磁場在處理腔室內形成感應耦合電漿。
對於基板處理，單個螺旋感應線圈會在整個線圈長度上產生電壓降，並且線圈相鄰圈之間的電磁場耦合會引起同相或異相干涉，導致從一端到另一端的電流分佈變化。這可能會導致非同心場圖案而產生不合格結果。
因此，在本領域中需要一種改進的線圈。
本揭示案的實施例通常涉及半導體處理設備。更具體地，本揭示案的實施例係關於一種改進的線圈。在一個實施例中，處理腔室包括腔室主體，該腔室主體包括一或多個腔室壁並限定處理區域。處理腔室還包括具同心軸向對準的二或多個感應驅動RF線圈，該等RF線圈佈置在腔室壁附近以撞擊並維持腔室主體內的電漿，其中二或多個RF線圈中的至少兩者處於遞迴配置。
在另一實施例中，處理腔室包括腔室主體，該腔室主體包括一或多個腔室壁並限定處理區域。處理腔室還包括靜電吸盤，該靜電吸盤包括正電極和負電極，其中在正電極和負電極之間形成完整的電路以向電極提供恆定的充電。處理腔室還包括具同心軸向對準的二或多個感應驅動RF線圈，該等RF線圈佈置在腔室壁附近以撞擊並維持腔室主體內的電漿，其中二或多個RF線圈中的至少兩個處於遞迴配置。
在另一個實施例中，揭示了一種射頻（RF）線圈配置，其包括二或多個RF線圈，其具同心軸向對準並且每個具有RF輸入線和RF輸出線，其中對於每個輸入線，有多條輸出線而每條線的長度相同。
本揭示案的實施例通常涉及半導體處理設備和方法。更具體地，本揭示案的實施例涉及一種配置RF線圈的方法，該RF線圈透過使用多個並聯饋送線圈來生成同心場圖案。並聯饋送線圈以遞迴配置如本文所揭示。術語「遞迴」的定義是針對每條RF「輸入」傳輸線，有多條RF「輸出」傳輸線，而每條「輸出」傳輸線追溯到具有相同長度的「輸入」傳輸線。替代地或附加地，術語「遞迴」被定義為所有「輸出」傳輸線彼此電同步。透過將RF線圈拆分成多段並聯連接的線圈，方位角方向上的任何不對稱性都會在每次拆分時週期性地重複，從而使總體電磁場變化在空間平均值上減小。可以在徑向和方位方向上改善場均勻性。段的數量可以小至兩個，最多為任何偶數或奇數。線圈形成其中每個線圈呈多圈的螺旋形狀（旋轉360度/N，其中N是整數）的配置，其相對於處理腔室中的基板的中心軸形成重複圖案。該等線圈可串聯或並聯，或線圈可連接進含若干個（線圈）的一群組中而處於串聯而形成若干群組接著其被串聯連接，或並聯連接，並依此類推。較高重複率會導致相較於較低重複率的更好的均勻性。另外，描述了驅動遞迴線圈系統的阻抗匹配網路。
圖1是根據本文描述的一個實施例的群集基板處理系統100的示意圖。以雙腔室配置圖示處理腔室102a和102b。外殼限定處理腔室、氣體輸送系統、高密度電漿產生系統、基板支架和控制器。外殼包括均由介電材料製成的側壁和圓頂狀外殼。高密度電漿產生系統與處理腔室耦合。基板支架設置在處理腔室內，並在處理期間支撐基板。控制器控制氣體輸送系統和高密度電漿產生系統。
如圖1所示，可以並排佈置兩個相同的腔室，例如處理腔室102a和102b。可以進行共享氣體輸送系統、高密度電漿產生系統、基板支架和控制器的佈置，以優化產量、膜品質和/或成本方面的考慮。多個雙腔室工作站，例如工作站104a至104e，可以如圖所示進行配置，以形成群集的基板處理系統。在該實施例中示出了五個雙腔室，但是其他實施例可以具有更多或更少的雙腔室。
圖2A、2B和2C圖示根據各種實施例的RF線圈的示例性實施方式。以工作站104a為例示出了三種配置。該等附圖中描述的每個線圈由形成多圈或部分圈的圓形或矩形截面面積的單個導體所組成。線圈的末端用於饋送射頻電流。這裡示出了圓形截面區域，但是在其他實施例中，截面可以是矩形的。另外，RF線圈可以是中空的，以允許冷卻劑在線圈內部流動而不受限制。
在圖2A所示的配置200中，圖示具同心軸向對準但具有不同直徑的兩個垂直螺旋RF線圈。即，圖示內部線圈202的截面。外部線圈204的截面也被示出。內部線圈202的直徑小於外部線圈204的直徑。此處示出的線圈202和204的截面示出每個線圈具有四圈，其由每個線圈的八個點表示。
在圖2B的配置210中示出了第二配置。在工作站104a頂部的截面中示出了頂部線圈212。頂部線圈具有三圈，如代表截面的六個點所示。在工作站104a的側面示出了側線圈214。如圖所示，側線圈214具有四圈。因此，該配置示出了具同心軸向對準的一個垂直螺旋線圈和另一扁平螺旋形線圈。
如圖2C所示，在配置220中示出了第三配置。在此配置中，顯示了兩個扁平遞迴線圈、一個內部線圈222和一個外部線圈224。線圈222和224是同心軸向對準的扁平螺旋形線圈。兩個線圈都在同一平面上，而不是在此配置中圍繞電漿。在該實施例中，內部線圈222被示出為具有四圈。在該實施例中，外部線圈224被示出為具有三圈。儘管未示出，但是也可以實現不具有內部線圈222的實施例。
關於圖2A至2C所示的實施例，RF電流被輸送到被稱為輸入的線圈的一端。RF電流透過另一端離開線圈，其稱為輸出。沿整個線圈長度，存在一定的電流和電壓分佈，該電流和電壓分佈係遠離線圈傳播、透過介電室壁感應出電場和磁場，且在適當的氣體輸送和壓力條件下撞擊並維持室內的電漿。
對於基板處理，由感應線圈所產生的電磁場相對於基板的中心軸表現出同心的圖案。在線圈的軸線相對於基板軸線呈同心的情況下，由於電磁場沿線圈路徑傳播以及邊界條件不一定呈同心，因此線圈產生的電磁場不一定呈同心。
在本文所述的實施例中，揭示了RF線圈，其透過使用多個並聯饋送線圈來生成同心場圖案。將線圈拆分成處於並聯連接的線圈的多段，其可以使方位角方向上的不對稱性在每次拆分時週期性地重複，從而使總體磁場變化在空間平均值上減小。
圖3A、3B和3C圖示不同的線圈配置。圖3A圖示形成4.5圈螺旋的單個RF線圈300。諸如線圈300的單個螺旋線圈在整個線圈長度上產生電壓降。此外，相鄰圈之間的電磁場耦合會引起同相或異相干涉，從而導致從線圈的一端到另一端的電流分佈變化。然而，透過將線圈對稱地分成並聯連接的線圈的多段，在方位角方向上的任何不對稱性在每次拆分時都會週期性地重複自身，從而整體空間變化在空間平均上減小。
圖3B圖示配置310，其具有一組並聯扁平線圈312，該組並聯扁平線圈312具有對稱RF饋送。示出了四向線圈拆分。圖3C圖示配置320，該配置320也具有一組垂直螺旋線圈，該組垂直螺旋線圈具有對稱RF饋送，亦為四向線圈拆分。通常，拆分越多，線圈產生的波紋效應越小。拆分的數量可以少至兩個，最多可以任意數量。
另外，每個拆分的長度可以短於或長於一個全長。例如，拆分可以有半圈、一整圈、1.5圈等，以使基本線圈在繞其軸旋轉時可以複製自身。例如，若複製2，則線圈旋轉180度；若複製3，則線圈旋轉120度；若複製4，則線圈旋轉90度，等等。
圖4A圖示扁平線圈配置，以承載用於電漿耦合的RF電流。配置410示出了在線圈的輸入和輸出之間具有4圈的單個線圈412。線圈412採用同心環的形狀，在每個環的一小部分上具有扭結，以連接到線圈的下一個環。扭結414之一被標記，並且在圖中示出了四個。電流沿著路徑1（或被標示416的RF輸入 ）到線圈的中心。箭頭顯示電流的方向。電流沿路徑2輸出線圈（或標記為418的RF輸出 ）而在圖的左邊緣。如圖所示，電流繞線圈四圈。在線圈412的扭結414所位於的部分中，線圈方向與線圈的其他部分不同心。
在圖4B中，配置420示出了在線圈的輸入和輸出之間具有五圈的線圈422。線圈422是螺旋狀的線圈。電流沿著路徑1（或被標示426的RF輸入 ）到線圈的中心。箭頭顯示電流的方向。電流沿路徑2（或標記為428的RF輸出 ）從線圈輸出。
圖4C圖示根據一個實施例的扁平線圈配置。該實施例可以被稱為2×2配置。即，兩個線圈連接在一起以形成第一組，而另外兩個線圈連接在一起以形成第二組。接著可以連接第一組和第二組。在這種情況下，該等組係並聯連接。
在圖4C中示出了配置430。四個線圈分別標記為1、2、3和4。線圈1和2連接在一起，而線圈3和4連接在一起。線圈1和2的組與線圈3和4的組並聯。
在操作中，電流沿路徑433（或RF輸入 ）進入線圈1，其以箭頭向下進入線圈所圖示。電流流經線圈1，接著沿圖的右側在路徑434上上升。電流接著沿著路徑435和436傳播並向下進入線圈2。電流流經線圈2，接著向上流經圖中左側所示的路徑437。
同時，電流也流過與線圈1和2並聯的線圈3和4。電流沿路徑438流入線圈3。在流過線圈3之後，電流流過路徑439。接著，電流向下流過路徑440，並透過路徑441進入線圈4。最終，電流經由路徑442（或RF輸出 ）從線圈4輸出。
圖4D圖示配置450。配置450也是2x2配置。線圈1和2連接在一起，而線圈3和4連接在一起。線圈1和2的組與線圈3和4的組並聯。
在操作中，電流沿著路徑451（或RF輸入 ）進入線圈1，以箭頭向下進入線圈所圖示。電流流經線圈1，接著沿圖的右側在路徑452上上升。接著，電流沿著路徑453和454傳播並向下進入線圈2。電流流經線圈2，接著向上流經圖中左側所示的路徑455。
同時，電流也流過與線圈1和2並聯的線圈3和4。電流沿路徑456流入線圈3。在流過線圈3之後，電流流過路徑457。接著，電流透過路徑458流入線圈4。最後，電流經由路徑459（或RF輸出 ）從線圈4輸出。
圖4E和4F圖示附加配置460和480。在該等配置中的每一個中，線圈係串聯連接。在圖4E中的配置460中，電流透過路徑461流入線圈1。在此實例中，線圈旋轉1.5圈，且電流透過路徑462從線圈1輸出。電流沿路徑463和向下經路徑464流入線圈2。線圈2也旋轉1.5圈，且電流透過路徑465從線圈2輸出。
在離開線圈2後，電流沿著路徑466和向下經路徑467流向線圈3。電流流經線圈3的1.5圈，接著沿圖的右邊緣流過路徑468，並流過路徑469。接著，電流沿路徑470流到線圈4。電流流經線圈4的1.5圈並透過路徑471（RF輸出 ）從線圈4輸出。
配置480在圖4F中示出。配置480類似於配置460，但是線圈之間的連接略有不同。電流透過路徑481（RF輸入 ）流入線圈1。在此實例中，線圈也繞了1.5圈， 電流透過路徑482從線圈1流出。電流沿路徑483和向下經路徑484流入線圈2。線圈2也旋轉1.5圈，電流透過路徑485從線圈2流出。
在離開線圈2之後，電流沿著路徑486和路徑487向下流到線圈3。電流流經線圈3的1.5圈，接著流經路徑488，並流經路徑489。接著，電流沿路徑490流到線圈4。電流流經線圈4的1.5圈並透過路徑491（RF輸出 ）從線圈4中流出。
如上所述，圖4C至圖4F的實施例中所示的四個線圈可以串聯、並聯或與形成兩個組的兩個支腳串聯連接，該形成兩個組的兩個支腳接著並聯連接。另一連接實施例是形成用於兩個線圈的並聯連接，接著將該組並聯線圈彼此並聯連接。只要各個線圈是遞迴佈置的，由線圈產生的磁場將在每次重複中自身重複，從而導致沿方位角方向的磁場呈週期性圖案。通常，重複次數越多，磁場在方位方向上就越均勻。在上述實例中，與圖4A和4B中的配置相比，圖4C至4F中的配置在徑向和方位角方向上產生更好的場均勻性。
圖5圖示根據實施例的示例性阻抗匹配網路500。阻抗匹配網路被用於使用特徵阻抗為50歐姆的RF產生器來驅動特定的遞迴線圈配置。RF產生的信號502進入阻抗匹配網路，穿過產生電漿的線圈504，接著向外傳播到接地506。這裡示出了三電容器阻抗匹配網路500。若為三個電容器選擇了正確的值，則負載電容器508、調諧電容器510和返回電容器512耦合至線圈功率輸入和線圈功率輸出，以產生無電抗的50歐姆阻抗。阻抗匹配網路500使不是50歐姆負載的線圈504與50歐姆負載的發電機相匹配。線圈504經建模為具有實部和虛部Rs +jωL的小電阻器和大電感器。阻抗匹配網路500將該Rs +jωL轉換成等效的50歐姆電路。當與阻抗匹配網路500匹配時，產生器可以使輸出最大化。
電容器508、510和512的組的值受線圈負載阻抗的影響。越來越高的電容器值被用於較低的電阻和較低的電感值。精確的電阻和電感值受單個遞迴線圈504和線圈504的連接方式（串聯、並聯或上述連接方式的組合）的影響。通常，當線圈並聯連接時，線圈電阻減小，而當串聯連接時，線圈電阻增大，這對電感具有相似的作用。
電容器508、510和512的組的值也受到RF頻率的影響。典型的頻率值為350 kHz、2 MHz、13 MHz、13.56 MHz、25 MHz和60 MHz。頻率的任何其他合適的值可以在本文描述的實施例中使用。
線圈504的串聯電阻和電感影響傳遞到線圈的電壓和電流以及耦合到電漿的功率。通常，串聯電阻控制電流，而電感控制線圈504的電壓。線圈504的所得電壓和電流在電容器上設置了限制，並且電容器的電壓和電流額定值被用於阻抗匹配網路500中以用於給定的輸送功率規格以及從匹配網路繼承的功率損耗。
本文描述了利用電漿負載精確量測線圈負載阻抗的裝置和方法。一對相同的RF電壓和電流感測器（感測器514和516）放置在線圈504的功率輸入和輸出端，以在用已知的電壓和電流校準感測器514和516之後即時動態地即時量測電壓和電流波形，其中已知的電壓和電流係透過藉由將已知功率輸入短電路旁路帶接著輸入50歐姆虛擬負載所產生。感測器514被稱為RF輸入 感測器，而感測器516被稱為RF輸出 或返回感測器。若設計正確，則旁路射頻帶不會產生朝向50歐姆射頻產生器的反射功率，並且會承載流經兩個感測器514和516的已知電壓和電流。感測器514和516接著將看到在功率輸入和輸出端具有電漿負載的情況下由線圈504產生的電壓和電流，並且將被用於即時計算負載阻抗。
遞迴線圈配置的磁場分佈取決於距線圈的距離。在一些實施例中，最均勻的磁場位置可以不靠近或遠離線圈，而是在「一或多個預定點上，該等點形成用於最佳場均勻性的範圍」。以類似的方式，電漿密度的最佳均勻性也可以在一或多個最佳點處發生，並且可以使用基板運動系統來找到這樣的點。因此，在一些實施例中，可以使用垂直運動機構來找到用於沉積、蝕刻和處理結果的最佳均勻性。
在某些實施例的另一方面，幾組遞迴線圈（每組由單獨的RF匹配網路和產生器驅動），其用於從每個遞迴線圈組生成有利的覆蓋，這將進一步優化電漿均勻性。透過控制傳遞到每個遞迴線圈組的功率，可以使用多組遞迴線圈動態地調整電漿中心到邊緣的輪廓。
在一些實施例中，靜電吸盤（ESC）使用Johnson-RahbekESC，該Johnson-RahbekESC在約100℃至約700℃的溫度範圍內操作以用於薄膜沉積、蝕刻和處理應用。可以基於給定時間或在工作溫度基本一致的時間段內的即時溫度量測值，以閉環方式控制工作溫度。在一些實施例中，操作溫度也可以改變以遵循預定圖案。整個ESC表面的溫度變化很小，例如相對於平均工作溫度小於10％。
在一些實施例中，ESC可以結合形成閉環電路的一或多個嵌入式電極，以在基板的背面和ESC的頂表面之間提供相反的電荷極性。閉環可以包括在基板和包含ESC本身以及其他支撐部件的導電壁之間維持的電漿。
在一些實施例中，ESC由具有適當的熱、機械和電特性的塊狀介電材料組成，以提供優異的吸盤性能。塊狀介電材料可主要包括在大於1000℃下燒結的氮化鋁，從而形成預定幾何形狀的ESC主體。ESC主體可以進行機械加工和拋光，以符合預定義的幾何形狀和表面條件。尤其是對於電性能，將取決於工作溫度而將介電材料的體積電阻率控制在大約1x107 ohm-cm到大約1x1016 ohm-cm的範圍內。較低的體積電阻率位準可使電荷從嵌入式吸盤電極向ESC的頂表面遷移，從而表面電荷可在基板背面感應出相同數量的相反極性電荷。可以保持相反極性的電荷以防止放電，從而產生連續的庫侖吸引力，從而將基板固定在ESC上。
在一些實施例中，ESC可以結合形成特定圖案或占據ESC本體內部的不同區域的幾個特定圖案的嵌入式加熱器元件。加熱器元件可以由一個或多個DC電源供電，也可以直接使用AC線供電。
在一些實施例中，ESC可以包括電性保護電路的網路，以防止由於可能存在於附近或從其他地方耦合到ESC的射頻和低頻電壓和電流引起的潛在傷害。該保護電路可能包括保險絲、開關、接地的放電路徑、限流裝置、限壓裝置和濾波裝置，以實現對可能僅在一個頻率內分佈或分佈在從DC，AC線頻率、RF頻率到VHF頻率的整個寬頻譜範圍內的任何潛在有害的高電壓和電流的充分衰減。
在一些實施例中，ESC的頂表面可以包括在接觸時形成均勻或不均勻圖案的表面接觸特徵。圖案可以作為基板的背面的整個區域的全部覆蓋或部分覆蓋而呈現給基板的背面。圖案的接觸表面由於機械加工和拋光而可能具有微小的粗糙度，並且可以包含與ESC主體基本相同的材料或適當厚度的不同材料的塗層。表面接觸特徵可以是不同的島的形式，或者是具有配置成與基板背面接觸的頂表面的島結構，其島的形狀相同或不同，並且以在整個ESC表面上的均勻的密度或不均勻的密度來分佈。頂表面還可以包含阻擋特徵，該阻擋特徵的頂表面在處理期間不與基板接觸，並且可以升高到相當的位準或高於基板的位準，以防止在基板處理期間或在基板被卡住之前不期望的基板移動。阻擋特徵可以圍繞ESC本體的圓周等距間隔開，或者可以延伸成可與ESC分離的連續的、環形的結構。
在不將電漿用作返回電路的情況下夾持基板的應用中，本文的實施例包括一種實現Johnsen-Rahbek型雙極電子夾持的方法，其中將多個夾持電極嵌入氮化鋁陶瓷加熱器中。嵌入電極的最小數量為兩個，一個用於正電荷，一個用於負電荷。在兩個電極之間形成一個完整的具有迴路的直流電路，以為各個電極提供恆定的充電。電極可包括任何特定圖案或形狀的多件。例如，電極可根據需要由兩個半部分、指狀部分、蛇形部分所組成或在徑向或方位方向上被分段，以提供均勻性。
在施加到電極和到電極之間時，正電極和負電極之間的庫侖吸引可以產生足夠的吸力，以使基板保持附著在陶瓷加熱器表面上。去除施加的電壓後會發生去吸盤現象，而剩餘的電荷將在高溫下透過半導電性的陶瓷材料所耗盡。
雖然前述內容針對本揭示案的實施例，但是可以在不脫離本揭示案的基本範圍的情況下設計本揭示案的其他和進一步的實施例，並且本揭示案的範圍由所附請求項確定。
100:基板處理系統 102a:處理腔室 102b:處理腔室 104a-104e:工作站 200:配置 202:內部線圈 204:外部線圈 210:配置 212:頂部線圈 214:側線圈 220:配置 222:內部線圈 224:外部線圈 300:線圈 310:配置 312:線圈 320:配置 410:配置 412:線圈 414:扭結 416:RF輸入 418:RF輸出 420:配置 422:線圈 430:配置 1/2/3/4:線圈 433:路徑 434:路徑 435:路徑 436:路徑 437:路徑 438:路徑 439:路徑 440:路徑 441:路徑 442:路徑 450:路徑 451:路徑 452:路徑 453:路徑 454:路徑 455:路徑 456:路徑 457:路徑 458:路徑 459:路徑 460:配置 480:配置 461:路徑 462:路徑 463:路徑 464:路徑 466:路徑 467:路徑 468:路徑 469:路徑 470:路徑 471:路徑 480:路徑 481:路徑 482:路徑 483:路徑 484:路徑 485:路徑 486:路徑 487:路徑 488:路徑 489:路徑 490:路徑 491:路徑 500:阻抗匹配網路 502:信號 504:線圈 506:接地 508:負載電容器 510:調諧電容器 512:返回電容器 514:感測器 516:感測器
因此，欲詳細地理解本揭示案的上述特徵，可以透過參考實施例而獲得上文簡要概述的本揭示案的更特定的描述，其中一些實施例在附圖中示出。然而，應注意，附圖僅圖示本揭示案的典型實施例，因此不應認為是對其範圍的限制，因為本揭示案可允許其他同等有效的實施例。
圖1示意性地圖示根據一個實施例的群集基板處理系統。
圖2A、2B和2C圖示根據各種實施例的RF線圈的示例性實施方式。
圖3A、3B和3C圖示根據各種實施例的不同的線圈配置。
圖4A-4F圖示根據各種實施例的扁平線圈配置。
圖5圖示根據實施例的遞迴ICP系統的等效電路。
為了便於理解，在可能的情況下，使用相同的元件符號來表示附圖中共有的相同元件。可以預期，在一個實施例中揭示的元件可以有利地被使用於其他實施例而無需具體敘述。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
410:配置
412:線圈
414:扭結
416:RF輸入
418:RF輸出

Claims (20)

  1. 一種處理腔室，該處理腔室包括： 一腔室主體，該腔室主體包括一或多個腔室壁並限定一處理區域；和 二或更多個感應驅動射頻（RF）線圈，該等感應驅動射頻（RF）線圈包括一同心軸向對準，該等RF線圈被佈置在該等腔室壁附近，以撞擊並維持該腔室主體內的一電漿，其中，該等二或多個RF線圈中的至少兩者為一遞迴配置。
  2. 如請求項1所述之處理腔室，其中，該等RF線圈包括四個線圈。
  3. 如請求項2所述之處理腔室，其中，該等四個RF線圈中的每一者為一串聯連接。
  4. 如請求項2所述之處理腔室，其中，該等四個RF線圈中的每一者為一並聯連接。
  5. 如請求項2所述之處理腔室，其中，一第一組的兩個RF線圈為一串聯連接，且一第二組的兩個RF線圈為一單獨的串聯連接，且該第一組與該第二組相並聯。
  6. 如請求項2所述之處理腔室，其中，一第一組的兩個RF線圈處於並聯連接，且一第二組的兩個RF線圈處於一單獨的並聯連接，且該第一組與該第二組並聯。
  7. 如請求項1所述之處理腔室，其中，每個RF線圈包括形成多圈或部分圈的一單個導體。
  8. 如請求項7所述之處理腔室，其中，每個RF線圈是中空的，以允許冷卻劑在該線圈內部流動。
  9. 如請求項1所述之處理腔室，其中，由該RF線圈產生的一電磁場相對於該線圈的一中心軸呈現一同心圖案。
  10. 如請求項1所述之處理腔室，其中，每個RF線圈具有一RF產生器和一阻抗匹配網路，以用於調節傳遞到每個RF線圈的功率。
  11. 如請求項1所述之處理腔室，其中，一RF產生器驅動多個RF線圈。
  12. 一種處理腔室，該處理腔室包括： 一腔室主體，該腔室主體包括一或多個腔室壁並限定一處理區域； 一靜電吸盤，該靜電吸盤包括一正電極和一負電極，其中在該正電極和該負電極之間形成一完整的電路以向該電極提供恆定的充電；和 二或更多個感應驅動射頻（RF）線圈，該等感應驅動射頻（RF）線圈包括一同心軸向對準，該等RF線圈經佈置在該等腔室壁附近，以撞擊並維持該腔室主體內的一電漿，其中，該等二或多個RF線圈中的至少兩者處於一遞迴配置。
  13. 如請求項12所述之處理腔室，其中，該電極中的至少一者包括多個圖案。
  14. 如請求項12所述之處理腔室，其中，該等RF線圈包括四個線圈。
  15. 如請求項14所述之處理腔室，其中，該四個RF線圈中的每一者處於一串聯連接。
  16. 如請求項14所述之處理腔室，其中，該四個RF線圈中的每一者處於一並聯連接。
  17. 如請求項14所述之處理腔室，其中，一第一組的兩個RF線圈處於一串聯連接，且一第二組的兩個RF線圈處於一單獨的串聯連接，且該第一組與該第二組相並聯。
  18. 如請求項14所述之處理腔室，其中，一第一組的兩個RF線圈處於一並聯連接，且一第二組的兩個RF線圈處於一單獨的並聯連接，並且該第一組與該第二組相並聯。
  19. 如請求項12所述之處理腔室，其中，每個RF線圈包括形成多圈或部分圈的一單個導體。
  20. 一種射頻（RF）線圈配置，包括： 二或更多個RF線圈，該等RF線圈包括一同心軸向對準，且每者線圈都具有一RF輸入線和一RF輸出線，其中，對於每個輸入線，有多條輸出線，該等每條輸出線具有相同的長度。
TW108142250A 2019-01-08 2019-11-21 用於電感耦合電漿的遞迴線圈 TW202036661A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN201941000851 2019-01-08
IN201941000851 2019-01-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202036661A true TW202036661A (zh) 2020-10-01

Family

ID=71404430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108142250A TW202036661A (zh) 2019-01-08 2019-11-21 用於電感耦合電漿的遞迴線圈

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20200219698A1 (zh)
JP (1) JP2022516752A (zh)
KR (1) KR20210102467A (zh)
CN (1) CN113330533A (zh)
SG (1) SG11202107115VA (zh)
TW (1) TW202036661A (zh)
WO (1) WO2020146034A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102148350B1 (ko) * 2020-04-28 2020-08-26 에이피티씨 주식회사 구조 변형이 가능한 플라즈마 소스 코일 및 이의 조정 방법
JP7417569B2 (ja) * 2021-10-29 2024-01-18 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5800619A (en) * 1996-06-10 1998-09-01 Lam Research Corporation Vacuum plasma processor having coil with minimum magnetic field in its center
JP2002525866A (ja) * 1998-09-22 2002-08-13 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 内部誘導コイルアンテナ及び導電性チャンバ壁を有するｒｆプラズマエッチング反応器
JP2001052895A (ja) * 1999-08-04 2001-02-23 Shibaura Mechatronics Corp プラズマ発生装置及びこの装置を備えたプラズマ処理装置
US6527912B2 (en) * 2001-03-30 2003-03-04 Lam Research Corporation Stacked RF excitation coil for inductive plasma processor
JP3787079B2 (ja) * 2001-09-11 2006-06-21 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置
KR101007822B1 (ko) * 2003-07-14 2011-01-13 주성엔지니어링(주) 혼합형 플라즈마 발생 장치
KR100545169B1 (ko) * 2003-09-03 2006-01-24 동부아남반도체 주식회사 반도체 제조 설비의 정전척 및 이를 이용한 웨이퍼 척킹방법
KR101038204B1 (ko) * 2004-02-25 2011-05-31 주성엔지니어링(주) 플라즈마 발생용 안테나
US20050264291A1 (en) * 2004-05-07 2005-12-01 Vaughan J T Multi-current elements for magnetic resonance radio frequency coils
WO2006049085A1 (ja) * 2004-11-04 2006-05-11 Ulvac, Inc. 静電チャック装置
CN101465189B (zh) * 2007-12-17 2012-03-07 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种电感耦合线圈及等离子体装置
CN101640091B (zh) * 2008-07-28 2011-06-15 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 电感耦合线圈及采用该电感耦合线圈的等离子体处理装置
US9313872B2 (en) * 2009-10-27 2016-04-12 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP5592098B2 (ja) * 2009-10-27 2014-09-17 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP5554099B2 (ja) * 2010-03-18 2014-07-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US9111722B2 (en) * 2012-04-24 2015-08-18 Applied Materials, Inc. Three-coil inductively coupled plasma source with individually controlled coil currents from a single RF power generator
WO2015013142A1 (en) * 2013-07-22 2015-01-29 Applied Materials, Inc. An electrostatic chuck for high temperature process applications
US20180323042A1 (en) * 2017-05-02 2018-11-08 Applied Materials, Inc. Method to modulate the wafer edge sheath in a plasma processing chamber

Also Published As

Publication number Publication date
SG11202107115VA (en) 2021-07-29
WO2020146034A1 (en) 2020-07-16
US20200219698A1 (en) 2020-07-09
JP2022516752A (ja) 2022-03-02
CN113330533A (zh) 2021-08-31
KR20210102467A (ko) 2021-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11699576B2 (en) Filter device and plasma processing apparatus
US11456160B2 (en) Plasma processing apparatus
US11495443B2 (en) Filter device and plasma processing apparatus
KR100602074B1 (ko) 트랜스포머 결합 평형 안테나를 가진 플라즈마 발생장치
JP6630630B2 (ja) プラズマ処理装置
JP5643062B2 (ja) プラズマ処理装置
CN113013014A (zh) 等离子体处理装置、基板处理装置以及滤波器装置
KR100979186B1 (ko) 용량 결합 플라즈마 반응기
JP2008034812A (ja) プラズマリアクタの加熱静電チャックのための高ａｃ電流、高ｒｆ電力なａｃ−ｒｆ分離フィルタ
TWI279169B (en) Plasma processing apparatus capable of performing uniform plasma treatment by preventing drift in plasma discharge current
WO2021258990A1 (zh) 一种线圈结构及等离子体加工设备
TW202036661A (zh) 用於電感耦合電漿的遞迴線圈
TWI805611B (zh) 電感耦合的電漿源的改進
WO2014188681A1 (ja) プラズマ処理装置
TWI701706B (zh) 電漿處理裝置
KR20100129368A (ko) 복합 주파수를 이용한 대면적 플라즈마 반응기
JP2023546483A (ja) 静電チャック及び半導体プロセス装置
KR101039232B1 (ko) 고밀도 플라즈마 발생장치
JP6703198B2 (ja) 高周波電圧を供給するための内部電気回路網を有する電極ユニット及びプラズマ処理装置用のキャリア装置
JP4219595B2 (ja) プラズマ処理装置
JP2019176138A (ja) プラズマ処理装置
US20240006165A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR100761688B1 (ko) 다중 배열된 방전실을 갖는 플라즈마 반응기 및 이를이용한 대기압 플라즈마 처리 시스템
TW202244978A (zh) 用於電漿處理裝置的感應線圈元件
TW202203712A (zh) 等離子體處理裝置中的加熱裝置及抗射頻干擾方法