KR20200074251A - RF tailored voltage for bias operation - Google Patents

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Abstract

공정 챔버에서 이온 충격 공정 동안 샤워헤드 상에서의 입자 생성을 감소시키기 위한 방법, 시스템, 및 장치가 제공된다. RF 발생기로부터 공정 챔버 내의 기판 지지부에 매립된 전극으로 제1 및 제2 RF 신호들이 공급된다. 제2 RF 신호는, 제1 RF 진폭, 제2 RF 진폭, 제1 RF 위상, 및 제2 RF 위상의 측정에 대한 응답으로 제1 RF 신호에 대해 조정된다. 기판에 대한 이온 충격이 최대화되고, 샤워헤드 상에서 생성되는 입자들의 양이 최소화된다. 본원에 설명된 방법들 및 시스템들은, 샤워헤드로부터 생성되는 잔해 입자들의 양을 감소시키면서 개선된 이온 식각 특성들을 제공한다.Methods, systems, and apparatus are provided for reducing particle production on a showerhead during an ion bombardment process in a process chamber. The first and second RF signals are supplied from the RF generator to the electrode embedded in the substrate support in the process chamber. The second RF signal is adjusted for the first RF signal in response to the measurement of the first RF amplitude, the second RF amplitude, the first RF phase, and the second RF phase. The ion bombardment to the substrate is maximized, and the amount of particles produced on the showerhead is minimized. The methods and systems described herein provide improved ion etching properties while reducing the amount of debris particles produced from the showerhead.

Figure P1020207017090
Figure P1020207017090

Description

바이어스 동작에 대한 RF 맞춤조정된 전압RF tailored voltage for bias operation

본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 공정 챔버에서 플라즈마를 제어하는 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.Embodiments of the present disclosure generally relate to methods and systems for controlling plasma in a process chamber.

처리 챔버들은 통상적으로, 기판들의 플라즈마 처리, 이를테면, 식각 또는 증착 공정들을 수행하는 데 사용된다. 식각 또는 증착 공정들 동안, 처리 챔버 내의 샤워헤드 상에 입자들이 퇴적될 수 있다. 샤워헤드 상에 퇴적된 물질은 아래의 기판 또는 기판 지지부 상으로 떨어져 기판 및 챔버 내의 처리 용적을 오염시킬 수 있다.Process chambers are typically used to perform plasma processing of substrates, such as etching or deposition processes. During etching or deposition processes, particles can be deposited on the showerhead in the processing chamber. The material deposited on the showerhead can fall onto the underlying substrate or substrate support and contaminate the processing volume within the substrate and chamber.

따라서, 처리 챔버에서의 입자 생성을 제어하고 감소시킬 필요성이 존재한다.Thus, there is a need to control and reduce particle production in the processing chamber.

본 개시내용은 일반적으로, 샤워헤드로부터의 입자 생성을 감소시키기 위한 방법, 시스템, 및 장치를 설명한다. 일 예에서, 기판 처리 방법이 제공된다. 방법은, 제1 주파수, 제1 진폭, 및 제1 위상을 갖는 제1 무선 주파수(RF) 신호를 공급하는 단계를 포함한다. 제1 RF 신호는, RF 발생기로부터 공정 챔버 내에 배치되는 기판 지지부에 매립된 전극에 공급된다. 제2 주파수, 제2 진폭, 및 제2 위상을 갖는 제2 RF 신호가 RF 발생기로부터 전극에 공급된다. 방법은, 이온들을 생성하기 위해 제1 RF 신호에 대해 제2 RF 신호를 조정하는 단계를 더 포함한다. 제2 RF 신호를 조정하는 단계는, 제1 진폭, 제1 위상, 제2 진폭, 및 제2 위상의 측정에 대한 응답으로 수행된다.The present disclosure generally describes methods, systems, and apparatus for reducing particle production from showerheads. In one example, a substrate processing method is provided. The method includes supplying a first radio frequency (RF) signal having a first frequency, a first amplitude, and a first phase. The first RF signal is supplied from the RF generator to the electrode embedded in the substrate support disposed in the process chamber. A second RF signal having a second frequency, second amplitude, and second phase is supplied from the RF generator to the electrode. The method further includes adjusting the second RF signal relative to the first RF signal to generate ions. Adjusting the second RF signal is performed in response to measurements of the first amplitude, first phase, second amplitude, and second phase.

다른 예에서, 기판을 처리하기 위한 시스템이 개시된다. 시스템은 공정 챔버를 포함하며, 공정 챔버의 처리 용적 내에 기판 지지부가 배치된다. 공정 챔버의 처리 용적 내의 기판 지지부 위에 샤워헤드가 배치된다. 기판 지지부의 기판 지지 표면에 전극이 매립된다. 제1 주파수, 제1 진폭, 및 제1 위상을 갖는 제1 RF 신호, 및 제2 주파수, 제2 진폭, 및 제2 위상을 갖는 제2 RF 신호를 제1 전극에 공급하기 위해 RF 발생기가 제1 전극에 결합된다. 제1 및 제2 진폭들 및 위상들의 측정에 대한 응답으로 제1 RF 신호들에 대해 제2 RF 신호를 조정하여 기판을 식각하기 위한 이온들을 생성하기 위해 제어기가 RF 발생기에 연결된다.In another example, a system for processing a substrate is disclosed. The system includes a process chamber, and a substrate support is disposed within the processing volume of the process chamber. A showerhead is placed over the substrate support in the processing volume of the process chamber. Electrodes are embedded in the substrate support surface of the substrate support. An RF generator is provided to supply a first RF signal having a first frequency, a first amplitude, and a first phase, and a second RF signal having a second frequency, a second amplitude, and a second phase to the first electrode. It is coupled to one electrode. A controller is coupled to the RF generator to generate ions for etching the substrate by adjusting the second RF signal relative to the first RF signals in response to the measurement of the first and second amplitudes and phases.

다른 예에서, 기판을 처리하기 위한 장치가 개시된다. 장치는 공정 챔버를 포함하며, 공정 챔버의 처리 용적 내에 기판 지지부가 배치된다. 공정 챔버의 처리 용적 내의 기판 지지부 위에 샤워헤드가 배치된다. 기판 지지부의 기판 지지 표면에 전극이 매립된다. 제1 주파수, 제1 진폭, 및 제1 위상을 갖는 제1 RF 신호, 및 제2 주파수, 제2 진폭, 및 제2 위상을 갖는 제2 RF 신호를 제1 전극에 공급하기 위해 RF 발생기가 제1 전극에 결합된다. 제1 및 제2 진폭들 및 위상들의 측정에 대한 응답으로 제1 RF 신호에 대해 제2 RF 신호를 조정하여, 기판 지지 표면에 인접하여 최대화되고 샤워헤드에 인접하여 최소화되는 이온들을 생성하기 위해 제어기가 RF 발생기에 연결된다.In another example, an apparatus for processing a substrate is disclosed. The apparatus includes a process chamber, and a substrate support is disposed within the processing volume of the process chamber. A showerhead is placed over the substrate support in the processing volume of the process chamber. Electrodes are embedded in the substrate support surface of the substrate support. An RF generator is provided to supply a first RF signal having a first frequency, a first amplitude, and a first phase, and a second RF signal having a second frequency, a second amplitude, and a second phase to the first electrode. It is coupled to one electrode. Controller to adjust the second RF signal relative to the first RF signal in response to the measurement of the first and second amplitudes and phases to produce ions maximized adjacent the substrate support surface and minimized adjacent the showerhead Is connected to the RF generator.

본 개시내용의 상기 언급된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이러한 실시예들 중 일부가 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 유의되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 처리 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 계산된 RF 전압 형태들을 예시한다.
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 계산된 RF 전압 형태들을 예시한다.
도 4a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 계산된 DC 자기-바이어스 전압 형태를 예시한다.
도 4b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 계산된 벌크 플라즈마 전위 전압 형태를 예시한다.
도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 처리 시스템의 개략도를 도시한다.
도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 목표 RF 전압 파라미터들을 획득함으로써 RF 맞춤조정된 전압(RF tailored voltage)을 식별하기 위한 알고리즘의 흐름도를 도시한다.
도 7은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 주파수 발생기의 블록도를 도시한다.
도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 진폭 및 위상 발생기의 블록도를 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 RF 전압 모니터의 블록도를 도시한다.
도 10은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 IQ 검출기의 블록도를 도시한다.
도 11은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 공정 챔버에서 이온 충격을 제어하는 방법을 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가적인 언급이 없이도 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있는 것으로 고려된다.
In a manner in which the above-mentioned features of the present disclosure can be understood in detail, a more specific description of the present disclosure, briefly summarized above, may be made with reference to the embodiments, and some of these embodiments are attached to the drawings Are illustrated in the field. It should be noted, however, that the appended drawings are merely illustrative of exemplary embodiments and should not be regarded as limiting the scope, since the present disclosure may allow other equally valid embodiments.
1 shows a schematic diagram of a processing system according to one embodiment of the present disclosure.
2 illustrates calculated RF voltage shapes according to one embodiment of the present disclosure.
3 illustrates calculated RF voltage forms according to one embodiment of the present disclosure.
4A illustrates a calculated DC self-bias voltage form according to one embodiment of the present disclosure.
4B illustrates a calculated bulk plasma potential voltage form according to one embodiment of the present disclosure.
5 shows a schematic diagram of a processing system according to one embodiment of the present disclosure.
6 shows a flow diagram of an algorithm for identifying RF tailored voltages by obtaining target RF voltage parameters, according to one embodiment of the present disclosure.
7 shows a block diagram of a frequency generator according to one embodiment of the present disclosure.
8 shows a block diagram of an amplitude and phase generator according to one embodiment of the present disclosure.
9 shows a block diagram of an RF voltage monitor according to one embodiment of the present disclosure.
10 shows a block diagram of an IQ detector according to one embodiment of the present disclosure.
11 shows a method of controlling ion bombardment in a process chamber, according to one embodiment of the present disclosure.
To facilitate understanding, identical reference numbers have been used where possible to designate identical elements common to the figures. It is contemplated that elements and features of one embodiment may be beneficially incorporated into other embodiments without further recitation.

본 개시내용은 일반적으로, 기판들의 플라즈마 처리, 이를테면, 기판들의 식각 및 증착에 관한 것이다. 식각 및 증착 공정들 동안, 2개의 전극, 예컨대, 기판 지지부 내에 배치되는 제1 전극과 샤워헤드에 있는 제2 전극 사이에 용량성 결합된 플라즈마가 생성된다. 기판 지지 전극은 RF 발생기에 연결되고, 샤워헤드 전극은 전기 접지 또는 RF 리턴에 연결된다. 공정 챔버 내에 생성된 플라즈마는, 기판으로부터의 물질의 식각 또는 기판 상으로의 물질의 증착을 용이하게 한다.The present disclosure generally relates to plasma treatment of substrates, such as etching and deposition of substrates. During etching and deposition processes, a capacitively coupled plasma is created between two electrodes, for example a first electrode disposed within the substrate support and a second electrode in the showerhead. The substrate support electrode is connected to the RF generator, and the showerhead electrode is connected to an electrical ground or RF return. The plasma generated in the process chamber facilitates the etching of the material from the substrate or the deposition of the material onto the substrate.

본 개시내용의 양상들은, 샤워헤드 또는 다른 상부 전극으로부터의 입자 생성(예컨대, 박피)을 감소시키면서 기판에 대한 증착 또는 식각을 동시에 제어하기 위해 RF 신호의 위상 및 전압을 제어하는 것에 관한 것이다. 더욱이, 본원에서의 양상들은, 샤워헤드 또는 다른 상부 전극으로부터의 입자 생성(예컨대, 박피)을 감소시키면서 기판에 대한 증착 또는 식각에서의 증가를 용이하게 하기 위해 주파수들 사이의 위상차들을 식별하는 것에 관한 것이다.Aspects of the present disclosure relate to controlling the phase and voltage of an RF signal to simultaneously control deposition or etching to a substrate while reducing particle generation (eg, skinning) from a showerhead or other top electrode. Moreover, aspects herein relate to identifying phase differences between frequencies to facilitate an increase in deposition or etch to the substrate while reducing particle generation (eg, skinning) from the showerhead or other top electrode. will be.

공정 챔버에서 이온 충격 공정 동안 샤워헤드로부터의 입자 생성을 감소시키기 위한 방법들 및 시스템들이 제공된다. RF 발생기로부터 공정 챔버 내에 배치되는 기판 지지부에 매립된 제1 전극으로 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호가 공급된다. 제2 RF 신호는, 제1 및 제2 RF 신호들의 측정된 특성들, 예컨대, 제1 RF 신호의 제1 진폭 및 제1 위상, 및 제2 RF 신호의 제2 진폭 및 제2 위상에 대한 응답으로 제1 RF 신호에 대해 조정된다. 위에 설명된 하나 이상의 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 기판에 대한 이온 충격이 증가되고, 샤워헤드로부터 생성되는 입자들의 양이 감소된다. 본원에서의 방법들 및 시스템들은, 샤워헤드로부터 생성되는 잔해 입자들의 양을 감소시키면서 이온 충격의 활용을 통한 식각을 가능하게 한다. 게다가, RF 매치로부터의 정보를 조합함으로써 RF 전압/전류 모니터의 정확성을 증가시키는 방법이 논의된다.Methods and systems are provided for reducing particle production from a showerhead during an ion bombardment process in a process chamber. The first RF signal and the second RF signal are supplied from the RF generator to the first electrode embedded in the substrate support disposed in the process chamber. The second RF signal is responsive to measured characteristics of the first and second RF signals, eg, the first amplitude and the first phase of the first RF signal, and the second amplitude and the second phase of the second RF signal Is adjusted for the first RF signal. In some embodiments that can be combined with one or more of the embodiments described above, ion bombardment to the substrate is increased and the amount of particles produced from the showerhead is reduced. The methods and systems herein enable etching through the use of ion bombardment while reducing the amount of debris particles produced from the showerhead. In addition, a method of increasing the accuracy of the RF voltage/current monitor by combining information from the RF match is discussed.

도 1은, 공정 챔버(101)에서 다중-주파수 바이어스 동작을 수행하기 위한 처리 시스템(100)의 개략도를 도시한다. 처리 시스템(100)은, n-주파수 RF 매치(102)를 통해 다수의 RF 발생기들(108)에 연결되는 공정 챔버(101)를 포함한다. 공정 챔버(101)는, 내부에 배치되고 전기 접지(107)(또는 RF 리턴)에 연결되는 샤워헤드(103)를 포함한다. 기판 지지부(104)는 공정 챔버(101) 내에 샤워헤드(103)에 대향하게 배치된다. 기판(137)은 기판 지지부(104)에 의해 지지된다. 전극(105)이 기판 지지부(104) 내에 매립된다. 전극(105)은 n-주파수 RF 매치(102)에 연결된다. n-주파수 RF 매치(102)는, 각각의 개개의 주파수(fi)에 대해 개개의 전압(Vi) 및 위상(

Figure pct00001
)에서 전극(105)에 전력을 인가한다. 전극(105) 및 샤워헤드(103)는, 용량성 결합된 플라즈마(106)의 생성을 용이하게 한다.1 shows a schematic diagram of a processing system 100 for performing a multi-frequency bias operation in process chamber 101. The processing system 100 includes a process chamber 101 that is connected to multiple RF generators 108 via an n-frequency RF match 102. The process chamber 101 includes a showerhead 103 disposed therein and connected to an electrical ground 107 (or RF return). The substrate support 104 is disposed opposite the showerhead 103 in the process chamber 101. The substrate 137 is supported by the substrate support 104. The electrode 105 is embedded in the substrate support 104. Electrode 105 is connected to n-frequency RF match 102. The n-frequency RF match 102 includes an individual voltage (V i ) and a phase (for each individual frequency (f i ).
Figure pct00001
), power is applied to the electrode 105. The electrode 105 and the showerhead 103 facilitate the generation of capacitively coupled plasma 106.

위에 설명된 하나 이상의 실시예와 조합될 수 있는 일 실시예에 따르면, 다중-주파수 바이어스 동작이 공정 챔버(101)에서 수행된다. 처리 동안, 전극(105)은 n-주파수 RF 매치(102)를 통해 다수의 주파수들(예컨대, 2개의 상이한 주파수)에 의해 바이어싱되는 한편, 샤워헤드(103)(예컨대, 제2 전극)는 RF 리턴을 용이하게 하기 위해 전기 접지(107)에 연결된다. 일 예에서, n-주파수 RF 매치(102)에 의해 인가되는 주파수들은 서로의 정수 배수들일 수 있는데, 예컨대, RF 에너지는 13.56 MHz의 제1 주파수 및 27.12 MHz의 제2 주파수 둘 모두에서 인가될 수 있다. 위에 설명된 하나 이상의 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제1 주파수 및 제2 주파수는 고조파 주파수들이다. 위에 설명된 하나 이상의 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제1 주파수 및 제2 주파수는 인접한 고조파 주파수들이다.According to one embodiment, which may be combined with one or more of the embodiments described above, a multi-frequency bias operation is performed in process chamber 101. During processing, electrode 105 is biased by a number of frequencies (eg, two different frequencies) through n-frequency RF match 102 while showerhead 103 (eg, second electrode) is Connected to electrical ground 107 to facilitate RF return. In one example, the frequencies applied by the n-frequency RF match 102 may be integer multiples of each other, for example, RF energy may be applied at both the first frequency of 13.56 MHz and the second frequency of 27.12 MHz. have. In some embodiments that may be combined with one or more of the embodiments described above, the first frequency and the second frequency are harmonic frequencies. In some embodiments that may be combined with one or more of the embodiments described above, the first frequency and the second frequency are adjacent harmonic frequencies.

부가적으로, 샤워헤드(103)의 표면적은 기판 지지부(104)의 표면적보다 크다.Additionally, the surface area of the showerhead 103 is larger than the surface area of the substrate support 104.

공정 챔버(101)를 다중-고조파 주파수들로 동작시킬 때, 기판 지지부(104) 상에 형성된 VDC의 시간 평균 자기-바이어스 DC 전압으로, Vpla의 시간 평균 벌크 플라즈마 전위를 갖는 플라즈마(106)가 생성된다. 이중 주파수 플라즈마 생성을 사용할 때, 특정 위상 값(

Figure pct00002
)에서,
Figure pct00003
에 의해 정의되는 기판(137)에 대한 이온 충격이 거의 최대가 되는 것으로 여겨진다. 동시에,
Figure pct00004
에 의해 정의되는, 플라즈마(106)의 접지 측(예컨대, 샤워헤드(103))에 대한 이온 충격이 거의 최소가 된다. 그에 따라 공정 챔버를 동작시키는 것은, 기판(137) 상의 식각을 최대화하면서 동시에 샤워헤드(103)로부터의 입자 생성을 최소화하는 것을 가능하게 한다.
Figure pct00005
을 거의 최대 값으로 조정하고
Figure pct00006
을 거의 최소 값으로 조정하는 것은, 이후 RF 맞춤조정된 전압으로 지칭될 것이다.Plasma 106 having a time averaged bulk plasma potential of V pla , with a time averaged self-biased DC voltage of V DC formed on substrate support 104 when operating process chamber 101 at multiple-harmonic frequencies Is created. When using dual frequency plasma generation, certain phase values (
Figure pct00002
)in,
Figure pct00003
It is believed that the ionic impact on the substrate 137 defined by is maximized. At the same time,
Figure pct00004
The ion impact on the ground side of the plasma 106 (eg, showerhead 103), as defined by, is almost minimal. Operating the process chamber accordingly makes it possible to maximize the etch on the substrate 137 while minimizing particle generation from the showerhead 103 at the same time.
Figure pct00005
And adjust it to almost maximum
Figure pct00006
Adjusting to a near minimum value will hereinafter be referred to as RF tailored voltage.

전극(105)은, n-주파수 RF 매치(102)를 통해 각각 f1, f2, ...... fn의 주파수들에서의 RF 발생기들(1081, 1082, 108n)에 연결된다. 일반적으로, 기판 지지부(104)에서의 RF 전압은 다음의 수학식 (1)에 의해 표현된다:Electrode 105 is coupled to RF generators 108 1 , 108 2 , 108 n at frequencies of f 1 , f 2 , ... f n through n-frequency RF match 102, respectively. Connected. In general, the RF voltage at the substrate support 104 is expressed by the following equation (1):

Figure pct00007
(1)
Figure pct00007
(One)

여기서, Vi

Figure pct00008
는 각각
Figure pct00009
에서의 전압 및 위상이고, ωi는 각주파수이다. 상응하는 RF 주기들을 유지하기 위해, 주파수 fi는 기본 주파수 f1의 i 번째 고조파 주파수이다:Where V i and
Figure pct00008
Each
Figure pct00009
Is the voltage and phase at and ω i is the angular frequency. To maintain the corresponding RF periods, the frequency f i is the i th harmonic frequency of the fundamental frequency f 1 :

Figure pct00010
, 여기서, i = 1, 2, ...... n (2)
Figure pct00010
, Where i = 1, 2, ... n (2)

수학식 (2)는, 하드웨어에서의 타이밍 클록의 구현을 용이하게 한다.Equation (2) facilitates the implementation of the timing clock in hardware.

공정 챔버(101)에서, Vpla의 시간 평균 벌크 플라즈마 전위로 플라즈마(106)가 생성된다. 공정 챔버(101) 내의 플라즈마 생성의 결과로서, VDC의 시간 평균 자기-바이어스 DC 전압이 기판(137)의 표면 상에 형성된다.In process chamber 101, plasma 106 is generated with a time averaged bulk plasma potential of V pla . As a result of the plasma generation in the process chamber 101, a time average self-bias DC voltage of V DC is formed on the surface of the substrate 137.

모델링 예시를 위해, 수학식 (1)은 추가로 다음의 형태로 가정된다:For the modeling example, Equation (1) is further assumed in the following form:

Figure pct00011
(3)
Figure pct00011
(3)

또한, 수학식 (3)이 n = 2로 제한될 때, 다음과 같다:Also, when equation (3) is limited to n = 2, it is as follows:

Figure pct00012
(4)
Figure pct00012
(4)

수학식 (3)에서, 고조파의 진폭은 기본 고조파의 진폭에 의해 정규화된다. 고조파 차수가 증가함에 따라, 진폭이 감소하는데, 예컨대, n 번째 고조파의 진폭은 기본 고조파의 1/n이다. 처리를 위한 기본 고조파, 및

Figure pct00013
이 거의 최대 값이고
Figure pct00014
이 거의 최소 값인 RF 맞춤조정된 전압 조건을 만족시키기 위한 조정된 항들로서의 다른 고조파들을 주로 동작시키는 것이 유리한 것으로 여겨진다.In equation (3), the amplitude of the harmonics is normalized by the amplitude of the fundamental harmonics. As the harmonic order increases, the amplitude decreases, for example, the amplitude of the nth harmonic is 1/n of the fundamental harmonic. Fundamental harmonics for processing, and
Figure pct00013
This is almost the maximum
Figure pct00014
It is considered advantageous to mainly operate other harmonics as adjusted terms to satisfy this near minimum RF adjusted voltage condition.

이중 주파수 시스템에서, 예컨대, f1 = 13.56 MHz이고 f2 = 27.12 MHz일 때, 2개의 주파수 사이의 위상차는 다음에 의해 정의된다:In a dual frequency system, for example, when f 1 = 13.56 MHz and f 2 = 27.12 MHz, the phase difference between the two frequencies is defined by:

Figure pct00015
(5)
Figure pct00015
(5)

도 2 및 도 3은, 일 예에 따른 계산된 RF 전압 형태들을 예시한다. V1 = 200 V 및

Figure pct00016
= 0과 함께 도 1의 기하학적 구조에 자기-일관적 플라즈마 모델링을 적용할 때, 도 2 및 도 3에서의 정규화된 시간의 함수들로서
Figure pct00017
= 0°, 90°, 180°, 270°에 대한 전압 파형 결과들이 획득된다.2 and 3 illustrate calculated RF voltage shapes according to an example. V 1 = 200 V and
Figure pct00016
When applying self-consistent plasma modeling to the geometry of FIG. 1 with = 0, as a function of normalized time in FIGS. 2 and 3
Figure pct00017
= Voltage waveform results for 0°, 90°, 180° and 270° are obtained.

도 4a는 일 예에 따른 계산된 DC 자기-바이어스 전압 형태를 예시한다. 도 1에 예시된 기판 지지부(104) 상에 형성되는 계산된 VDC가 도 4a에서

Figure pct00018
의 함수로서 도시된다. 계산된 Vpla는 도 4b에서
Figure pct00019
의 함수로서 도시된다. 도 4a 및 도 4b에 예시된 바와 같이, 약
Figure pct00020
= 100°에서,
Figure pct00021
의 최소치는 약 60 V이고,
Figure pct00022
의 최대치는 약 360 V이다.4A illustrates a calculated DC self-bias voltage form according to an example. The calculated V DC formed on the substrate support 104 illustrated in FIG. 1 is shown in FIG. 4A.
Figure pct00018
It is shown as a function of The calculated V pla in FIG. 4b
Figure pct00019
It is shown as a function of As illustrated in Figures 4A and 4B, about
Figure pct00020
= At 100°,
Figure pct00021
The minimum value of is about 60 V,
Figure pct00022
The maximum value of is about 360 V.

전극(105) 및 샤워헤드(103)에 대한 이온 충격 전압들이 각각

Figure pct00023
Figure pct00024
로 주어지므로,
Figure pct00025
= 100°에서의 플라즈마 처리는, 샤워헤드(103)에 대해 거의 최소의 이온 충격을 제공하여 그에 따라 샤워헤드(103)로부터의 입자 생성을 감소시키고, 기판 지지부(104) 상의 기판(137)에 대해 거의 최대의 충격을 제공하여 기판(137) 상에서의 이온 식각을 향상시킨다. 다시 말해서,
Figure pct00026
= 100°에서 동작시키는 것은, 기판(137) 상에서의 식각률을 최대화하면서 동시에 샤워헤드(103)로부터의 입자 생성을 최소화한다. 따라서, 이중 주파수 플라즈마 처리 동작 동안 위상차(
Figure pct00027
)를 변화시킴으로써 샤워헤드(103)로부터의 입자 생성이 최소화된다.The ion shock voltages for the electrode 105 and the showerhead 103 are respectively
Figure pct00023
And
Figure pct00024
Is given by
Figure pct00025
Plasma treatment at = 100° provides an almost minimal ion bombardment to the showerhead 103, thereby reducing particle generation from the showerhead 103, and to the substrate 137 on the substrate support 104. It provides an almost maximum impact to improve ion etching on the substrate 137. In other words,
Figure pct00026
Operating at = 100° maximizes the etch rate on the substrate 137 while minimizing particle generation from the showerhead 103. Therefore, the phase difference during the dual frequency plasma processing operation (
Figure pct00027
), the generation of particles from the showerhead 103 is minimized.

플라즈마 처리는, 2개 초과의 상이한 주파수를 사용하는 n-주파수 RF 매치(102)로 또는 제1 주파수의 정수 배수인 제2 주파수로 발생할 수 있는 것으로 고려되며, 여기서, 정수 배수는 1보다 크다. 예컨대, 수학식 (4)에서, 더 높은 차수의 고조파(f2)가 13.56 MHz인 f1의 제3 고조파(즉, f2 = 40.68 MHz)로 대체될 수 있다.It is contemplated that plasma treatment may occur with an n-frequency RF match 102 using more than two different frequencies or with a second frequency that is an integer multiple of the first frequency, where the integer multiple is greater than one. For example, in Equation (4), the higher order harmonic (f 2 ) can be replaced with the third harmonic of f 1 (ie, f 2 = 40.68 MHz), which is 13.56 MHz.

도 5는, 위에 설명된 하나 이상의 실시예와 조합될 수 있는 본 개시내용의 실시예에 따른 처리 시스템(500)의 개략도를 도시한다. 처리 시스템(500)은 처리 시스템(100)과 유사하지만, 단일 n-주파수 발생기(508), n-주파수 RF 발생기(508)에 결합되고 그 하류에 있는 n-주파수 RF 매치(502), 및 n-주파수 RF 매치(502)에 결합되고 그 하류에 있는 전압 모니터(509)를 포함한다. 단일 RF 발생기(508)가 도시되지만, 처리 시스템(500)에서 다수의 RF 발생기들이 이용될 수 있는 것으로 고려된다.5 shows a schematic diagram of a processing system 500 according to embodiments of the present disclosure that can be combined with one or more embodiments described above. The processing system 500 is similar to the processing system 100, but is coupled to a single n-frequency generator 508, an n-frequency RF generator 508, and an n-frequency RF match 502 downstream of it, and n -Includes a voltage monitor 509 coupled to and downstream of the frequency RF match 502. Although a single RF generator 508 is shown, it is contemplated that multiple RF generators may be used in the processing system 500.

처리 파라미터들의 더 정확한 제어 및 조정을 가능하게 하기 위해, 전압 모니터(509)는, n-주파수 RF 매치(502) 하류의 전압을 검출하며, 이 전압은, 공정 챔버(501)의 기하학적 구조에 의해 결정된 선형 관계에 의해 전극(105)에 인가되는 전압에 대응한다(이후 설명됨). n-주파수 RF 매치(502) 하류의 전압을 검출하는 것은, 공정 챔버(501)에서의 조건들의 더 정확한 표시를 제공하며, 따라서, 처리 파라미터들에 대해 이루어지는 조정들이 개선된다.To enable more precise control and adjustment of processing parameters, voltage monitor 509 detects the voltage downstream of n-frequency RF match 502, which voltage is determined by the geometry of process chamber 501. Corresponds to the voltage applied to the electrode 105 by the determined linear relationship (described later). Detecting the voltage downstream of the n-frequency RF match 502 provides a more accurate indication of the conditions in the process chamber 501, thus making adjustments to processing parameters improved.

공정 제어를 용이하게 하기 위해, n-주파수 RF 발생기(508)는 연결(510)을 통해 전압 모니터(509)로부터 신호를 수신한다. 그에 대한 응답으로, RF 발생기(508)는, 전극들(105 및 103)에서의 RF 맞춤조정된 전압 조건 동작을 만족시키기 위한 각각의 주파수에서 RF 전력 신호들을 생성한다. n-주파수 RF 발생기(508)는 또한, 연결(512)을 통해 RF 매치(502)로부터 신호를 수신할 수 있다.To facilitate process control, n-frequency RF generator 508 receives a signal from voltage monitor 509 via connection 510. In response, RF generator 508 generates RF power signals at each frequency to satisfy the RF tailored voltage condition operation at electrodes 105 and 103. The n-frequency RF generator 508 can also receive a signal from the RF match 502 via connection 512.

위상 및 진폭 조정의 결정은, 위에 설명된 바와 같이, 파라미터들(Vi

Figure pct00028
, i = 1, 2, ... n)을 활용하며, 이들은 기판 지지부(104)에서 정의된다. 그러나, 처리 시스템(500)에서, RF 전압들 및 위상들은 Vim
Figure pct00029
(i = 1, 2, ... n)과 같이 포스트-매치(즉, RF 매치(502)의 하류)여야 한다. 그러므로, 수학식 (1)에서의 도출된 값들 Vi
Figure pct00030
는 Vim
Figure pct00031
으로서 정의되는 포스트 RF 매치(502) 값들로 변환되며, 이는, 다음의 변환 행렬에 의해 계산된다:Determination of the phase and amplitude adjustments, as described above, the parameters V i and
Figure pct00028
, i = 1, 2, ... n), which are defined in the substrate support 104. However, in processing system 500, the RF voltages and phases are V im and
Figure pct00029
It should be a post-match (i.e. downstream of the RF match 502) such as (i = 1, 2, ... n). Therefore, the values V i derived from equation (1) and
Figure pct00030
V im and
Figure pct00031
Converted to post RF match 502 values defined as, which is calculated by the following conversion matrix:

Figure pct00032
(6)
Figure pct00032
(6)

여기서, 모든 값들은 복소수들로서 정의된다. 그러므로, 수학식 (1)에서의 값들은 다음의 형태로 변환된다:Here, all values are defined as complex numbers. Therefore, the values in equation (1) are converted to the following form:

Figure pct00033
(7)
Figure pct00033
(7)

Figure pct00034
는 기판 지지부(104)에서 정의되고, 예컨대, 도 2, 도 3, 도 4a, 및 도 4b에 예시된 모델링에 기반하여 계산된다. ABCD 행렬은, 공정 챔버(501)의 기하학적 구조, 및 더 구체적으로는, 일련의 송신 라인들 및 커패시터들과 인덕터들의 일부 조합으로부터 계산될 수 있다.
Figure pct00035
은 임의성을 갖는다는 것이 유의된다. 따라서,
Figure pct00036
은 일반성을 잃지 않으면서
Figure pct00037
= 0으로서 정의될 수 있다. 동작 동안, RF 전압 파라미터들(Vi
Figure pct00038
)의 포스트 RF 매치(502)가 n-주파수 RF 전압 모니터(509)에 의해 측정되어, Vime
Figure pct00039
로서 측정된 값들이 표시된다. RF 전압 파라미터들의 실험적 결정은, RF 맞춤조정된 전압의 결정을 가능하게 한다.
Figure pct00034
Is defined in the substrate support 104, and is calculated based on, for example, the modeling illustrated in FIGS. 2, 3, 4A, and 4B. The ABCD matrix can be calculated from the geometry of the process chamber 501, and more specifically, a series of transmission lines and some combination of capacitors and inductors.
Figure pct00035
It is noted that has randomness. therefore,
Figure pct00036
Without losing generality
Figure pct00037
= 0. During operation, RF voltage parameters (V i and
Figure pct00038
)'S post RF match 502 is measured by the n-frequency RF voltage monitor 509, V ime and
Figure pct00039
The measured values as are displayed. Experimental determination of the RF voltage parameters enables determination of the RF tailored voltage.

도 6은, 목표 RF 전압 파라미터들(Vim

Figure pct00040
)을 획득함으로써 RF 맞춤조정된 전압을 식별하기 위한 알고리즘의 흐름도를 도시한다. 일부 실시예들에서, Vim
Figure pct00041
은 사용자 정의 목표 파라미터들이다. 다른 실시예들에서, Vim
Figure pct00042
은 제2 RF 신호의 측정된 파라미터들이다. 동작(620) 동안, 실험적 파라미터들(Vime
Figure pct00043
)은 n-주파수 RF 전압 모니터(509)에 의해 측정된다. 동작(621) 동안, 측정된 실험적 파라미터들(Vime
Figure pct00044
)이 수학식들 (8) 및 (9)의 조건들을 만족시키는지 여부가 결정된다:6 shows target RF voltage parameters (V im and
Figure pct00040
) Shows a flow diagram of an algorithm for identifying the RF tailored voltage. In some embodiments, V im and
Figure pct00041
Are user-defined target parameters. In other embodiments, V im and
Figure pct00042
Are the measured parameters of the second RF signal. During operation 620, experimental parameters (V ime and
Figure pct00043
) Is measured by n-frequency RF voltage monitor 509. During operation 621, measured experimental parameters (V ime and
Figure pct00044
It is determined whether) satisfies the conditions of equations (8) and (9):

Figure pct00045
(8)
Figure pct00045
(8)

Figure pct00046
(9)
Figure pct00046
(9)

측정된 파라미터들(Vime

Figure pct00047
)이 사용자 정의 공차 내에서 수학식들 (8) 및 (9)를 만족시키는 경우, n-주파수 RF 발생기(508) 상에서 어떠한 조정들도 수행되지 않는다. 사용자 정의 공차는 전형적으로 경험적이다. 진폭 비(수학식 (8))의 사용자 정의 공차는, 약 5 퍼센트, 예컨대, 약 3 퍼센트 내지 약 7 퍼센트, 이를테면, 약 4 퍼센트 내지 약 6 퍼센트이다. 상대각(수학식 (9))에 대한 사용자 정의 공차는, 약 3 도 내지 약 8 도, 예컨대, 약 4 도 내지 약 6 도이다. 그러나, 동작(621)의 알고리즘이 Vime
Figure pct00048
의 측정된 값들에 의해 만족되지 않는 경우, 동작(622)에 예시된 바와 같이, 마이크로 제어 유닛(MCU) 내부에서 수행되는 네거티브 피드백 제어, 예컨대, 비례 적분 미분(PID) 제어기를 통해, n-주파수 RF 발생기(508) 내부에서 시드 RF 전압(도 7 참조)의 진폭(A'i) 및 위상(
Figure pct00049
)이 생성된다. 달리 말하면, PID 및 MCU는, 측정된 값들(Vime
Figure pct00050
)에 대한 응답으로, n-주파수 RF 발생기(508)의 조정을 용이하게 하여, RF 매치(502) 하류에 원하는 전압 및 위상이 달성된다. 피드백 제어는, 각각의 주파수 fi에 대해 수행되며, 여기서, i = 2, 3, ... n인 한편 A'1
Figure pct00051
은 일정하다.Measured parameters (V ime and
Figure pct00047
) Satisfies equations (8) and (9) within user-defined tolerances, no adjustments are performed on n-frequency RF generator 508. User-defined tolerances are typically empirical. The user-defined tolerance of the amplitude ratio (Equation (8)) is about 5 percent, such as about 3 percent to about 7 percent, such as about 4 percent to about 6 percent. The user-defined tolerance for the relative angle (Equation (9)) is about 3 degrees to about 8 degrees, for example, about 4 degrees to about 6 degrees. However, the algorithm of operation 621 is V ime and
Figure pct00048
If not satisfied by the measured values of, as illustrated in operation 622, through a negative feedback control performed inside the micro control unit (MCU), such as through a proportional integral differential (PID) controller, n-frequency The amplitude (A′ i ) and phase of the seed RF voltage (see FIG. 7) inside the RF generator 508 (
Figure pct00049
) Is generated. In other words, PID and MCU are measured values (V ime and
Figure pct00050
In response to ), the adjustment of the n-frequency RF generator 508 is facilitated to achieve the desired voltage and phase downstream of the RF match 502. Feedback control, is performed for each frequency f i, where, i = 2, 3, ... n the other hand A '1 and
Figure pct00051
Is constant.

일 예에서, 동작(620)에 후속하여 동작(621)이 이어진다. 동작(621)이 만족되는 경우, 기판의 처리는 전압 및 위상에 대한 조정 없이 진행된다. 동작(621)이 만족되지 않는 경우, 동작(622)이 수행되고, 동작(621)이 만족될 때까지 동작들(620-622)이 반복된다.In one example, operation 621 is followed by operation 620. If operation 621 is satisfied, processing of the substrate proceeds without adjustment to voltage and phase. If operation 621 is not satisfied, operation 622 is performed, and operations 620-622 are repeated until operation 621 is satisfied.

일부 예들에서, n-주파수 RF 전압 모니터(509)는 40 MHz를 초과하는 주파수들에서는 충분히 정밀하지 않을 수 있는데, 그 이유는, RF 매치(502) 하류의 RF 전압 및 전류 둘 모두가 비교적 높고, 이들 둘 사이의 위상각이 90 도에 가깝기 때문이다. 약 90 도의 위상각에서, 작은 차이, 예컨대 1 도는 전력에서 큰 차이를 초래하고, RF 전압 및/또는 전류의 잘못된 판독들로 이어질 수 있다. 그러한 경우에서,

Figure pct00052
에 의해 복소 값 임피던스 Zime(도 7에 도시됨)가 결정되며, 여기서, Yime는 주파수 fi에서의 어드미턴스이고, 이는, n-주파수 RF 매치(502) 내부의 RF 매칭 조건으로부터 도출되고, 수학식 (10)에서 Vime를 계산하는 데 사용될 수 있다:In some examples, n-frequency RF voltage monitor 509 may not be precise enough at frequencies above 40 MHz, because both the RF voltage and current downstream of RF match 502 are relatively high, This is because the phase angle between the two is close to 90 degrees. At a phase angle of about 90 degrees, a small difference, such as 1 degree, results in a large difference in power and can lead to false readings of RF voltage and/or current. In such cases,
Figure pct00052
The complex value impedance Z ime (shown in FIG. 7) is determined by, where Y ime is the admittance at frequency f i , which is derived from the RF matching condition inside n-frequency RF match 502, It can be used to calculate V ime in equation (10):

Figure pct00053
(10)
Figure pct00053
(10)

여기서, Pime는, 주파수 fi에서 공정 챔버, 이를테면, 도 5에 도시된 공정 챔버(501)에 전달되는 전력이다. Zime의 측정치는, RF 매치(502)에 배치된 벡터 네트워크 분석기(도시되지 않음)에 의해 교정된다. 따라서, 수학식 (10)은 매우 정확하다.Here, P ime is the power delivered to the process chamber at a frequency f i , such as the process chamber 501 shown in FIG. 5. The measurements of Z ime are calibrated by a vector network analyzer (not shown) placed in RF match 502. Therefore, equation (10) is very accurate.

n-주파수 RF 전압 모니터(509)는 위상각들(

Figure pct00054
)을 측정하는 데 사용되고, 이는, 위상각들의 절대 값을 측정할 때 계통적 오차들을 포함한다는 것이 유의된다. 그러나, 계통적 오차는 수학식 (9)에서의 감산에 의해 소거된다. 부가적으로, 도출된 값들의 계통적 오차는 시간 평균 변수들을 사용함으로써 감소되며, 따라서, 도출된 결과들의 정확성이 개선된다. 결과적으로, 수학식 (9)에서의 오차의 영향이 완화될 수 있다.The n-frequency RF voltage monitor 509 includes phase angles (
Figure pct00054
It is noted that it is used to measure ), which includes systematic errors when measuring the absolute value of the phase angles. However, the systematic error is eliminated by subtraction in equation (9). Additionally, the systematic error of the derived values is reduced by using time-averaged variables, thus improving the accuracy of the derived results. Consequently, the influence of the error in equation (9) can be alleviated.

도 7은, 도 5에 예시된 n-주파수 RF 발생기(508)의 블록도이다. n-주파수 RF 발생기(508)는, 위상 고정 루프(PLL) 회로(720), 주파수 분할기(722), MCU(724), 사용자 인터페이스(726), 하나 이상의 발생기(728a-728c)(3개가 도시됨), 및 각각이 개개의 발생기(728a-728c)에 연결되는 하나 이상의 전력 증폭기(711)(3개가 도시됨)를 포함한다. PLL 회로(720)는, 수정 발진기 또는 외부 클록 발생기(710)로부터 신호를 수신하여 CLK = N·fn의 클록 신호를 생성하며, 여기서, N은 임의의 정수, 예컨대, 22 - 26이다. CLK 신호는 주파수 분할기(722)에 송신되어 한 세트의 CLK 신호들(CLK i, i = 1, ... n)을 생성하며, 이들 각각은, fi의 주파수에서 진폭 및 위상을 생성하도록 구성되는 개개의 발생기(728a-728c)에 송신된다.FIG. 7 is a block diagram of the n-frequency RF generator 508 illustrated in FIG. 5. The n-frequency RF generator 508 includes a phase locked loop (PLL) circuit 720, a frequency divider 722, an MCU 724, a user interface 726, and one or more generators 728a-728c (three are shown) ), and one or more power amplifiers 711 (three are shown), each connected to an individual generator 728a-728c. PLL circuit 720, crystal oscillator, or generates a clock signal by receiving the signal from the external clock generator (710), CLK = N · f n, where, N is any integer, for example, 22-a-2 6.0 . The CLK signal is sent to the frequency divider 722 to generate a set of CLK signals (CLK i, i = 1, ... n), each of which is configured to generate amplitude and phase at the frequency of f i Is transmitted to individual generators 728a-728c.

CLK 신호는 또한, fi에서의 Vime

Figure pct00055
를 측정하는 n-주파수 RF 전압 모니터(이를테면, n-주파수 RF 전압 모니터(509))에 송신된다. 수학식 (10)에 도시된 바와 같이, Vime는 n-주파수 RF 매치(502)에서의 전압의 측정치로 대체될 수 있다. Vime
Figure pct00056
의 값들은 MCU(724)에 제공되며, 이는, 측정된 값들(Vime,
Figure pct00057
) 및 사용자 인터페이스(726)에서 사용자에 의해 입력된 목표 값들(Vim,
Figure pct00058
)로부터 도 6에 도시된 바와 같은 PID 제어기를 통해 시드 RF 전압에 대한 진폭(A'i) 및 위상(
Figure pct00059
)을 계산한다. 진폭(A'i) 및 위상(
Figure pct00060
)은, Vime
Figure pct00061
의 측정된 값들에 대한 조정을 표현한다. 일단 Vime
Figure pct00062
의 측정된 값들이 Vim
Figure pct00063
의 목표 값들과 각각 매칭하면, 도 1 및 도 5에 예시된 전극(105)에 RF 신호가 인가된다.The CLK signal also shows V ime at f i and
Figure pct00055
Is transmitted to an n-frequency RF voltage monitor (e.g., n-frequency RF voltage monitor 509). As shown in equation (10), V ime can be replaced with a measurement of the voltage in the n-frequency RF match 502. V ime and
Figure pct00056
The values of are provided to the MCU 724, which is the measured values (V ime ,
Figure pct00057
) And target values (V im , entered by the user in the user interface 726)
Figure pct00058
), the amplitude (A' i ) and phase () for the seed RF voltage through the PID controller as shown in FIG.
Figure pct00059
). Amplitude (A' i ) and phase (
Figure pct00060
), V ime and
Figure pct00061
Expresses the adjustment to the measured values of. Once V ime and
Figure pct00062
The measured values of V im and
Figure pct00063
When matching the target values of, respectively, an RF signal is applied to the electrode 105 illustrated in FIGS. 1 and 5.

도 8은, 위에 설명된 하나 이상의 실시예와 조합될 수 있는 본 개시내용의 실시예에 따른 진폭 및 위상 발생기(728a)의 블록도를 도시한다. 발생기들(728b 및 728c)은 유사하게 구성된다는 것이 이해될 것이다. 도 7에 도시된 MCU(724)로부터 수신되는

Figure pct00064
Figure pct00065
의 정보를 사용하여, CLKi = N·fi에서의 동위상 및 직교 위상(IQ; In-and-Quadrature phase) 변조 동작은
Figure pct00066
(p = 0, 1, ... N-1)의 디지털 시드 신호를 합성하며, 결국, 디지털-아날로그 변환기(DAC)(830)에서 디지털 시드 신호가
Figure pct00067
의 아날로그 시드로 변환된다. 도 7에 도시된 바와 같이, RF 발생기로부터의 신호(
Figure pct00068
)는, 전력 증폭기(711)에 의해
Figure pct00069
로 증폭된다.
Figure pct00070
의 증폭된 신호는 n-주파수 RF 매치(502)에 송신되며, 이는, 증폭된 신호를 RF 매치의 출력에서
Figure pct00071
로 변환한다.8 shows a block diagram of an amplitude and phase generator 728a according to embodiments of the present disclosure that can be combined with one or more embodiments described above. It will be understood that the generators 728b and 728c are configured similarly. 7 is received from the MCU 724 shown in
Figure pct00064
And
Figure pct00065
Using the information of, the in-and-quadrature phase (IQ) modulation operation at CLKi = N·f i is
Figure pct00066
The digital seed signal of (p = 0, 1, ... N-1) is synthesized, and finally, the digital seed signal from the digital-to-analog converter (DAC) 830
Figure pct00067
Is converted into an analog seed. As shown in Figure 7, the signal from the RF generator (
Figure pct00068
) By the power amplifier 711
Figure pct00069
Is amplified.
Figure pct00070
The amplified signal of is transmitted to the n-frequency RF match 502, which amplifies the signal at the output of the RF match.
Figure pct00071
Convert to

도 9는, n-주파수 RF 발생기(508)로부터 CLK = N·fn의 기본 클록 신호를 수신하는 n-주파수 RF 전압 모니터(509)의 도면이다. 아날로그 전압 검출기(902), 예컨대 용량성 전압 분할기는, fi(i = 1, ... n)의 주파수에서

Figure pct00072
의 형태로 n-세트의 RF 전압들을 측정하며, 여기서, V'ime 및 Vime가 환산 계수(scale factor)에 의해 관련된다. 주파수 분할기(722)는, n-세트의 CLK i(i = 1, ... n)를 생성하여 fi의 주파수에서 개개의 IQ 검출기들(936a-936c)(3개가 도시됨)을 동작시킨다. IQ 검출기들(936a-936c)은, 입력 RF 전압(
Figure pct00073
)으로부터 Vime
Figure pct00074
를 도출한다.9 is a diagram of an n-frequency RF voltage monitor 509 that receives a basic clock signal of CLK = Nf n from the n-frequency RF generator 508. Analog voltage detector 902, such as a capacitive voltage divider, at a frequency of f i (i = 1, ... n)
Figure pct00072
Measure the n-set RF voltages in the form of, where V'ime and V ime are related by a scale factor. The frequency divider 722 generates n-sets of CLK i (i = 1, ... n) to operate the individual IQ detectors 936a-936c (three are shown) at the frequency of f i . . IQ detectors (936a-936c), the input RF voltage (
Figure pct00073
) From V ime and
Figure pct00074
To derive.

도 10은, fi(i = 1, ... n)의 주파수에서의 IQ 검출기(936)의 블록도를 예시한다. 아날로그-디지털 변환기(ADC)(1038)는, 아날로그 전압 검출기(902)로부터의

Figure pct00075
의 아날로그 입력을
Figure pct00076
의 디지털 값으로 변환한다. 디지털 값은, ROM(1039)으로부터의
Figure pct00077
Figure pct00078
와 곱해진다. 변환된 신호는 저역 통과 필터들(LPF)(1040)에 송신된다. 저역 통과 필터들은,
Figure pct00079
Figure pct00080
의 출력을 생성한다. 저역 통과 필터들의 출력은 디지털 신호 프로세서(DSP)(1041)에 송신된다. DSP(1041)는 좌표 회전 디지털 컴퓨터(CORDIC; coordinate rotation digital computer)를 포함할 수 있다. Vime
Figure pct00081
를 도출하기 위해 CORDIC 알고리즘 및 다른 디지털 신호 처리가 활용된다.10 illustrates a block diagram of the IQ detector 936 at the frequency of f i (i = 1, ... n). Analog-to-digital converter (ADC) 1038 is an analog voltage detector 902 from
Figure pct00075
Analog input
Figure pct00076
Converts it to a digital value. The digital value is from ROM 1039
Figure pct00077
And
Figure pct00078
Multiplies with The converted signal is transmitted to low pass filters (LPF) 1040. Low pass filters,
Figure pct00079
And
Figure pct00080
Produces the output of The output of the low pass filters is sent to a digital signal processor (DSP) 1041. The DSP 1041 may include a coordinate rotation digital computer (CORDIC). V ime and
Figure pct00081
The CORDIC algorithm and other digital signal processing are utilized to derive.

도 11은, 위에 설명된 하나 이상의 실시예와 조합될 수 있는 본 개시내용의 실시예에 따른, 공정 챔버에서 이온 충격을 제어하는 방법(1100)을 도시한다. 동작(1110) 동안, 제1 주파수, 제1 진폭, 및 제1 위상을 갖는 제1 RF 신호가 RF 발생기로부터 공정 챔버 내의 기판 지지부에 매립된 전극으로 송신된다.11 shows a method 1100 for controlling ion bombardment in a process chamber, in accordance with an embodiment of the present disclosure that can be combined with one or more embodiments described above. During operation 1110, a first RF signal having a first frequency, first amplitude, and first phase is transmitted from the RF generator to the electrode embedded in the substrate support in the process chamber.

동작(1120) 동안, 제2 주파수, 제2 진폭, 및 제2 위상을 갖는 제2 RF 신호가 RF 발생기로부터 전극으로 송신된다. 위에 설명된 하나 이상의 실시예와 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제2 RF 신호는 제1 RF 신호의 주파수의 고조파 주파수를 갖는다. 동작(1130) 동안, 제2 RF 신호는, 제1 진폭, 제1 위상, 제2 진폭, 및 제2 위상의 측정에 대한 응답으로 제1 RF 신호에 대해 조정된다. 위에 설명된 하나 이상의 실시예와 조합될 수 있는 일 실시예에서, 위에 논의된 바와 같은 시드 RF 전압에 대한 진폭 및 위상이 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호의 측정들에 기반하여 결정된다. 시드 RF 전압의 진폭 및 위상은, 제2 RF 신호를 조정하는 데 사용될 수 있다. 동작(1140)에서, RF 변조의 결과로서, 기판에 대한 이온 충격이 증가하고 챔버 내에 배치된 샤워헤드 상에서의 입자 생성이 감소한다.During operation 1120, a second RF signal having a second frequency, second amplitude, and second phase is transmitted from the RF generator to the electrode. In one embodiment that can be combined with one or more of the embodiments described above, the second RF signal has a harmonic frequency of the frequency of the first RF signal. During operation 1130, the second RF signal is adjusted for the first RF signal in response to measurements of the first amplitude, first phase, second amplitude, and second phase. In one embodiment, which can be combined with one or more of the embodiments described above, the amplitude and phase for the seed RF voltage as discussed above is determined based on measurements of the first RF signal and the second RF signal. The amplitude and phase of the seed RF voltage can be used to adjust the second RF signal. In operation 1140, as a result of RF modulation, ion bombardment to the substrate increases and particle production on the showerhead disposed within the chamber decreases.

플라즈마 처리를 위한 방법(1100)의 활용은, 위에 나타낸 바와 같이,

Figure pct00082
이 거의 최소가 되는 위상들(
Figure pct00083
, i = 2, ... n)을 식별함으로써 샤워헤드로부터 생성되는 입자들을 감소시킨다.
Figure pct00084
(i = 2, ... n)에서,
Figure pct00085
가 거의 최대가 되는 것이 또한 식별되며, 그에 따라, 기판 상의 증착 또는 식각이 최대화되면서 동시에 샤워헤드로부터의 입자 생성이 감소된다.
Figure pct00086
은 식각 또는 증착 동안의 기판에 대한 이온화된 입자 충돌에 대응하고,
Figure pct00087
은 샤워헤드에 대한 이온화된 입자 충돌에 대응한다. 따라서, 기판 지지부 상의 전압이 최대화되고 샤워헤드 상의 전압이 최소화되는 위상들을 식별함으로써, 샤워헤드에서의 이온화된 입자 충돌이 최소화(샤워헤드로부터의 입자 박피가 감소)되는 한편, 기판에서의 또는 그에 인접한 증착 및/또는 식각이 증가 및/또는 최대화된다.The utilization of the method 1100 for plasma treatment, as shown above,
Figure pct00082
These almost minimal phases (
Figure pct00083
, i = 2, ... n) to reduce particles generated from the showerhead.
Figure pct00084
(i = 2, ... n),
Figure pct00085
It is also identified that is near maximum, whereby deposition or etch on the substrate is maximized while at the same time particle generation from the showerhead is reduced.
Figure pct00086
Responds to ionized particle collisions on the substrate during etching or deposition,
Figure pct00087
Corresponds to the ionized particle impact on the showerhead. Thus, by identifying phases where the voltage on the substrate support is maximized and the voltage on the showerhead is minimized, ionized particle collisions in the showerhead are minimized (particle peeling from the showerhead is reduced), while at or near the substrate. Deposition and/or etching is increased and/or maximized.

전술한 내용이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.Although the foregoing is directed to embodiments of the present disclosure, other and additional embodiments of the present disclosure may be devised without departing from the basic scope of the present disclosure, the scope of which is set forth in the claims below. Is determined by.

Claims (15)

기판 처리 방법으로서,
RF 발생기로부터 제1 주파수, 제1 진폭, 및 제1 위상을 갖는 제1 RF 신호를 공정 챔버 내에 배치되는 기판 지지부에 매립된 전극에 공급하는 단계;
상기 RF 발생기로부터 제2 주파수, 제2 진폭, 및 제2 위상을 갖는 제2 RF 신호를 상기 전극에 공급하는 단계; 및
이온들을 생성하기 위해 상기 제1 RF 신호에 대해 상기 제2 RF 신호를 조정하는 단계를 포함하며, 상기 조정하는 단계는, 상기 제1 진폭, 상기 제1 위상, 상기 제2 진폭, 및 상기 제2 위상의 측정에 대한 응답으로 수행되는, 기판 처리 방법.
As a substrate processing method,
Supplying a first RF signal having a first frequency, a first amplitude, and a first phase from the RF generator to the electrode embedded in the substrate support disposed in the process chamber;
Supplying a second RF signal having a second frequency, a second amplitude, and a second phase from the RF generator to the electrode; And
Adjusting the second RF signal with respect to the first RF signal to generate ions, the adjusting step comprising: the first amplitude, the first phase, the second amplitude, and the second A method of processing a substrate, performed in response to a measurement of phase.
제1항에 있어서,
상기 기판 지지부 상에 배치되는 기판의 표면 상에 시간 평균 자기-바이어스 DC 전압을 생성하는 단계를 더 포함하는, 기판 처리 방법.
According to claim 1,
And generating a time averaged self-bias DC voltage on the surface of the substrate disposed on the substrate support.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수는 고조파인, 기판 처리 방법.
According to claim 1,
The first frequency and the second frequency are harmonics, the substrate processing method.
제1항에 있어서,
기판의 식각 동안 샤워헤드 상에서의 입자 생성이 최소화되는, 기판 처리 방법.
According to claim 1,
A method of processing a substrate, wherein particle generation on the showerhead during etching of the substrate is minimized.
제1항에 있어서,
식각하기 위한 이온들의 수는 기판에 인접하여 최대화되는, 기판 처리 방법.
According to claim 1,
The method of processing a substrate, wherein the number of ions for etching is maximized adjacent to the substrate.
제1항에 있어서,
상기 RF 발생기로부터 2개 초과의 RF 신호를 상기 전극에 공급하는 단계를 더 포함하는, 기판 처리 방법.
According to claim 1,
And supplying more than two RF signals from the RF generator to the electrode.
제6항에 있어서,
상기 2개 초과의 RF 신호는 고조파 주파수들을 포함하는, 기판 처리 방법.
The method of claim 6,
Wherein the more than two RF signals include harmonic frequencies.
기판을 처리하기 위한 시스템으로서,
내부에 공정 용적을 정의하는 공정 챔버;
상기 공정 용적 내에 배치되는 기판 지지부;
상기 공정 용적 내에 상기 기판 지지부에 대향하게 배치되는 샤워헤드;
상기 기판 지지부의 기판 지지부에 매립되는 전극;
제1 주파수, 제1 진폭, 및 제1 위상을 갖는 제1 RF 신호, 및 제2 주파수, 제2 진폭, 및 제2 위상을 갖는 제2 RF 신호를 상기 전극에 공급하기 위해 상기 전극에 결합되는 RF 발생기; 및
상기 제1 진폭, 상기 제1 위상, 상기 제2 진폭, 및 상기 제2 위상의 측정에 대한 응답으로 상기 제1 RF 신호에 대해 상기 제2 RF 신호를 조정하여 기판을 식각하기 위한 이온들을 생성하기 위해 상기 RF 발생기에 연결되는 제어기를 포함하는, 기판을 처리하기 위한 시스템.
A system for processing a substrate,
A process chamber defining a process volume therein;
A substrate support disposed within the process volume;
A showerhead disposed opposite to the substrate support in the process volume;
An electrode embedded in the substrate support portion of the substrate support portion;
A first RF signal having a first frequency, a first amplitude, and a first phase, and a second RF signal having a second frequency, a second amplitude, and a second phase, coupled to the electrode to supply the electrode RF generator; And
Adjusting the second RF signal relative to the first RF signal in response to measurements of the first amplitude, the first phase, the second amplitude, and the second phase to generate ions for etching the substrate And a controller connected to the RF generator in order to process the substrate.
제8항에 있어서,
상기 기판 지지부 상에 배치되는 기판의 표면 상에 시간 평균 자기-바이어스 DC 전압을 생성하는 것을 더 포함하는, 기판을 처리하기 위한 시스템.
The method of claim 8,
And generating a time averaged self-bias DC voltage on the surface of the substrate disposed on the substrate support.
제8항에 있어서,
상기 RF 발생기는 2개 초과의 RF 신호를 상기 전극에 공급하는, 기판을 처리하기 위?h 시스템.
The method of claim 8,
The RF generator supplies more than two RF signals to the electrode, for processing a substrate?h system.
제8항에 있어서,
상기 식각하기 위한 이온들의 수는 상기 기판 지지부 상에 배치되는 기판에 인접하여 최대화되는, 기판을 처리하기 위한 시스템.
The method of claim 8,
A system for processing a substrate, wherein the number of ions for etching is maximized adjacent to the substrate disposed on the substrate support.
제8항에 있어서,
상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수는 고조파인, 기판을 처리하기 위한 시스템.
The method of claim 8,
A system for processing a substrate, wherein the first frequency and the second frequency are harmonics.
제12항에 있어서,
상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수는 인접한 고조파 주파수들인, 기판을 처리하기 위한 시스템.
The method of claim 12,
And wherein the first frequency and the second frequency are adjacent harmonic frequencies.
기판을 처리하기 위한 장치로서,
공정 챔버 ― 상기 공정 챔버의 공정 용적 내에 기판 지지부가 배치됨 ―;
상기 공정 챔버의 상기 공정 용적 내에 상기 기판 지지부에 대향하게 배치되는 샤워헤드;
상기 기판 지지부의 기판 지지부에 매립되는 전극;
제1 주파수, 제1 진폭, 및 제1 위상을 갖는 제1 RF 신호, 및 제2 주파수, 제2 진폭, 및 제2 위상을 갖는 제2 RF 신호를 상기 전극에 공급하기 위해 상기 전극에 결합되는 RF 발생기; 및
상기 제1 진폭, 상기 제1 위상, 상기 제2 진폭, 및 상기 제2 위상의 측정에 대한 응답으로 상기 제1 RF 신호에 대해 상기 제2 RF 신호를 조정하여 이온들을 생성하기 위해 상기 RF 발생기에 연결되는 제어기를 포함하며, 상기 이온들의 수는 상기 기판 지지부에 인접하여 최대화되고 상기 샤워헤드에 인접하여 최소화되는, 기판을 처리하기 위한 장치.
An apparatus for processing a substrate,
Process chamber—substrate support is disposed within the process volume of the process chamber;
A showerhead disposed opposite the substrate support in the process volume of the process chamber;
An electrode embedded in the substrate support portion of the substrate support portion;
A first RF signal having a first frequency, a first amplitude, and a first phase, and a second RF signal having a second frequency, a second amplitude, and a second phase, coupled to the electrode to supply the electrode RF generator; And
To the RF generator to generate ions by adjusting the second RF signal with respect to the first RF signal in response to measurements of the first amplitude, the first phase, the second amplitude, and the second phase. And a controller connected, wherein the number of ions is maximized adjacent to the substrate support and minimized adjacent to the showerhead.
제14항에 있어서,
상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수는 고조파인, 기판을 처리하기 위한 장치.
The method of claim 14,
And the first and second frequencies are harmonics.
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