JP4447829B2 - Plasma processing system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にプラズマ材料処理装置、より詳細には誘導プラズマが電磁エネルギーを分岐RFアンテナに供給することによって励起される誘導結合形のプラズマ発生のための装置及び方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
多数の種類のプラズマ材料処理方法は、スパッタエッチング、プラズマ化学エッチング、反応イオンエッチング、プラズマ蒸着、イオン化スパッタ蒸着及びマグネトロン型プラズマエッチングを含む半導体製造及びプラズマ生成のために広く普及している。異なる種類の周知のプラズマ発生源は、容量結合プラズマ(CCP)発生源、マイクロ波プラズマ発生源(プラズマ内で堆積能力の効率を向上させるためのECR(電子−サイクロトロン共鳴)の利用を含む)、表面波プラズマ発生源、及びヘリコンプラズマ発生源を含む他のものと同様に、一般的な誘導プラズマ(ICP)発生源といったこれらの処理に用いられている。多数の発生源では、無線周波数(RF)電力は、プラズマ発生源空間に供給される処理ガスが励起され、分離され、かつイオン化されるようにRFアンテナへ供給できる。この励起は、プラズマを発生するアンテナのRF電流によって形成される無線周波数電磁界により生じる。
【0003】
誘導結合プラズマ発生源及びアンテナ形状寸法は、処理室内の処理の均一性及びプラズマ決定の重要な要素である。益々大きくなるウェハあるいはLCD(液晶ディスプレイ)基板を処理し、益々高度のプラズマ均一性を与える増大する要求は、最新のICP形アンテナ設計に挑み、発生源の開発を推進する。
【0004】
【特許文献1】
米国特許出願番号第60/325,199号、2001年9月28日出願
【0005】
【特許文献2】
米国特許出願番号第60/325,188号、2001年9月28日出願
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の螺旋状RFアンテナは、より大きいウェハあるいはLCD基板に対してあまりにも長くなり、均一プラズマを発生できない。さらに、このようなRFアンテナは、平坦な形状寸法及びドーム状形状寸法の両方において必要とされるプラズマ均質性をもたらすことができない。RFアンテナに関する問題が、電磁波に対してアンテナ素子を長くするため、及び定在波の影響のために生じる。定在波の影響は、増加されたウェハあるいは基板サイズの増加された周波数操作中より強くなり、RFアンテナの用途範囲を制限し、均一性を減らす。
【0007】
さらに、放射状に延長されたRFアンテナは、基板上の全プラズマ処理領域を均一にカバーすることができないために非効率になる。エリアカバレージは、アンテナの中心により近くで十分なカバレージがあるが、アンテナの任意の2つの放射状に延びる「アーム」間に不十分なカバレージがあるように終端から外側に減らす。
【0008】
ドーム形アンテナは、同様にプラズマ領域及び基板の増大するサイズを適切に与えることを実行できない。
【0009】
最後に、真空室の側面の周りに配線されたアンテナは、プラズマ容積の内部半分に適切なRF電界を与えることができないために非効率になる。
【0010】
必要とされるものは、より大きい領域の上により均一のプラズマカバレージを発生するための再設計されたRFアンテナ装置及び方法である。
【0011】
本発明は、誘導プラズマ励起が電力をRFアンテナに加えることによって形成されるRF誘導結合形の従来のプラズマ材料処理で生じる前述された問題の検討で行われる。
【0012】
従って、本発明の目的は、プラズマ材料処理動作で使用するための新規の分岐RFアンテナを提供することにある。本発明の他の目的は、プラズマ生成の均一性を改良することにある。本発明のもう一つの目的は、改良されたプラズマ材料処理に対する定在波の影響を減らすことにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、RF電源に結合され、処理室の処理ガスを励起し、処理ガスをプラズマに変換する電磁界を形成する分岐無線周波数(RF)アンテナと、それを通して電磁界がプラズマ反応器を突き通ることができる窓とを含む、誘導結合プラズマ(ICP)発生源を使用して均一のプラズマを発生するプラズマ反応器が提供される。
【0014】
さらに、誘導結合プラズマ(ICP)発生源を使用して均一プラズマを発生する方法も提供され、この方法は、サンプルを載置面に置く工程と、減圧状態までプラズマ反応器を継続して排気する工程と、ガスをプラズマ反応器に導入する工程と、RF電力を分岐RFアンテナに加える工程とを含み、分岐RFアンテナが、均一プラズマが発生される処理室内のガスに均一電界を与える。
【0015】
本発明の第1の態様では、分岐RFアンテナは、中央フィード素子から延びる埋め込まれた冷却通路を有する複数の主分岐及び複数の副分岐を含む。この好ましい実施形態は、より均質なプラズマ生成を与え、プラズマ領域のより均一のカバレージを与える。
【0016】
被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理システムは、プロセス容器内に形成される処理室と、処理ガスをプロセス容器に供給するガス供給システムと、処理室を排気し、かつ圧力制御する排出システムと、処理室に配置され、被処理体を支持する載置面を有するサセプタと、プロセス処理中に大きな均一プラズマを保持する分岐アンテナを有するICP RF発生源とを含む。
【0017】
本発明の付加的目的及び長所は、下記の説明で詳述され、一部がこの説明から明らかであり、あるいは本発明の実施によって習得されてもよい。本発明の目的及び長所は、下記に詳細に指摘される手段及び組合せによって実現され、得られてもよい。
【0018】
【発明の実施の形態】
この明細書の一部に組み込まれ、この明細書の一部を構成する添付図面は、本発明のこの好ましい実施形態を示し、上記に示された一般的な説明及び下記に示された好ましい実施形態の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【0019】
本発明の実施形態は、添付図面を参照して以下に説明する。以下の説明においては、実質的に同じ機能及び装置を有する構成要素は、同じ参照番号を付して、重複する説明は必要な時のみに行う。
【0020】
図1Aは、本発明の好ましい実施形態によるプラズマエッチングシステム100を示す概略図である。プラズマエッチングシステム100は、分岐アンテナを有するICP発生源を含む。
【0021】
プラズマエッチングシステム100の気密な処理室102は、ほぼ円筒状のプロセス容器104及び上部プレート106によって構成される。プロセス容器104及び上部プレート106は、ステンレス鋼等の導電材料で形成され、アース線108を通して接地される。
【0022】
ファラデーシールド140は、プロセス容器104の側壁に電気的に結合される。
【0023】
図示された実施形態では、ファラデーシールド140は、第1のパターンで配置された多数の導電素子145及び空間147で構成される。導電素子145は、接地手段148を介してプロセス容器104に接続される。このように、導電素子145は電気的に接地される。交互に、少なくとも2つの層の導電素子からなる双対ファラデーシールド140を使用することができる。
【0024】
本発明の他の実施形態では、分岐RFアンテナは、ファラデーシールドなしに使用でき、誘電性窓の上あるいは誘電性窓の下に配置するか、あるいは非誘電性窓であっても全く利用することができ、そのように分岐RFアンテナは処理室内に配置される。望ましくは、導電素子は同じサイズである。交互に、導電素子145は異なるサイズを有し得る。さらに、ファラデーシールド140もまた、DCバイアスできるかあるいはRF電力を印加することができる。
【0025】
誘電性窓155は、プロセス容器104に結合され、処理室102のための天井を備えている。望ましいことには、誘電性窓155は、誘電性材料を含み、アンテナ110のための誘電性窓を備えている。
【0026】
好ましい実施形態では、ガス供給ライン133は、処理室102に結合され、処理ガスを供給する。ガス供給ライン133は、少なくとも1つの開閉弁(図示せず)及び少なくとも1つの流量制御弁(図示せず)を通してガス発生源装置134に連結される。このガス発生源装置134は、処理室102に供給される複数の異なるガス、例えばCF4、C4F8、CO、O2、Ar、及びN2のためのガス発生源を有する。
【0027】
実施形態の変形例では、ガス供給ライン133は、処理ガスを処理室102に供給するために使用されるファラデーシールド140に連結される。
【0028】
分岐RFアンテナ110は、ファラデーシールド140の上に配置される。好ましい実施形態では、分岐RFアンテナは、複数の主分岐及び副分岐で構成される。
【0029】
好ましくは、分岐される分岐RFアンテナは、RF電源及び簡易な設計ので優位になるように均一的に配置される。特に各々の主分岐がプラズマ領域のn個の部分をカバーするときに、n個の主分岐の例で等しい負荷を保持することが望ましい。しかしながら、等しい負荷の原理は、本発明を制限するものではない。他の例では、異なる負荷を使用でき、他のアンテナ形状を使用することができる。
【0030】
分岐RFアンテナ110は、整合装置112及び伝送線113を通してRF電源114に接続される。望ましいことには、RF電源114は、プラズマ発生RF電力を分岐RFアンテナ110に出力し、10〜1000MHzのRF周波数範囲で作動する。交互に、異なる数の整合装置及び/または伝送線を使用できる。
【0031】
他の実施形態では、分岐RFアンテナ110は、少なくとも1つの他のRF電源(図示せず)に接続できるので、異なる分岐は、異なるRF電源、あるいは異なる周波数によって供給できる。
【0032】
サセプタ116は、導電性材料で構成され、処理室102の下部に配置されている。サセプタは、RF電力が(図1Bにおけるように)印加されていないときの状態では、接地あるいは電気絶縁することができる。しかしながら、好ましい実施形態(図1A)では、サセプタは、対応する整合回路124を通して第2のRF電源126によって供給されるRF電位以下になる。第2のRF電源126のRF周波数は、500kHz〜10MHzの範囲にある。これは、付加バイアス電位をウェハWに与え、プラズマ(図示せず)からウェハWへ進む荷電分子束の方向性を改善する。
【0033】
サセプタ116の上部表面は、ウェハ保持面として機能し、例えばポリイミドで形成される絶縁層115がその上部表面に装着される。絶縁層115上には、導電性の静電チャック電極117及び抵抗性層121が配置される。このチャック電極は、銀膜あるいはパラジウム膜を抵抗性層の下面に形成することによって作ることができる。絶縁ケーブルによって被覆される導電性ライン(図示せず)は、サセプタに備えられ、チャック電極117に接続される。他方、この導電性ラインは、スイッチ(図示せず)によって直流電源に接続される。
【0034】
ガス供給通路(図示せず)は、ヘリウムのような熱伝導性ガスを供給するために抵抗性層121を通してウェハWの後部表面に与えられる。さらに、ウェハを抵抗性層の最上面に対して上下に移動させる複数のプッシャーピン、例えば、3つのプッシャーピンが設けられる。
【0035】
サセプタは、液体窒素のような循環冷却剤を有する管を支えるアルミニウムのような熱導電性材料で作られている冷却ブロック119上に取り付けられる。この冷却ブロック119は、絶縁部材118によって処理室の底部に連結される。
【0036】
上下移動シャフト120は、上下移動機構(図示せず)によって垂直方向に移動可能である。このシャフトは、サセプタ116、静電チャック117、冷却ブロック119、ならびにウェハWを含む載置台123の全部を垂直方向に移動するように設計されているので、ウェハWと分岐RFアンテナ110との間の距離が適切に調整できる。
【0037】
ベローズ122は、気密部材で構成される。ベローズ122は、絶縁部材118に連結され、上下移動シャフト120を囲み、処理室102の底部表面に連結される。したがって、たとえサセプタ116が垂直方向に移動されるとしても、処理室102の気密性は損なわれない。
【0038】
処理室102は、排出システムの排気ライン136に連結される。排気ライン136は、開閉弁及び流量制御弁(図示せず)を通して排気ポンプ138に接続されている。排気ポンプ138は、例えば、10mTorr
から100mTorrまでの真空度に処理室102を排気し、処理室102を設定することができる。
【0039】
好ましい実施形態では、コントローラ170は、第1のRF電源114、整合回路112、ガス発生源134、排気ポンプ138、第2のRF電源126、及び第2の整合回路124に結合される。コントローラ170は、第1のRF電源114、整合回路112、第2のRF電源126、及び第2の整合回路網124、ガス発生源134、及び排気ポンプ138の動作を制御するハードウェア及びソフトウェアを含む。例えば、コントローラ170は、RF電源によって供給される信号の周波数、位相、振幅、及びバイアスを制御できる。さらに、コントローラ170は、処理室102の処理ガス及び流量を制御できる。さらに、コントローラ170は、冷却通路(図示せず)を通る流体の流れを制御することによってファラデーシールド140、分岐RFアンテナ110、及びウェハWの温度を制御できる。
【0040】
図1Aに示されたプラズマエッチングシステムでは、処理が下記のように実行される。先ず第一に、ウェハWは、処理室102に配置され載置台(ワークテーブル)123上に配置されている。その後、処理室102は、処理室102に接続された排気系によって排気され、それによって処理室102の全内部を所定の減圧雰囲気に設定する。
【0041】
ウェハWが載置された載置台123は、作業位置まで垂直方向に移動されるので、ウェハWと分岐RFアンテナとの間の距離はこの処理によって規定される所定の値に設定される。
【0042】
処理室102は継続して排気されるが、処理ガスは、処理ガス供給システム134から処理室102に供給される。好ましい実施形態では、処理ガスは、ガス供給システムから少なくとも1つのガス供給パイプヘ、かつ少なくとも1つのガス供給パイプから処理室102へ供給される。他の実施形態では、処理ガスはファラデーシールドに供給される。次に、処理ガスは、ファラデーシールド140からガス供給穴(図1に図示せず)を通って処理室102に入る。
【0043】
この状態では、プラズマ発生RF電力は、分岐RFアンテナ110に供給されるので、処理室102に供給される処理ガスは、励起され、分離され、イオン化され、それによって均一の広範囲のプラズマを発生する。
【0044】
ファラデーシールド140が誘導加熱されることを防止し、プラズマを発生する分岐RFアンテナ110からの入力エネルギーを有効的に使用するためには、電流通路は、RF電界の方向と同方向に形成されるべきでない。例えば、分岐RFアンテナ110は、素子がほぼ放射状(半径方向に拡がる)の形状を成し、ウェハWの中心と一体的になる幾何学的中心を有するように配置されてもよい。このような場合、分岐RFアンテナ110によって発生されるRF電界は、多くは放射状にもある電界方向を有する。このため、対応するファラデーシールド140には、多数のスロットが設けられ、同心円状に配置されるため、ファラデーシールドにおける導電要素は、主に方位角方向を有する。換言すると、スロット147は、分岐RFアンテナ110によって発生されたRF電界の方向にほぼ垂直となる方向に延びる。この配置の場合、分岐RFアンテナ110によって発生される電磁界は、遮断されないで処理室102に透過されるので、RF電界は、容量性成分がかなり減少される限り、処理室102で発生される。結果として、分岐RFアンテナ110からの入力エネルギーは、プラズマを発生するために有効に利用される。
【0045】
他の実施形態では、上部プレート106は必要ない。例えば、処理室は、誘電性窓、絶縁層、分岐RFアンテナ、及び/またはガス配分装置を用いて形成可能である。
【0046】
図1Bは、本発明の他の実施形態によるプラズマエッチングシステムを示す概略図である。図1Bは、RF電源系がサセプタに結合されないプラズマエッチングシステムを示す。
【0047】
図1Cは、本発明の実施形態の変形例によるプラズマエッチングシステムを示す概略図である。図1Cは、図1Aの装置のために示される全形体を含む。しかしながら、図1Cは、分岐RFアンテナのための異なる幾何学的形状を示し、図示された実施形態では、誘電性窓及びファラデーシールドの幾何学的形状は、平坦でなく、曲がっている。RFアンテナの湾曲及び形状は、一様なプラズマがウェハWの表面に供給されるように設計される。
【0048】
図2は、本発明の好ましい実施形態による分岐RFアンテナの簡略図を示す。図2Aは、本発明の好ましい実施形態による全分岐に冷却通路を有する分岐RFアンテナを示す。図2Bは、本発明の実施形態の変形例によるいくつかの分岐に冷却通路を有する分岐RFアンテナを示す。
【0049】
分岐RFアンテナ200は、複数の主分岐208及び複数の副分岐210を含む。各々の主分岐は、分岐点214とほぼ同じ方向に中央フィード素子202から放射状に延びる第1の多数の分岐を含む。望ましいことには、主分岐の各分岐は異なる平面にあるが、主分岐の分岐の全ては、基板に平行な平面上に同じ突出部を有する。例えば、主分岐の分岐は、互いに電磁結合及び/または電気結合されるが物理的に互いに結合されていない。
【0050】
分岐点214で、少なくとも1つの副分岐210は各々の主分岐に結合される。各々の副分岐は、分岐点214から異なる方向に延びる。望ましいことは、各々の副分岐のかなりの部分が同じ平面にある。図2に示されるように、3つの副分岐は、分岐点で各々の主分岐に結合されるが、これは本発明のために必要でない。他の実施形態では、少なくとも2つの副分岐は、1つあるいはそれ以上の分岐点で各々の主分岐に結合される。
【0051】
好ましい実施形態では、図2Aの分岐アンテナは、中心202で整合回路112を通してRF電源114(図1)によって電力を供給され、アンテナ周辺上の出力点206で接地される。これは、主分岐208及び副分岐210を通してRF電流を供給する。望ましいことは、主分岐の各分岐は中央フィード素子202に個別に結合される。
【0052】
他の実施形態では、外部点206は、コンデンサ(図示せず)を通して接地される。
【0053】
主分岐208は、アンテナチューニングを著しく簡単し、より均質なプラズマ生成を保障するための対称幾何学的形状及び装荷を有する。各々の主分岐208は異なる方位角領域をカバーする。
【0054】
他の実施形態では、異なる数の主分岐208及び/または異なる数の副分岐を使用できる。
【0055】
好ましい実施形態では、アンテナ200は、全てのその分岐を通って延びる冷却経路212を有する。高RF電力の場合、冷却経路212は、主分岐及び副分岐208及び210の両方に設けることができる。しかしながら、いくつかの副分岐210(図2B)に冷却経路212がないことは、アンテナ200の金属部の高熱伝導度及び他の冷却分岐に副分岐210が近接することにより冷却する副分岐210により、中ぐらいのRF電力を使用する場合、許容できる。
【0056】
他の実施形態では、分岐RFアンテナ200は、ドーム状表面あるいは他の平坦でない表面上に配置できる。ドーム状表面の場合、全ての分岐の共通の中心は、ドームの中心(対称の中心)にある。階段状の表面の場合、全ての主分岐の共通の中心は最上部階段の中心にある。
【0057】
他の実施形態では、いかなる分岐RFアンテナの分岐も、アンテナ周辺で電力が供給され、共通の中心で接地できる。しかしながら、この実施形態は、電源への接続を必要する増加された地点数により構造を複雑にし得る。
【0058】
他の実施形態では、主分岐は、異なるRF発生源によって電力が供給できる。さらに、主分岐は、異なる位相及び/または異なる周波数を有する無線周波数によって電力が供給できる。
【0059】
主分岐及び副分岐は、陽極酸化処理されたアルミニウムのような金属を使用して製造される。例えば、アンテナ分岐は、陽極酸化処理されたアルミニウムのような金属を使用して製造できる単一導電性表面を有し得る。アンテナ分岐208、210は、異なるアンテナ形状のために異なって製造できる。
【0060】
図2に示されるように、副分岐と主分岐との間の結合角は、90°よりも小さいが、これは本発明のために必要ない。他の実施形態では、これらの結合角は、90°に等しい及び/または90°よりも大きいことも有り得る。
【0061】
図2に示されるように、各々の主分岐は、1つの分岐点を含むが、これは、本発明のために必要ない。他の実施形態では、少なくとも1つの主分岐は、2つ以上の分岐点で構成される。
【0062】
図3は、本発明の他の実施形態による第2の形式の分岐RFアンテナの簡略図を示す。図3は、本発明の好ましい実施形態による分岐RFアンテナを示す簡略図である。図3は、全分岐に冷却通路を有する分岐RFアンテナを示す。
【0063】
分岐RFアンテナ300は、複数の主分岐308及び複数の湾曲の副分岐310を含む。各々の主分岐は、ほぼ同じ方向に中央フィード素子302から分岐点314に放射状に延びる第1の分岐数を含む。望ましいことには、主分岐の各分岐は同じ平面にあるが、主分岐の分岐の全ては、基板に平行な平面上に同じ突出部を有する。例えば、主分岐の分岐は、互いに電磁結合及び/または電気結合されるが、互いに物理的に連結できない。
【0064】
分岐点314で、少なくとも2つの曲がった副分岐310は、各々の主分岐に連結される。各々の曲がった副分岐は、分岐点314から異なる方向に延びる。望ましいことには、各々の曲がった副分岐310のかなりの部分は同じ平面にあるが、曲がった副分岐310は、基板に平行な平面上に同じ突出部を有する。図3に示されるように、2つの曲がった副分岐310は、各分岐点314で各々の主分岐308に連結されるが、これは本発明のために必要ない。他の実施形態では、少なくとも2つの副分岐は、1つあるいはそれ以上の分岐点で主分岐の各分岐に連結されている。
【0065】
望ましいことには、分岐RFアンテナ300は、中央分岐308で整合回路112を通してRF電源114(図1)によって電力が供給され、出力点306でアースされる。これは、主分岐308及び副分岐310を通してRF電流を供給する。主分岐の各々の分岐は、中央フィード素子302に別個に連結できる。他の実施形態では、出力点306は、コンデンサ(図示せず)を通してアースに接続される。
【0066】
主分岐308は、アンテナチューニングを著しく簡単し、より均質のプラズマ生成を保証するための対称幾何学的形状及び装荷を有する。各々の主分岐308は異なる方位角領域をカバーする。
【0067】
他の実施形態では、異なる数の主分岐308及び/または異なる数の副分岐を使用できる。
【0068】
好ましい実施形態では、アンテナ300は、全てのその分岐を通って延びる冷却経路312を有する。高RF電力の場合、冷却経路312は、主分岐及び副分岐308及び310の両方に設けることができる。しかしながら、いくつかの副分岐310(図4)に冷却経路312がないことは、アンテナ300の金属部の高熱伝導度及び他の冷却分岐に副分岐310が近接することにより冷却する副分岐310により、中ぐらいのRF電力を使用する場合であれば許容できる。
【0069】
他の実施形態では、分岐RFアンテナ300は、ドーム状表面あるいは他の平坦でない表面上に配置できる。ドーム状表面の場合、全ての分岐の共通の中心は、ドームの中心(対称の中心)にある。階段状の表面の場合、全ての主分岐の共通の中心は最上部階段の中心にあり得る。
【0070】
他の実施形態では、主分岐は、異なるRF発生源によって電力が供給できる。さらに、主分岐は、異なる位相及び/または異なる周波数を有する無線周波数によって電力が供給できる。
【0071】
他の実施形態では、分岐RFアンテナ300は、中央フィード素子302から放射状に延びる複数の同じ平面にある主分岐308及び複数の曲がった副分岐310を含む。本例では、分岐は、分岐RFアンテナ300の平面にあるいは同じ表面上に生じる。
【0072】
減少された終端306はアンテナ300の構造を簡単にする。好ましくは、全ての曲がった分岐素子310は、アンテナチューニングを著しく簡単にし、より均質のプラズマ生成を保障する対称的幾何学的形状及び装荷を有する。しかし、他の実施形態においては対称性は要求されない。
【0073】
他の実施形態では、図2の分岐アンテナの説明と同様に、中心点302が接地される限り、終端306に進むRF電力フィードを配置できる。さらにもう一つの他の実施形態において、接地はコンデンサ(図示せず)を介して配置することができる。
【0074】
図3に示されたRFアンテナ300は、ドーム状表面あるいは他の非平坦な表面まで調整できる。
【0075】
図4は、本発明の他の実施形態による第3の分岐RFアンテナの簡略図を示している。
【0076】
分岐RFアンテナ400は、複数の主分岐408及び複数の副分岐410で構成される。主分岐408は、同一平面で中央フィード素子402から放射状に延びる。各々の主分岐408は分岐点414を含む。多数の副分岐410は、各々の主分岐408の分岐点414に結合される。さらに、中央フィード素子402は、伝送線113(図1)にも結合できる。
【0077】
図示された実施形態では、分岐RFアンテナ400は、共通の幾何学的中心を与える8つの主要分岐408を有する。各々の主要な分岐408は、中央フィード素子402から始まり、放射方向に延びる。分岐点414は、中央フィード素子402から第1の長さ424にある。主分岐408は、アンテナチューニングを著しく簡単にし、より均質のプラズマ生成を保障する対称的幾何学的形状及び装荷を有する。各々の主分岐408は、異なる方位角領域をカバーする。
【0078】
図示された実施形態では、3つの副分岐410は、各々の分岐点414から延びる。副分岐長426は、分岐点414からアンテナ周辺404上のアースされた外部点406までの距離である。アンテナ周辺404に沿って、各々の副分岐410は個別の終端406を有する。副分岐410の幾何学的形状及び装荷の適度な差は、本実施形態では許容できる。
【0079】
他の代替実施形態では、異なる数の主分岐408及び/または異なる数の副分岐を使用できる。
【0080】
さらに、分岐RFアンテナ400は、1つあるいはそれ以上の主分岐408を通して延びることができる冷却通路412を含み得る。高RF電力の場合、冷却経路412は、主分岐及び副分岐408及び410の両方に設けることができる。
【0081】
図示された実施形態では、平坦な同じ平面にある分岐RFアンテナ400は、より大きい領域のより均一なカバーリングを行うので、より大きい基板のために必要に応じてより均質なプラズマ生成を行う。
【0082】
しかしながら、他の代替実施形態では、分岐RFアンテナ400は、好ましい平坦な表面よりもむしろドーム状表面あるいは他の非平坦な表面上に配置できる。ドーム状の場合、全ての主分岐の共通中心は、ドームの中心(対称性の中心)にある。階段状表面の場合、全ての主分岐の共通中心は、最上部階段の中心にある。
【0083】
図5は、本発明の他の実施形態による第4の形式の分岐RFアンテナの簡略図を示す。
【0084】
分岐RFアンテナ500は、複数の主分岐508及び複数の副分岐510を含む。主分岐508は、同じ平面にあり、中央フィードから放射状に延びる。各々の主分岐508は分岐点514を含む。多数の副分岐510は、各々の主分岐508の分岐点514に連結される。中央フィード素子502は、伝送線113(図1)に連結され、周辺上の端部506はアースされる。
【0085】
図示された実施形態では、分岐RFアンテナ500は、共通の幾何学的中心を与える3つの主分岐508を有する。各主分岐508は、中央フィード素子502を始点として主として放射状に延びる。主分岐508は、アンテナチューニングを著しく簡単にし、より均質なプラズマ生成を保障する対称的装荷を有する。各主分岐508は異なる方位角領域をカバーする。
【0086】
図示された実施形態では、3つの副分岐510は、各々の分岐点514から延びる。アンテナ周辺504に沿って、各々の副分岐510は別個の終端506を有する。副分岐510の幾何学的形状及び装荷の適度な差は本実施形態では許容できる。
【0087】
他の代替実施形態では、異なる数の主分岐508及び/または異なる数の副分岐を使用できる。
【0088】
さらに、分岐RFアンテナ500は、主分岐508及び副分岐510のいくつかを通して延び得る冷却経路を含む。高RF電力の場合、冷却経路は、主分岐及び副分岐508及び510の両方に設けることができる。
【0089】
図示された実施形態では、平坦な同じ平面にある分岐RFアンテナ500は、より大きい領域のより均一なカバリングを行うので、より大きい基板のために必要に応じてより均質なプラズマ生成を行う。
【0090】
しかしながら、他の代替実施形態では、分岐RFアンテナ500は、好ましい平坦な表面よりもむしろドーム状表面あるいは他の非平坦な表面上に配置できる。ドーム状表面の場合、全ての主分岐の共通の中心がドームの中心(対称の中心)にある。階段状の表面の場合、全ての主分岐の共通の中心が最上部階段の中心にある。
【0091】
図6は、本発明の他の実施形態による第4の形式の分岐RFアンテナのための他の形状を示している。図示されるように、主分岐と副分岐との間に示される可視ブレークポイントがなく、ウェハ平面上の突出部は、結合されなくて単一の分岐になるが、さらに著しい分岐のグループ化がある。
【0092】
共通の中心602の近くで、アンテナ分岐は著しくグループ化される(図6に示された場合、図5の主分岐508に対応する3つのグループ608の分岐がある)。外部領域では、アンテナ分岐610は、図5の副分岐510と同様に互いからさらに遠くに進む。
【0093】
全分岐は、中心602に集められ、周辺604の終端606で接地される。交互に、アンテナ分岐は、終端606に提供され、共通の中心602で接地できる。さらに交互に、コンデンサ(図示せず)を通して接地される。冷却経路(図示せず)は、アンテナ分岐を通過される。
【0094】
図示された実施形態では、平たい同じ平面にある分岐RFアンテナ600は、より大きい領域のより均一なカバーリングを行うので、より大きい基板のために必要に応じてより均質なプラズマ生成を行う。
【0095】
しかしながら、実施形態の変形例では、分岐RFアンテナ600は、好ましい平坦な表面よりもむしろドーム状の表面あるいは他の非平坦な表面上に配置できる。ドーム状表面の場合、全部の主分岐の共通の中心は、ドームの中心(対称の中心)にある。階段状表面の場合、全ての主分岐の共通の中心は、最上部階段の中心にある。
【0096】
図7は、本発明の好ましい実施形態による第1の形式の分岐の簡略図を示す。各々の主分岐708は、ウェハ表面上に同じ(あるいは同じものに近い)突出部を有する数分岐からなる。分岐点714で、この分岐は互いに分割するので、複数の副分岐710を形成する。冷却経路712は、アンテナのための受容できる温度状況を保障するためにアンテナ分岐を通過できる。
【0097】
本発明によって、いくつかの形式のアンテナ分岐が考察できる。主分岐のように見えるウェハの平面上のアンテナの電界の突出部が分岐している場合(すなわち、副分岐が主分岐を裂く場合)、好ましい形式の分岐は、この場合(図7)に相当する。実際に、各々の主分岐は、数分岐からなる(図7を参照)。すなわち、この分岐は、ほとんど主分岐であるように見えるウェハ平面上の分岐の突出部である。これは、ウェハ上により均一な電磁(EM)電界を生じ、かつそれぞれウェハ中心の近く及びその周辺により接近している両方のウェハの全面積の全部により均一なプラズマ生成を生じる。
【0098】
アンテナの主分岐及び副分岐が実質的に同じ平面にある場合、他の形式の分岐は同じ平面にある分岐である。
【0099】
さらに、分岐原理の修正は可能である。例えば、ウェハ平面上の突出部が、正確に連結されなくて、単一の主分岐になるが、なお、かなりの分岐のグループ化(図5と比較して図6を参照せよ)がある場合、本発明の下でもまたカバーされる。
【0100】
他の種類の分岐が図8に示される。この場合、(例えば、平坦な螺旋状アンテナのような)アンテナの全長は、数分岐に分割されるので、各分岐の電気長は、定在波の影響を避けるために十分短い。アンテナチューニング及び均一なプラズマ生成は最も容易に維持されるので、各分岐の等しい(あるいは等しいに近い)電気負荷の原理は、最も普通の状況で有益であり、好ましい実施形態として選択される。
【0101】
さらに、非均一なプラズマ生成(例えば、ウェハ周辺でより高いプラズマ生成速度)のほうをとる場合があり得る。この場合、分岐のための等しい負荷の原理は適用できないかもしれない。
【0102】
図8は、本発明の実施形態による、第1の形式の分岐RFアンテナ及び図2〜図6に示された分岐とは著しく異なる第2の形式の分岐の簡略図を示す。分岐RFアンテナ800は、複数の分岐810、820及び830を含み、各分岐は平面螺旋の一部である。各分岐810、820及び830は異なる放射状領域を有する。分岐810、820及び830は、第1の端部、すなわち812、822及び832のそれぞれに提供されるのに対して、他の端部、814、824及び834は電気的にアースされる。さらに、単一RF電力発生器は全分岐に電力を供給できるかあるいは異なるRF電力発生器(同じかあるいは異なるRF周波数、位相あるいは振幅を有する)は異なる分岐に電力を供給できる。電源端及びアース端を交換する各分岐の電源端及びアース端をスイッチできる。
【0103】
図示された実施形態では、外部分岐830は、単一巻を含み、中間分岐820は、約1回半巻を含み、内部分岐810は、約2回巻を含む。1巻は負あるいは正の方向の単一回転である。一方、分岐810、820及び830は、異なる巻数を有し得る。外部分岐830は、第1の端部832及び第2の端部834を有する。中間分岐820は、第1の端部822及び第2の端部824を有する。内部分岐810は、第1の端部812及び第2の端部814を有する。等しい負荷を得るために、アンテナ800のための好ましい形状は、各分岐に対して異なる巻数を有するべきであり、内部分岐810は最大巻数を有する。
【0104】
さらに、この分岐のための負荷がプラズマ及びガス拡散の速度と同様に半径方向(放射状)のある種の処理の信頼性により異なる場合、異なる整合回路網及び/またはRF発生源は異なる分岐を駆動できる。アンテナ分岐パラメータの特定のチューニングは、半径方向の処理の信頼性を補償する必要があるので、半径方向の独自のプラズマ密度プロフィールを提供する。放射状の非均一なプラズマの生成が特別の状況で必要である場合、図8に示された実施形態は便宜的に用いることができる。
【0105】
図8に示された分岐RFアンテナ800の表面は、平坦で有り得るが、このようなアンテナはドーム状表面あるいは他の非平坦な表面にも調整できる。
【0106】
本発明は、エッチング装置のようなプラズマ処理装置に有効に応用できる。本発明は、エッチング装置、例えば膜形成装置あるいは灰化装置以外のプラズマ処理装置にも応用できる。本発明は、半導体ウェハ、例えばLCDガラス基板以外の被処理体のためのプラズマ処理装置にも応用できる。付加的長所及び修正は容易に当業者の心に浮かぶ。したがって、その広い態様の本発明は、特定の詳細及び図示され、ここに説明された代表的な実施形態に限定されない。したがって、いろいろな修正は、添付された特許請求の範囲及びその均等物によって規定されるような一般的な発明概念の精神あるいは範囲を逸脱しないで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】本発明の好ましい実施形態によるプラズマエッチングシステムを示す概略図である。
【図1B】本発明の実施形態の変形例によるプラズマエッチングシステムを示す概略図である。
【図1C】本発明の実施形態の変形例によるプラズマエッチングシステムを示す概略図である。
【図2A】本発明の好ましい実施形態による分岐RFアンテナの概略図を示している。
【図2B】本発明の実施形態の変形例による分岐RFアンテナの概略図を示している。
【図3】本発明の実施形態の変形例による第2の形式の分岐RFアンテナの簡略図を示す。
【図4】本発明の実施形態の変形例による第3の形式の分岐RFアンテナの簡略図を示す。
【図5】本発明の実施形態の変形例による第4の形式の分岐RFアンテナの簡略図を示す。
【図6】本発明の実施形態の変形例による第4の形式の分岐RFアンテナのための代替構成の簡略図を示す。
【図7】本発明の好ましい実施形態による第1の形式の分岐の簡略図を示す。
【図8】本発明の実施形態の変形例による第5の形式の分岐RFアンテナの簡略図を示す。
【符号の説明】
100・・・プラズマ処理システム
102・・・気密処理室
104・・・プロセス容器
106・・・上部プレート
108・・・アース線
110・・・分岐RFアンテナ
112・・・整合装置
113・・・伝送線
114・・・RF電源
115・・・絶縁層
116・・・サセプタ
117・・・チャック電極
122・・・ベローズ
123・・・載置台
124・・・第2の整合回路網
133・・・ガス供給線
134・・・ガス発生源装置
136・・・排気ポンプ
140・・・ファラデーシールド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates generally to plasma material processing apparatus, and more particularly to an apparatus and method for inductively coupled plasma generation in which inductive plasma is excited by supplying electromagnetic energy to a branch RF antenna.
[0002]
[Prior art]
Many types of plasma material processing methods are widely used for semiconductor manufacturing and plasma generation, including sputter etching, plasma chemical etching, reactive ion etching, plasma deposition, ionized sputter deposition, and magnetron type plasma etching. Different types of known plasma sources include capacitively coupled plasma (CCP) sources, microwave plasma sources (including the use of ECR (electron-cyclotron resonance) to improve the efficiency of deposition capability within the plasma), Similar to others, including surface wave plasma sources and helicon plasma sources, they are used in these processes, such as a general induction plasma (ICP) source. In many sources, radio frequency (RF) power can be supplied to the RF antenna such that the process gas supplied to the plasma source space is excited, separated, and ionized. This excitation is caused by a radio frequency electromagnetic field formed by the RF current of the antenna generating the plasma.
[0003]
The inductively coupled plasma source and antenna geometry are important factors in process uniformity and plasma determination within the process chamber. The growing demand to process increasingly larger wafers or LCD (liquid crystal display) substrates and to provide increasingly higher plasma uniformity challenges the latest ICP-type antenna designs and promotes source development.
[0004]
[Patent Document 1]
US Patent Application No. 60 / 325,199, filed September 28, 2001
[0005]
[Patent Document 2]
US Patent Application No. 60 / 325,188, filed September 28, 2001
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional helical RF antennas are too long for larger wafers or LCD substrates and cannot generate uniform plasma. Furthermore, such RF antennas cannot provide the plasma homogeneity required in both flat and dome shaped dimensions. Problems with RF antennas arise because of the length of the antenna elements relative to electromagnetic waves and due to the effects of standing waves. The effects of standing waves are stronger during increased frequency manipulation of increased wafer or substrate size, limiting the application range of RF antennas and reducing uniformity.
[0007]
Furthermore, the radially extended RF antenna becomes inefficient because it cannot uniformly cover the entire plasma processing area on the substrate. Area coverage is reduced from the end to the outside so that there is sufficient coverage closer to the center of the antenna, but there is insufficient coverage between any two radially extending “arms” of the antenna.
[0008]
Domed antennas are likewise not feasible to adequately provide the increased size of the plasma region and substrate.
[0009]
Finally, antennas wired around the sides of the vacuum chamber become inefficient because they cannot provide an appropriate RF field to the inner half of the plasma volume.
[0010]
What is needed is a redesigned RF antenna apparatus and method for generating more uniform plasma coverage over a larger area.
[0011]
The present invention is made in consideration of the above-mentioned problems that arise in conventional plasma material processing of RF inductively coupled type, where inductive plasma excitation is formed by applying power to the RF antenna.
[0012]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a novel branch RF antenna for use in plasma material processing operations. Another object of the present invention is to improve the uniformity of plasma generation. Another object of the present invention is to reduce the effects of standing waves on improved plasma material processing.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In accordance with the present invention, a branched radio frequency (RF) antenna coupled to an RF power source to form an electromagnetic field that excites a processing gas in the processing chamber and converts the processing gas into plasma, and the electromagnetic field is passed through the plasma reactor. A plasma reactor is provided for generating a uniform plasma using an inductively coupled plasma (ICP) source that includes a window that can pass through.
[0014]
Further provided is a method for generating a uniform plasma using an inductively coupled plasma (ICP) source, the method comprising placing the sample on a mounting surface and continuously evacuating the plasma reactor to a reduced pressure condition. Including a step, introducing a gas into the plasma reactor, and applying RF power to the branch RF antenna, wherein the branch RF antenna provides a uniform electric field to the gas in the process chamber in which the uniform plasma is generated.
[0015]
In a first aspect of the invention, the branch RF antenna includes a plurality of main branches and a plurality of sub-branches having embedded cooling passages extending from the central feed element. This preferred embodiment provides a more uniform plasma generation and more uniform coverage of the plasma region.
[0016]
A plasma processing system for performing plasma processing on an object to be processed includes a processing chamber formed in a process container, a gas supply system for supplying a processing gas to the process container, an exhaust system for exhausting the processing chamber and controlling pressure. A susceptor disposed in the processing chamber and having a mounting surface for supporting the object to be processed; and an ICP RF generation source having a branch antenna that holds a large uniform plasma during the process.
[0017]
Additional objects and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention. The objects and advantages of the invention may be realized and obtained by means of the instruments and combinations particularly pointed out below.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate this preferred embodiment of the invention, the general description given above and the preferred implementation shown below. Together with a detailed description of the form, it serves to explain the principles of the invention.
[0019]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, components having substantially the same function and apparatus are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
[0020]
FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a
[0021]
An
[0022]
[0023]
In the illustrated embodiment, the
[0024]
In other embodiments of the present invention, the branch RF antenna can be used without a Faraday shield and can be placed over a dielectric window, below a dielectric window, or even a non-dielectric window. As such, the branch RF antenna is placed in the processing chamber. Desirably, the conductive elements are the same size. Alternately, the
[0025]
[0026]
In a preferred embodiment, the
[0027]
In a variation of the embodiment, the
[0028]
The
[0029]
Preferably, the branched RF antennas to be branched are uniformly arranged so as to be advantageous due to the RF power supply and simple design. It is desirable to maintain an equal load in the example of n main branches, particularly when each main branch covers n portions of the plasma region. However, the principle of equal load is not a limitation of the present invention. In other examples, different loads can be used and other antenna shapes can be used.
[0030]
The
[0031]
In other embodiments, the
[0032]
The
[0033]
The upper surface of the susceptor 116 functions as a wafer holding surface, and an insulating
[0034]
A gas supply passage (not shown) is provided to the rear surface of the wafer W through the
[0035]
The susceptor is mounted on a
[0036]
The
[0037]
The bellows 122 is composed of an airtight member. The bellows 122 is connected to the insulating
[0038]
The
To 100 mTorr, the
[0039]
In a preferred embodiment,
[0040]
In the plasma etching system shown in FIG. 1A, processing is performed as follows. First of all, the wafer W is arranged in the
[0041]
Since the mounting table 123 on which the wafer W is mounted is moved in the vertical direction to the working position, the distance between the wafer W and the branch RF antenna is set to a predetermined value defined by this processing.
[0042]
Although the
[0043]
In this state, plasma-generated RF power is supplied to the
[0044]
In order to prevent the Faraday shield 140 from being inductively heated and to effectively use the input energy from the
[0045]
In other embodiments, the
[0046]
FIG. 1B is a schematic diagram illustrating a plasma etching system according to another embodiment of the present invention. FIG. 1B shows a plasma etching system in which the RF power supply system is not coupled to the susceptor.
[0047]
FIG. 1C is a schematic diagram illustrating a plasma etching system according to a modification of the embodiment of the present invention. FIG. 1C includes all features shown for the apparatus of FIG. 1A. However, FIG. 1C shows different geometries for the branch RF antenna, and in the illustrated embodiment, the dielectric window and Faraday shield geometries are not flat but curved. The curvature and shape of the RF antenna are designed so that a uniform plasma is supplied to the surface of the wafer W.
[0048]
FIG. 2 shows a simplified diagram of a branch RF antenna according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2A shows a branch RF antenna having cooling passages in all branches according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2B shows a branch RF antenna having cooling passages in several branches according to a variation of the embodiment of the present invention.
[0049]
The branch RF antenna 200 includes a plurality of
[0050]
At
[0051]
In the preferred embodiment, the branch antenna of FIG. 2A is powered by the RF power source 114 (FIG. 1) through the
[0052]
In other embodiments, the
[0053]
The
[0054]
In other embodiments, a different number of
[0055]
In the preferred embodiment, the antenna 200 has a
[0056]
In other embodiments, the branch RF antenna 200 can be placed on a dome-like surface or other non-planar surface. In the case of a dome-like surface, the common center of all branches is at the center of the dome (the center of symmetry). In the case of a stepped surface, the common center of all main branches is at the center of the top step.
[0057]
In other embodiments, the branches of any branch RF antenna can be powered around the antenna and grounded at a common center. However, this embodiment can complicate the structure due to the increased number of points that require connection to a power source.
[0058]
In other embodiments, the main branch can be powered by different RF sources. Furthermore, the main branch can be powered by radio frequencies having different phases and / or different frequencies.
[0059]
The main branch and the sub-branch are manufactured using a metal such as anodized aluminum. For example, the antenna branch may have a single conductive surface that can be manufactured using a metal such as anodized aluminum. The
[0060]
As shown in FIG. 2, the bond angle between the sub-branch and the main branch is less than 90 °, but this is not necessary for the present invention. In other embodiments, these bond angles may be equal to and / or greater than 90 °.
[0061]
As shown in FIG. 2, each main branch includes one branch point, but this is not necessary for the present invention. In other embodiments, at least one main branch is comprised of two or more branch points.
[0062]
FIG. 3 shows a simplified diagram of a second type of branched RF antenna according to another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a simplified diagram illustrating a branched RF antenna according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a branch RF antenna having cooling passages in all branches.
[0063]
The
[0064]
At
[0065]
Desirably, the
[0066]
The
[0067]
In other embodiments, a different number of
[0068]
In the preferred embodiment, the
[0069]
In other embodiments, the
[0070]
In other embodiments, the main branch can be powered by different RF sources. Furthermore, the main branch can be powered by radio frequencies having different phases and / or different frequencies.
[0071]
In other embodiments, the
[0072]
[0073]
In other embodiments, similar to the branch antenna description of FIG. 2, an RF power feed can be placed that goes to
[0074]
The
[0075]
FIG. 4 shows a simplified diagram of a third branch RF antenna according to another embodiment of the present invention.
[0076]
The
[0077]
In the illustrated embodiment, the
[0078]
In the illustrated embodiment, three
[0079]
In other alternative embodiments, a different number of
[0080]
Further, the
[0081]
In the illustrated embodiment, the
[0082]
However, in other alternative embodiments, the
[0083]
FIG. 5 shows a simplified diagram of a fourth type of branched RF antenna according to another embodiment of the present invention.
[0084]
The
[0085]
In the illustrated embodiment, the
[0086]
In the illustrated embodiment, three
[0087]
In other alternative embodiments, a different number of
[0088]
Further, the
[0089]
In the illustrated embodiment, the
[0090]
However, in other alternative embodiments, the
[0091]
FIG. 6 shows another shape for a fourth type of branched RF antenna according to another embodiment of the present invention. As shown, there is no visible breakpoint shown between the main branch and the sub-branch, and the protrusions on the wafer plane are not combined into a single branch, but there is a more significant branch grouping. is there.
[0092]
Near the
[0093]
All branches are collected at the
[0094]
In the illustrated embodiment, a
[0095]
However, in a variation of the embodiment, the
[0096]
FIG. 7 shows a simplified diagram of a first type of branching according to a preferred embodiment of the present invention. Each
[0097]
With the present invention, several types of antenna branches can be considered. If the antenna's electric field protrusion on the plane of the wafer that looks like a main branch is branched (ie, the sub-branch splits the main branch), the preferred type of branch corresponds to this case (FIG. 7). To do. In practice, each main branch consists of several branches (see FIG. 7). That is, this branch is the protrusion of the branch on the wafer plane that appears to be almost the main branch. This results in a more uniform electromagnetic (EM) electric field on the wafer and a more uniform plasma generation across the entire area of both wafers, each closer to the wafer center and closer to its periphery.
[0098]
If the main branch and the sub-branch of the antenna are in substantially the same plane, the other type of branch is a branch in the same plane.
[0099]
Furthermore, the branching principle can be modified. For example, if the protrusions on the wafer plane are not correctly connected and become a single main branch, but still have a significant branch grouping (see FIG. 6 compared to FIG. 5). It is also covered under the present invention.
[0100]
Another type of branch is shown in FIG. In this case, the total length of the antenna (such as a flat spiral antenna) is divided into several branches, so the electrical length of each branch is short enough to avoid the effects of standing waves. Since antenna tuning and uniform plasma generation are most easily maintained, the principle of equal (or near equal) electrical loading at each branch is beneficial in the most common situations and is selected as the preferred embodiment.
[0101]
Further, non-uniform plasma generation (eg, higher plasma generation rate around the wafer) may be taken. In this case, the equal load principle for branching may not be applicable.
[0102]
FIG. 8 shows a simplified diagram of a first type of branch RF antenna and a second type of branch that differs significantly from the branches shown in FIGS. 2-6 according to embodiments of the present invention. The
[0103]
In the illustrated embodiment, the
[0104]
Furthermore, different matching networks and / or RF sources drive different branches if the load for this branch varies with the reliability of certain radial (radial) processes as well as the plasma and gas diffusion rates. it can. Specific tuning of the antenna branch parameters provides a unique plasma density profile in the radial direction as it is necessary to compensate for the reliability of the radial process. If the generation of a radial non-uniform plasma is required in special circumstances, the embodiment shown in FIG. 8 can be used for convenience.
[0105]
The surface of the
[0106]
The present invention can be effectively applied to a plasma processing apparatus such as an etching apparatus. The present invention can also be applied to an etching apparatus, for example, a plasma processing apparatus other than a film forming apparatus or an ashing apparatus. The present invention can also be applied to a plasma processing apparatus for an object to be processed other than a semiconductor wafer, for example, an LCD glass substrate. Additional advantages and modifications will readily occur to those skilled in the art. Accordingly, the present invention in its broad aspects is not limited to the specific embodiments illustrated and described herein and described herein. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a plasma etching system according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 1B is a schematic diagram illustrating a plasma etching system according to a modification of the embodiment of the present invention.
FIG. 1C is a schematic diagram illustrating a plasma etching system according to a modification of the embodiment of the present invention.
FIG. 2A shows a schematic diagram of a branch RF antenna according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2B shows a schematic diagram of a branch RF antenna according to a variation of the embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a simplified diagram of a second type of branched RF antenna according to a variation of the embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a simplified diagram of a third type of branch RF antenna according to a variation of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a simplified diagram of a fourth type of branched RF antenna according to a variation of the embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows a simplified diagram of an alternative configuration for a fourth type of branch RF antenna according to a variation of an embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows a simplified diagram of a first type of branch according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows a simplified diagram of a fifth type of branched RF antenna according to a variation of the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 ... Plasma processing system
102 ... Airtight processing chamber
104 ... Process container
106 ... Upper plate
108 ... Earth wire
110: Branch RF antenna
112 ... Matching device
113 ... Transmission line
114 ... RF power supply
115 ... Insulating layer
116 ... Susceptor
117... Chuck electrode
122 ... Bellows
123 ... mounting table
124... Second matching network
133: Gas supply line
134 ... Gas generating source device
136 ... Exhaust pump
140 ... Faraday shield
Claims (44)
処理室と、
処理ガスを前記処理室に供給するガス供給システムと、
前記処理室内を排気し、かつ圧力制御を行う排出システムと、
前記処理室内に配置され、前記被処理体を支持する載置面を有するサセプタと、
誘導結合プラズマ(ICP)発生源と、を備え、
前記ICP発生源は、前記プラズマ処理中に前記処理室内でプラズマを生じさせる分岐RFアンテナ及びRF発生源で構成され、
前記分岐RFアンテナは、放射状に外へ伸びる複数の主(major)分岐及び該主分岐から分岐する複数の副(minor)分岐を含み、それぞれの前記主分岐は、複数の個別の分岐からなり、前記副分岐を形成するために、前記個別の分岐が前記分岐RFアンテナの中心エリアから分岐点まで同じ方向で進み、該分岐点で異なる方向に個別に分割されるプラズマ処理システム。A plasma processing system for performing plasma processing on an object to be processed,
A processing chamber;
A gas supply system for supplying a processing gas to the processing chamber;
An exhaust system for exhausting the processing chamber and performing pressure control;
A susceptor disposed in the processing chamber and having a mounting surface for supporting the object to be processed;
An inductively coupled plasma (ICP) source,
The ICP generation source includes a branch RF antenna and an RF generation source that generate plasma in the processing chamber during the plasma processing,
The branch RF antenna includes a plurality of major branches extending radially outward and a plurality of minor branches branching from the main branch, and each of the main branches includes a plurality of individual branches. A plasma processing system in which the individual branches travel in the same direction from a central area of the branch RF antenna to a branch point and are individually divided in different directions at the branch point to form the sub-branch.
第1の主分岐が、前記RF発生源に結合され、かつ第2の主分岐が、前記第2のRF発生源に結合され、
前記第1の主分岐が第1の分岐点を含み、前記第2の主分岐が第2の分岐点を含み、少なくとも2つの副分岐が前記第1の分岐点に結合され、かつ少なくとも2つの副分岐が、前記第2の分岐点に結合される請求項1記載のプラズマ処理システム。A second RF source;
A first main branch is coupled to the RF source and a second main branch is coupled to the second RF source;
The first main branch includes a first branch point; the second main branch includes a second branch point; at least two sub-branches are coupled to the first branch point; and at least two The plasma processing system of claim 1, wherein a sub-branch is coupled to the second branch point.
プラズマを含む処理室と、
前記処理室内を排気し、かつ圧力制御を行う排出システムと、
前記処理室内に配置され、前記被処理体を支持する載置面を有するサセプタと、
前記処理室の前記処理ガスを励起し、かつイオン化するためのRF電界を発生して前記処理ガスを前記プラズマに変換し、中央フィード素子から放射状に外へ伸びる複数の主分岐及び該主分岐から分岐する複数の副分岐を含み、それぞれの前記主分岐は、複数の個別の分岐からなり、前記副分岐を形成するために、前記個別の分岐が前記分岐RFアンテナの中心エリアから分岐点まで同じ方向で進み、該分岐点で異なる方向に個別に分割される分岐RFアンテナと、
前記中央フィード素子に結合され、RF電力を前記分岐RFアンテナに供給するRF電源と、
分岐RFアンテナと前記プラズマとの間に配置される誘電性窓と、
分岐RFアンテナと前記プラズマとの間に配置されるファラデーシールドと、
前記ファラデーシールドに結合されたガス供給システムと、
を具備し、前記処理室に前記処理ガスを供給するためのプラズマ処理システム。A plasma processing system for performing plasma processing on an object to be processed,
A processing chamber containing plasma;
An exhaust system for exhausting the processing chamber and performing pressure control;
A susceptor disposed in the processing chamber and having a mounting surface for supporting the object to be processed;
An RF electric field for exciting and ionizing the processing gas in the processing chamber is generated to convert the processing gas into the plasma, and a plurality of main branches extending radially outward from a central feed element and the main branches Including a plurality of sub-branches, each main branch comprising a plurality of individual branches, wherein the individual branches are the same from the central area of the branch RF antenna to a branch point to form the sub-branches A branch RF antenna that travels in the direction and is individually divided into different directions at the branch point;
An RF power source coupled to the central feed element and supplying RF power to the branch RF antenna;
A dielectric window disposed between the branch RF antenna and the plasma;
A Faraday shield disposed between the branch RF antenna and the plasma;
A gas supply system coupled to the Faraday shield;
And a plasma processing system for supplying the processing gas to the processing chamber.
処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給するガス供給システムと、
前記処理室内を排気し、かつ圧力制御する排出システムと、
前記処理室内に配置され、前記被処理体を支持する載置面を有するサセプタと、
誘導結合プラズマ(ICP)発生源と、を具備し、
前記ICP発生源が、前記プラズマ処理中前記処理室でプラズマを生じさせる分岐RFアンテナ及びRF発生源を含み、
前記分岐RFアンテナが、複数の主分岐及び、該主分岐から分岐する複数の副(minor)分岐を含み、それぞれの前記主分岐は、複数の個別の分岐からなり、前記副分岐を形成するために、前記個別の分岐が前記分岐RFアンテナの中心エリアから分岐点まで同じ方向で進み、該分岐点で異なる方向に個別に分割されるパターンで配置された複数の副分岐を含むプラズマ処理システム。A plasma processing system for performing plasma processing on an object to be processed,
A processing chamber;
A gas supply system for supplying a processing gas to the processing chamber;
An exhaust system for exhausting the processing chamber and controlling the pressure;
A susceptor disposed in the processing chamber and having a mounting surface for supporting the object to be processed;
An inductively coupled plasma (ICP) source,
The ICP source includes a branch RF antenna and an RF source that generate plasma in the processing chamber during the plasma processing;
The branch RF antenna includes a plurality of main branches and a plurality of minor branches branched from the main branches, and each of the main branches is composed of a plurality of individual branches to form the sub branches. In addition, the plasma processing system includes a plurality of sub-branches arranged in a pattern in which the individual branches proceed in the same direction from the central area of the branch RF antenna to the branch point and are individually divided in different directions at the branch point.
処理室と、
前記処理室内処理ガスを供給するガス供給システムと、
前記処理室内を排気し、かつ圧力制御する排出システムと、
前記処理室に配置され、前記被処理体を支持する載置面を有するサセプタと、
誘導結合プラズマ(ICP)発生源と、を具備し、
前記ICP発生源が、前記プラズマ処理中前記処理室でプラズマを生じさせる分岐RFアンテナ及びRF発生源を含み、
前記分岐RFアンテナが、複数の素子を含み、各素子が主分岐及び前記主分岐に結合された複数の副分岐で構成され、それぞれの前記主分岐は、複数の個別の分岐からなり、前記副分岐を形成するために、前記個別の分岐が前記分岐RFアンテナの中心エリアから分岐点まで同じ方向で進み、該分岐点で異なる方向に個別に分割されるプラズマ処理システム。A plasma processing system for performing plasma processing on an object to be processed,
A processing chamber;
A gas supply system for supplying a processing gas in the processing chamber;
An exhaust system for exhausting the processing chamber and controlling the pressure;
A susceptor disposed in the processing chamber and having a mounting surface for supporting the object to be processed;
An inductively coupled plasma (ICP) source,
The ICP source includes a branch RF antenna and an RF source that generate plasma in the processing chamber during the plasma processing;
The branch RF antenna includes a plurality of elements, and each element includes a main branch and a plurality of sub branches coupled to the main branch, and each of the main branches includes a plurality of individual branches, A plasma processing system in which the individual branches travel in the same direction from a central area of the branch RF antenna to a branch point and are individually divided in different directions at the branch point to form branches.
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