CH693917A5 - Vorrichtung zum anisotropen Aetzen von Substraten. - Google Patents
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Description
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum anisotropen Ätzen von Substraten mittels eines Plasmas.
Das Ätzen von Substraten mittels eines Plasmas ist bekannt. Es findet vor allem Verwendung bei Substraten aus Silizium für die Halbleitertechnik, insbesondere bei der Herstellung von Chips aus Siliziumwafern. Dabei werden durch Ätzmasken definierte Strukturen, wie z.B. Vertiefungen, in das Substrat eingeätzt. Bei den Ätzmasken handelt es sich um auf die Oberfläche der Substrate aufgebrachte Maskierschichten, beispielsweise Fotolackschichten. Das Plasma wird durch Anregung von reaktiven Gasen bzw. Gasgemischen mittels hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung gezündet. Dazu verwendet man bspw. eine induktiv gekoppelte Plas maquelle (ICP = inductive coupled plasma) mit Hochfrequenzanregung. Eine typische ICP-Quelle weist eine um das Plasmavolumen gelegte Anregungsspule mit einer oder mehreren Windungen auf, die zur Plasmaanregung von einem hochfrequenten Strom, z.B. der Frequenz 13,56 MHz, durchflossen wird. Ein Ende der Spule (das sog. "heisse" Ende) ist demnach mit einer Hochfrequenzquelle verbunden.
Ein gattungsgemässes Ätzverfahren zum Siliziumtiefenätzen mit einer ICP-Quelle ist aus der DE 4 241 045 C1 bekannt.
Das Wechselfeld bzw. Magnetfeld der Anregungsspule ist aber inhomogen. Diese Inhomogenität bewirkt am Rand des Plasmas im Vergleich zur Mitte eine Erhöhung der Menge an Ionen und Reaktivteilchen. Auf Grund dieser Anregungsgeometrie beobachtet man eine unterschiedliche Ätzrate im Zentrum und am Rand des Substrates. Die Ätzrate kann bspw. in der Mitte eines Wafers mit einem Durchmesser von 150 mm bis zu 20% geringer sein als am Randbereich des Substrats.
Ferner führen die von dem auf hoher Spannung liegenden "heissen" Spulenende ausgehenden elekt-rischen Streufelder zu einer entsprechend starken Deformation des induktiven Plasmas. Gleichzeitig wird das Plasma aus dem Zentrum der Anregungsspule zum "heissen" Spulenende hin verschoben. Dementsprechend ist auch der Abtrag der Ätzmaske sehr ungleichmässig und vom Zentrum des Substrats zum Randbereich hin verschoben. In dem Bereich des Substrats, das dem auf hoher Spannung liegenden Ende der Anregungsspule in der Plasmaquelle benachbart ist, ist der Abtrag ge ringer als in den vom "heissen" Spulenende entfernteren Bereichen des Substrats. Aus diesen Inhomogenitäten resultieren Ungenauigkeiten der eingeätzten Strukturen. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemässe Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen hat den Vorteil, dass die beschriebenen Inhomogenitäten zu einem erheblichen Teil kompensiert werden. Durch Einbau und Optimierung einer erfindungsgemässen Apertur kann die Inhomogenität der Ätzrate mindestens halbiert werden. Gleichzeitig wird der unregelmässige Abtrag der Ätzmaske nahezu vollständig unterdrückt. Dabei kann sogar eine leichte Überkompensierung beobachtet werden, d.h. der Abtrag der Ätzmaske nimmt zum Substratrand hin leicht ab. Das Maskenprofil ist jetzt zentriert. Dieser Effekt ist deswegen besonders vorteilhaft, weil er es ermöglicht, den Fotolack in geringeren Schichtdicken aufzutragen. Damit gehen eine grössere Genauigkeit der Strukturierung und eine Verringerung der herstellbaren Strukturbreiten einher.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung beruht auf der Erkenntnis, dass die oben beschriebenen Inhomogenitäten des Plasmas durch die erfindungsgemässe Vorrichtung vom Substrat ferngehalten werden. Die erfindungsgemässe Apertur bietet eine Vergrösserung der für die Elektronen-/Ionen-Rekombination wirksamen Fläche, während der Akzep tanzwinkel zum Substrat hin verkleinert wird. Durch Expansion des Plasmas unterhalb der Apertur zum Substrat hin tritt eine Verdünnung der reaktiven Teilchen, also sowohl der Ionen als auch der freien Radikale, ein, die besonders im Randbereich des Substrats wirksam wird.
Die Inhomogenitäten des hochfrequenten Spulenfeldes der Anregungsspule und der Einfluss der vom auf hoher Spannung liegenden Spulenende ausgehenden elektrischen Felder auf das Plasma werden also zum Substrat hin abgeschirmt. Die Kompensierung beruht auf einer Elektronen-/Ionen-Rekombination an den Wänden der Apertur, wodurch die lonenstromdichte im Randbereich des Substrats abnimmt und auf einem Verdünnungseffekt, der ebenfalls im Randbereich des Substrats wirksam ist.
Die vorliegende Erfindung bewirkt also eine Verbesserung der Uniformität einer IPC-Quelle zum Substrat hin.
Durch die in den abhängigen Patentansprüchen genannten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 genannten Vorrichtung möglich.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Apertur besteht in einer Lochblende mit einer darauf aufgesetzten, etwa zylinderförmigen Röhre, die ins Plasma eingeführt wird. Die zylinderförmige Röhre bietet eine Vergrösserung der für die Elektronen-/lonen-Rekombination wirksamen Fläche über eine verlängerte Laufstrecke der Elektronen bzw. Ionen in dem von dieser Rekombinationsfläche umschlossenen Volumen.
Durch das Beladen der Substratelektrode mit einem Absorber um den Rand des Substrats herum aus einem die jeweiligen Reaktivteilchen verbrauchenden Material kann zusätzlich eine über den Randbereich des Substrats sich erstreckende, reaktive Teilchen verbrauchende Substratlast simuliert werden. Damit kann eine weitere Ursache für den ungleichmässigen Abtrag der Ätzmaske kompensiert werden. Im Randbereich des Substrats werden durch das Substrat selbst weniger reaktive Teilchen absorbiert als in der Mitte. Gleichzeitig werden auf Grund der Inhomogenität des Plasmas verstärkt reaktive Teilchen am Rand produziert. Die Konzentration der reaktiven Teilchen ist also im Randbereich des Substrats erhöht. Der Auffangschild absorbiert diesen Überschuss. Je nach den Abmessungen des Auffangschildes kann eine absolut homogene Ätzung über die Substratfläche erreicht oder die Ätzratenverteilung über die Substratfläche sogar invertiert werden (die Ätzrate nimmt zum Rand hin ab). Zeichnung
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Magnetfeldverteilung einer induktiv gekoppelten Plasmaquelle mit einer einzigen Spulenwindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Plasmabearbeitungsanlage mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig. 3 eine schematische Detailansicht der Apertur in Fig. 2; Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf die Lochblende in Fig. 3.
Fig. 1 zeigt den berechneten Amplitudenverlauf der Feldverteilung des Magnetfelds einer typischen ICP-Anregungsspule. Dabei handelt es sich um eine von einem hochfrequenten Strom durchflossene Spule mit einem Durchmesser von 40 cm und einer einzigen Windung. Diese Spule ist in einer kommerziellen Plasmaquelle für die Generierung eines hochfrequenten Magnetfelds zur induktiven Plasmaanregung enthalten. Diese Feldverteilung entspricht im Wesentlichen der Plasmadichteverteilung des damit angeregten Plasmas. Unter Plasmadichteverteilung wird die Verteilung der Ionendichte und der Dichte reaktiver Spezies, wie z.B. Radikale, verstanden.
In diese Verlaufskurve ist der Durchmesser d eines Silizium-Wafers mit einem Durchmesser von 150 mm (6''-Wafer) eingetragen, wobei das Feldminimum in den Wafer-Mittelpunkt gelegt ist. Diese Zentrosymmetrie entspricht dem Fall nicht vorhandener elektrischer Störfelder. Ohne Störfelder elektrischer Art ist also auch die Plasmadichteverteilung zentrosymmetrisch.
Man erkennt, dass die so berechnete Plasmadichte von der Mitte bis zum Rand des 6''-Silizium-Wafers um mehr als 12% ansteigt. Da die Beschleunigung der Ionen in Richtung auf das Substrat durch die Substratbiasspannung zu einer im Wesentlichen gleichen Ionenstromdichte führt, ist die Ätzrate am Rand des Silizium-Wafers erheblich höher als in der Mitte.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Plasmabearbeitungsanlage 1, in der eine erfindungsgemässe Vorrichtung 13 eingesetzt wird. Die Plasmabearbeitungsanlage 1 weist einen Reaktor 2 auf, in den über einen Zuführstutzen 3 ein im Ausführungsbeispiel fluorlieferndes reaktives Gas bzw. eine fluorliefernde reaktive Gasmischung geleitet werden kann. Über einen Absaugstutzen 4 mit einem Regelventil 5 kann der gewünschte Druck im Reaktor 2 eingestellt werden.
Ferner ist eine Hochspannungs-Plasmaquelle mit einer ICP-Spule 6 zur Generierung eines hochdichten Plasmas 8 vorgesehen. Die Einkopplung des durch die Spule 6 erzeugten hochfrequenten Magnetfelds in den mit reaktivem Gas beschickten Reaktor 2 führt zur Zündung des Plasmas 8. Das Substrat 9, in diesem Fall ein 6''-Silizium-Wafer, befindet sich auf der Substratelektrode 10, welche mit einer weiteren Hochfrequenz-Spannungsquelle verbunden ist.
Zur Homogenisierung der Plasmadichteverteilung bzw. der Ionenstromdichte wurde im Ausführungsbeispiel die in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellte erfindungsgemässe Apertur 13 zwischen die induktive Plasmaquelle und das Substrat 9 eingesetzt. Die Apertur 13 dient dazu, die intensiven Randanteile des Plasmas auszublenden und gleichzeitig elektrische Streufelder vom Substrat 9 fernzuhalten. Die Apertur 13 weist eine Lochblende 14 auf, die z.B. aus 15 mm dickem Aluminium gefertigt werden kann. Fig. 4 zeigt die Blendengeometrie. Die Befestigung der Lochblende 13 in der Vorrichtung 1 erfolgt z.B. an einem Flanschteil (nicht dargestellt). Der Durchmesser der Öffnung 15 der Lochblende 14 ist grösser als der Durchmesser d des Wafers 9. Im Ausführungsbeispiel betrug die Blendengrösse 170 mm für einen Durchmesser des Wafers 9 von 150 mm (6''-Wafer).
Zur Vervollständigung der erfindungsgemässen Vorrichtung 13 wurde ein Schirm 16 in Form eines vertikalen Zylinders, bspw. aus Aluminium mit einer Wandstärke von 10 mm, in die Anlage 1 eingefügt. Der Zylinder 16 kann am Rand der Lochblende 14 fixiert, aber auch separat befestigt sein. Es wurden Zylinder 13 mit einer Höhe von 70 mm, 49 mm und 25 mm erprobt.
Auf der Substratelektrode 10 wurde ferner ein Absorber 17 installiert, der thermisch gut an die Substratelektrode angekoppelt ist (z.B. mit Vakuumfett). Das Material des Absorbers 17 ist so gewählt, dass die jeweiligen reaktiven Teilchen absorbiert und damit verbraucht werden. Im vorliegenden Fall können zur Absorption von Fluor Silizium oder Grafit (Kohlenstoff) eingesetzt werden. Für andere reaktive Teilchen können auch Quarzglas oder Kunststoffe geeignet sein.
Als optimal erwies sich eine Zylinderhöhe von 25 mm sowohl hinsichtlich der Uniformität der Ätzrate als auch für den Silizium- bzw. den Ätzmaskenabtrag. Höhere Zylinder führten zu einer deutlichen Abnahme des Ätzmaskenabtrags zum Waferrand hin, sodass die lonenstromdichte im Randbereich des Wafers zu stark reduziert wurde (Überkompensation).
Als Gegenprobe wurde der Zylinder 16 entfernt, und einfache Lochblenden 14 mit verschiedenen Durchmessern wurden erprobt. Die eingesetzten Durchmesser waren 70 mm, 110 mm, 130 mm, 150 mm und 170 mm.
Bei den Blendendurchmessern bis 150 mm, die kleiner als der Substratdurchmesser waren, zeigten die Ätzprofile eine nicht tolerierbare Verkippung aus der Vertikalen in Richtung auf das Blendeninnere, d.h. die geätzten Gräben waren schräg - unter einem Winkel * 90 DEG , ins Substrat eingeätzt. Mit einer Vergrösserung der Blendenöffnung konnte dieser schädliche Effekt verringert werden, bis er bei einer den Substratdurchmesser übersteigenden Blendenöffnung ganz verschwand. Mit einer solchen Blendenöffnung von im Ausführungsbeispiel 170 mm liess sich jedoch die Ätzrate am Rand des Wafers 9 praktisch nicht mehr reduzieren. Die Lochblende 14 war also für diese Durchmesser wirkungslos.
Es ist also eine zusätzliche Fläche für die Elektronen-/Ionen-Rekombination, im Ausführungsbeispiel der Zylinder 16, erforderlich, der eine Uniformitätsverbesserung des Plasmas ohne den Effekt der Profilverkippung im Randbereich des Substrats 9 ermöglicht. Damit bewirkt auch ein Blendendurchmes ser, der grösser als der Substratdurchmesser ist, eine Uniformitätsverbesserung des auf das Substrat 9 einwirkenden Plasmas, ohne Beeinträchtigung der Profilformen.
Die Ätzratenverteilung kann mit der erfindungsgemässen Blenden-Vorrichtung, abhängig von Art und Grösse des Substrats und der Plasmaquelle, für alle Trenchweiten mindestens um den Faktor 2 verbessert werden. Bei Versuchen mit einem repräsentativen Testwafer-Typ mit und ohne Apertur 13 erhielt man die in den folgenden Tabellen aufgelisteten Ätzratenverteilungen .
Bei allen Versuchen wurden 6''-Siliziumwafer 10 min lang geätzt. Die Ätzmaske aus Fotoresistlack hatte zu Beginn der Behandlung in allen Fällen eine Dicke von 1,1 mu m. Bei diesen Versuchen wurde um den Wafer herum ein Quarzauffangshield gelegt. Es fand also keine Absorption von Fluorradikalen im Randbereich des Wafers statt. Man beobachtet bei diesen Versuchen nur den Effekt der erfindungsgemässen Apertur. Die Abweichung wurde aus der Differenz zwischen maximaler und minimaler Ätztiefe, dividiert durch die mittlere Ätztiefe, berechnet. Dies entspricht etwa dem doppelten Quotienten aus der Differenz zwischen maximaler und minimaler Ätztiefe und der Summe von maximaler und minimaler Ätztiefe:
Tabelle 1
Ätzung ohne Apertur
<TABLE> Columns = 4 Head Col 1: Trenchweite Head Col 2: Abtrag Wafermitte Head Col 3: Max. Abtrag Waferrand Head Col 4: Abweichung 2,2 mu mu 15,1 mm 17,3 mu mu 14% 5,0 mu mu 17,5 mm 20,2 mu mu 15% 60 mu mu 23,2 mm 27,0 mu mu 16% </TABLE> Tabelle 2
Ätzung mit Apertur, Lochblende O170 mm, Zylinderhöhe 25 mm
<TABLE> Columns = 4 Head Col 1: Trenchweite Head Col 2: Abtrag Wafermitte Head Col 3: Max. Abtrag Waferrand Head Col 4: Abweichung 2,2 mu mu 17,4 mm 18,7 mu mu 7,4% 5,0 mu mu 19,6 mm 21,3 mu mu 8,7% 60 mu mu 25,4 mm 27,0 mu mu 6,3% </TABLE>
Man erkennt eine deutliche Verbesserung der Uniformität der Ätzrate um etwa einen Faktor 2, und zwar gleich für alle untersuchten Trenchweiten. Die Profile in den 60 mu m breiten Trenches sind unter den gewählten Prozessparametern exakt senkrecht, in den schmalen Trenchgräben tendenziell leicht positiv, d.h. die Trenchgräben verengen sich in die Tiefe minimal. Eine Profilverkippung aus der Vertikalen ist nicht mehr zu erkennen. Selbstverständlich kann durch Parametervariation die gewünschte Profilform in der einen oder anderen Richtung beeinflusst werden.
Gleichzeitig beobachtet man, dass der Abtrag des Fotoresistlacks der Ätzmaske sehr viel gleichmässiger ist. Während ohne Apertur 13 zwischen der minimalen Abtragsrate im Zentrum des um 4 cm aus der Wafermitte heraus verschobenen "Auges" und der maximalen Abtragsrate am gegenüberliegenden Waferrand ein Faktor 2 liegt (70% bezogen auf den mittleren Lackabtrag), weicht die Abtragsrate mit der Apertur 13 maximal 17,5%, im Durchschnitt sogar deutlich weniger ab, wobei das Lackprofil zur Wafermitte hin exakt zentriert ist. Die Restlackdicke wächst, während der Lackabtrag zum Waferrand hin tendenziell leicht abfällt.
Da der Lackabtragsmechanismus ein rein ioneninduziertes Ätzen ist, ist das Restlackprofil ein direktes Mass für die Verteilung der Ionenstromdichte zur Substratoberfläche hin. Der leichte Anstieg der Restlackdicke zum Randbereich des Substrats hin bedeutet also eine vollständige Kompensation bzw. sogar eine leichte Überkompensation der quellenbedingten Inhomogenität der Ionendichteverteilung.
Die Zentrierung und bessere Gleichmässigkeit bewirken, dass die Selektivität des Prozesses gegen-über der Ätzmaske über die ganze Substratoberfläche hinweg besser ausgeschöpft werden kann. Ausserdem wird die Genauigkeit der getrenchten Strukturen über die Substratoberfläche hinweg dramatisch verbessert. Da der aus dem Lackverlust resultierende Strukturverlust überall etwa gleich gross ist, kommt dieser Effekt der Chipausbeute zugute.
Das erfindungsgemässe Verfahren bzw. die erfindungsgemässe Vorrichtung sind also in der Lage, elektrostatisch eingekoppelte Streufelder aus dem Bereich des auf hoher Spannung liegenden Endes der Spule zum Substrat hin praktisch vollständig abzuschirmen und zusätzlich die Ionenstromdichte zu homogenisieren.
In einer zweiten Versuchsreihe wurde zusätzlich zur eingesetzten Apertur der Effekt des Absorbers 17 untersucht. Der Absorber 17 bestand im Ausführungsbeispiel aus Silizium. Zur Absorption reaktiver Fluorteilchen ist aber z.B. auch Grafit geeignet. Die Prozessparameter waren dieselben wie oben beschrieben. Zunächst wurde der Abfall der Ätzrate am Waferrand in Abhängigkeit von der Breite des Absorbers 17 untersucht. Tabelle 3
Ätzratenunterschied Rand-Mitte in Abhängigkeit von der Breite des Absorbers 17
<TABLE> Columns = 4 Head Col 1: Trenchweite Head Col 2: Breite 5 cm Head Col 3: Breite 2,5 cm Head Col 4: Breite 1 cm 2,2 mu mu - 16,8 mm - 11,5 mu mu - 3,6% 5,0 mu mu - 15,7 mm - 10,8 mu mu - 4,4% 60 mu mu - 20,8 mm - 13,8 mu mu - 6,7% </TABLE>
Dieser Effekt der Ätzratenabnahme zum Waferrand hin ist darauf zurückzuführen, dass ohne wirksamen Ab sorber 17 in der Wafermitte mehr reaktive Teilchen, im Ausführungsbeispiel Fluorradikale, verbraucht werden als im Randbereich des Wafers. Mit einem wirksamen Absorber 17 aus Silizium oder Grafit wird die Konzentration der Fluorradikale im Randbereich gesenkt, da der Absorber 17 einen gewissen Anteil absorbiert und in Ätzreaktionen verbraucht. Die Ätzrate auf dem Wafer 9 nimmt also ab.
Selbstverständlich sind auch andere Materialien denkbar, die reaktive Teilchen abfangen, wie z.B. Polymere.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum anisotropen Ätzen eines Substrats mittels eines Plasmas, mit einer Plasmaquelle zum Generieren eines hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes, einem Reaktor zum Erzeugen eines Plasmas aus reaktiven Teilchen durch Einwirkung des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes auf ein Reaktivgas oder Reaktivgasgemisch und einer Substratelektrode zum Beschleunigen des im Plasma enthaltenen Ionenstroms in Richtung auf das Substrat, wobei zwischen Plasmaquelle und Substrat eine als Lochblende ausgebildete Apertur angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Apertur mindestens eine wirksame Oberfläche zur Elektronen-Ionen-Rekombination zugeordnet ist, wobei die wirksame Oberfläche als etwa zylindrischer Aufsatz auf der Apertur ausgebildet ist und der Durchmesser der Apertur grösser als der Durchmesser des Substrats ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Apertur bzw. Lochblende und/oder der Aufsatz aus Metall besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall ein fluorbeständiges Metall ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorbeständige Metall Aluminium ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die reaktiven Teilchen verbrauchender Absorber rund um das Substrat gelegt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber aus Quarz, Silizium, Kunststoff und/oder Grafit besteht.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktiven Teilchen des Plasmas Ionen und/oder Radikale von Fluor und/oder Fluorverbindungen sind.
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| US7591957B2 (en) * | 2001-01-30 | 2009-09-22 | Rapt Industries, Inc. | Method for atmospheric pressure reactive atom plasma processing for surface modification |
| US6660177B2 (en) * | 2001-11-07 | 2003-12-09 | Rapt Industries Inc. | Apparatus and method for reactive atom plasma processing for material deposition |
| US6746566B1 (en) * | 2001-12-11 | 2004-06-08 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Transverse magnetic field voltage isolator |
| US20080017316A1 (en) * | 2002-04-26 | 2008-01-24 | Accretech Usa, Inc. | Clean ignition system for wafer substrate processing |
| US20080011332A1 (en) * | 2002-04-26 | 2008-01-17 | Accretech Usa, Inc. | Method and apparatus for cleaning a wafer substrate |
| US20080190558A1 (en) * | 2002-04-26 | 2008-08-14 | Accretech Usa, Inc. | Wafer processing apparatus and method |
| DE10340147B4 (de) * | 2002-08-27 | 2014-04-10 | Kyocera Corp. | Trockenätzverfahren und Trockenätzvorrichtung |
| US7459098B2 (en) * | 2002-08-28 | 2008-12-02 | Kyocera Corporation | Dry etching apparatus, dry etching method, and plate and tray used therein |
| US7556741B2 (en) * | 2002-08-28 | 2009-07-07 | Kyocera Corporation | Method for producing a solar cell |
| US7169695B2 (en) * | 2002-10-11 | 2007-01-30 | Lam Research Corporation | Method for forming a dual damascene structure |
| US7977390B2 (en) | 2002-10-11 | 2011-07-12 | Lam Research Corporation | Method for plasma etching performance enhancement |
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| US20060032046A1 (en) * | 2002-10-17 | 2006-02-16 | Menachem Nathan | Thin-film cathode for 3-dimensional microbattery and method for preparing such cathode |
| US7371992B2 (en) | 2003-03-07 | 2008-05-13 | Rapt Industries, Inc. | Method for non-contact cleaning of a surface |
| US7294580B2 (en) * | 2003-04-09 | 2007-11-13 | Lam Research Corporation | Method for plasma stripping using periodic modulation of gas chemistry and hydrocarbon addition |
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| US7297892B2 (en) * | 2003-08-14 | 2007-11-20 | Rapt Industries, Inc. | Systems and methods for laser-assisted plasma processing |
| US7304263B2 (en) * | 2003-08-14 | 2007-12-04 | Rapt Industries, Inc. | Systems and methods utilizing an aperture with a reactive atom plasma torch |
| US20050211668A1 (en) * | 2004-03-26 | 2005-09-29 | Lam Research Corporation | Methods of processing a substrate with minimal scalloping |
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| US7459100B2 (en) * | 2004-12-22 | 2008-12-02 | Lam Research Corporation | Methods and apparatus for sequentially alternating among plasma processes in order to optimize a substrate |
| US7491647B2 (en) * | 2005-03-08 | 2009-02-17 | Lam Research Corporation | Etch with striation control |
| US7241683B2 (en) * | 2005-03-08 | 2007-07-10 | Lam Research Corporation | Stabilized photoresist structure for etching process |
| JP4546303B2 (ja) * | 2005-03-24 | 2010-09-15 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| US7910489B2 (en) * | 2006-02-17 | 2011-03-22 | Lam Research Corporation | Infinitely selective photoresist mask etch |
| JP5050369B2 (ja) * | 2006-03-06 | 2012-10-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置 |
| US7618748B2 (en) * | 2006-03-13 | 2009-11-17 | Tel Aviv University Future Technology Development L.P. | Three-dimensional microbattery |
| US8425741B2 (en) | 2006-07-20 | 2013-04-23 | Aviza Technology Limited | Ion deposition apparatus having rotatable carousel for supporting a plurality of targets |
| JP2009545101A (ja) * | 2006-07-20 | 2009-12-17 | アビザ テクノロジー リミティド | プラズマ源 |
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| KR100927375B1 (ko) * | 2007-09-04 | 2009-11-19 | 주식회사 유진테크 | 배기 유닛 및 이를 이용하는 배기 조절 방법, 상기 배기 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 |
| KR20090024522A (ko) * | 2007-09-04 | 2009-03-09 | 주식회사 유진테크 | 기판처리장치 |
| US20110045351A1 (en) * | 2009-08-23 | 2011-02-24 | Ramot At Tel-Aviv University Ltd. | High-Power Nanoscale Cathodes for Thin-Film Microbatteries |
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Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4340461A (en) * | 1980-09-10 | 1982-07-20 | International Business Machines Corp. | Modified RIE chamber for uniform silicon etching |
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| US5091049A (en) * | 1989-06-13 | 1992-02-25 | Plasma & Materials Technologies, Inc. | High density plasma deposition and etching apparatus |
| JPH0775226B2 (ja) * | 1990-04-10 | 1995-08-09 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | プラズマ処理方法及び装置 |
| DE4016765A1 (de) * | 1990-05-25 | 1991-11-28 | Philips Patentverwaltung | Cvd-verfahren zur beschichtung ausgedehnter substrate |
| US5804033A (en) * | 1990-09-26 | 1998-09-08 | Hitachi, Ltd. | Microwave plasma processing method and apparatus |
| JP2888258B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1999-05-10 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置および基板処理方法 |
| DE4241045C1 (de) * | 1992-12-05 | 1994-05-26 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium |
| DE4317623C2 (de) * | 1993-05-27 | 2003-08-21 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum anisotropen Plasmaätzen von Substraten und dessen Verwendung |
| US5685914A (en) * | 1994-04-05 | 1997-11-11 | Applied Materials, Inc. | Focus ring for semiconductor wafer processing in a plasma reactor |
| US5540800A (en) * | 1994-06-23 | 1996-07-30 | Applied Materials, Inc. | Inductively coupled high density plasma reactor for plasma assisted materials processing |
| JPH08162444A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-06-21 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置及びその制御方法 |
| US5688358A (en) * | 1995-03-08 | 1997-11-18 | Applied Materials, Inc. | R.F. plasma reactor with larger-than-wafer pedestal conductor |
| US5716485A (en) * | 1995-06-07 | 1998-02-10 | Varian Associates, Inc. | Electrode designs for controlling uniformity profiles in plasma processing reactors |
| JPH098011A (ja) * | 1995-06-15 | 1997-01-10 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | プラズマ処理方法及び装置 |
| JPH0982495A (ja) * | 1995-09-18 | 1997-03-28 | Toshiba Corp | プラズマ生成装置およびプラズマ生成方法 |
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