KR0160165B1 - 보정된 전극을 사용하여 플라즈마 처리를 하기 위한 전계 튜닝 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 불규칙성을 감소시키기 위한 장치가 개시되어 있는데, 이 장치는 상기 플라즈마에 전기적 전위를 인가할 수 있는 전극 어셈블리를 포함하고 있다. 이 전극 어셈블리는 플라즈마 불규칙성을 감소시키기 위한 부분을 포함하고 있다. 플라즈마 불규칙성을 감소시키기 위한 부분은 선택적으로 매립 소자 내의 전위를 변경시킬 수 있는 매립 부분(buried portion)을 포함하거나, 전극 어셈블리의 표면의 부분들의 반사율(reflectivity) 및/또는 방출율(emissivity)을 상이하게 제어하는 표면의 조절된 부분(conditioned portion)을 포함한다.
Description
제1도는 종래 기술에 따른 전극 어셈블리(20)와 작업 시편(22)의 하나의 실시예의 부분 측단면도.
제2도는 제1도에 도시된 전극 어셈블리의 평면도.
제3도는 작업 시편의 형태에 맞추어 형성된 클램프 링(32)을 포함하는 전극 어셈블리(20) 및 작업 시편(22)의 종래 기술에 따른 다른 실시예의 부분 측단면도.
제4도는 종래 기술에 따른 제3도의 장치가 사용될 경우에 작업 시편(22)에 인가되는 플라즈마의 균일성을 개략적으로 나타내는 도면.
제5도는 제3도에 도시된 종래 기술에 따른 장치에 의한 플라즈마 처리를 거친 제4도와 유사한 작업 시편(전자 웨이퍼, 22)과 이로부터 형성될 수 있는 칩 레이아웃을 개략적으로 도시하는 도면으로서, 어느 칩들이 사용될 수 있고 어느 칩들이 사용 불가능한지를 설명하기 위한 도면.
제6도는 전극 어셈블리에 작업 시편을 고정하기 위하여 정전형 척(38)을 사용하는 종래 기술의 다른 실시예의 측면도.
제7도는 웨이퍼가 없는 상태에서 전극 어셈블리 위에 존재하는 종래 기술의 전형적인 플라즈마 방출 형태를 도시하는 도면.
제8도는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 알루미늄을 삽입하여 변형된 제7도의 플라즈마를 도시하는 도면으로서, 열 반점이 형성된 지점에 교란이 존재함을 나타내는 도면.
제9도는 전극 어셈블리 내에 패시브 매립 소자(60)가 삽입된 본 발명의 실시예를 도시하는 도면.
제10a도 내지 제10e도는 제9도에 도시된 바와 유사하게 배치된 패시브 매립소자(60)들의 다양한 형상 구성을 도시하는 도면.
제11도는 작업 시편(22)이 전극 어셈블리 상에 위치하는 경우 제9도 및 제10도에 도시된 유형의 매립 소자들이 작업 시편(이 경우 웨이퍼)의 에칭 균일성에 미치는 영향을 도시하는 도면.
제12도는 전극 어셈블리 내에 액티브 매립 소자가 삽입된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 도면.
제13도는 매립 소자로의 가변 전기 전위의 공급에 의하여 액티브 매립 소자가 제어되는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 도면.
제13a도는 제13도의 실시예의 변형예로서, 매립 소자에 인가되는 가변 전기전위가, 상기 플라즈마 내에 배치된 다수의 센서(95)에 의하여 조절되는 마이크로 전자 제어기(96)에 의하여 제어되는 실시예를 도시하는 도면.
제14도는 작업 시편으로부터 입자들을 축출하기 위하여 매립 소자를 통하여 펄스를 보내기 전의 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 도면.
제15도는 매립 소자를 통하여 펄스를 보낸 후의 제14도의 실시예를 도시하는 도면.
제16도는 플라즈마의 소정 영역의 성질을 변화시키기 위하여 전극 어셈블리(20)의 표면(102)을 변화시킨 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 도면.
제17도는 서로 인접한 평탄한 플리즈마 표면과 거친 플라즈마 표면을 갖는, 전극 어셈블리에 대한 본 발명의 일 실시예를 도시하는 도면으로서, 그 표면들의 특성에 따라 플라즈마가 상당히 변형되는 실시예를 도시하는 도면.
제18도는 주 플라즈마 소스만을 제외하면 제9도에 도시한 매립 소자의 실시예와 유사한 전극 어셈블리에 관련된 매립 소자의 다른 실시예를 도시하는 도면.
제19도는 매립 소자가 포커스 링 내에 위치하는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 전극 어셈블리 21 : 전극
22 : 작업 시편 26 : 플라즈마
28 : 시드(sheath) 32 : 클램프 링
38 : 정전형 척(electrostatic chuck) 49 : 명 반점(bright spot)
60,80,90 : 매립 소자 125 : 포커스 링
150 : 주 플라즈마 소스
본 발명은 플라즈마 전계(plasma fields)에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 내의 전극 내의 불규칙성(irregularities) 및 불연속성(discontinuities)의 영향 및 시드(sheath)에 미치는 이들의 영향이 감소되도록 플라즈마 전계에 연관된 전극을 구성하는 것에 관한 것이다.
플라즈마 처리는 현대의 마이크로 전자소자 제조에 있어서 중요한 기술이다. 이 처리는 박막의 에칭, 증착 및 스퍼터링을 위하여 사용된다. 전형적으로 마이크로 전자소자의 제조에 사용되는 처리 단계들의 25% 내지 40%는 플라즈마 처리가 사용된다. 플라즈마 처리 도구(processing tools)의 산업 상의 광범위한 응용에도 불구하고, 이에 대한 이해는 충분하지 못하였다. 플라즈마 처리 도구의 주된 취약점 중 하나는 불순물이 플라즈마의 특정 부위로 유인되어 생기는 오염에 의하여 발생한다는 점이다. 플라즈마 처리 도구 자체가 상당한 오염을 발생시킨다는 사실이 발견됨에 따라 이러한 문제에 대한 원인이 밝혀졌다.
이제까지, 플라즈마 처리에서의 입자 오염의 문제는 상당한 관심의 대상이 되어 왔다. 실험실 및 생산용 도구에서 실행된 래스터 레이저 광 스캐터링(rastered laser light scattering)은 이러한 입자들이 통상 웨이퍼 에지(wafer edges) 및 클램프 링의 부근에 포획된다는 것을 보여준다. 더욱이, 이들 시스템의 랭뮈어 탐침 측정(Langmuir probe measurements)에 따르면, 웨이퍼 에지 및 클램프 링으로 인한 형상적 불연속성(topographic discontinuities)에 의해 그 불연속 위치 위에서 플라즈마 전위에 국부적인 변화가 생긴다는 점을 알 수 있다. 종종 국부적인 최대 전위(local maxima in potential)로 나타나는, 플라즈마 내의 이러한 교란(perturbations)은 플라즈마 내의 입자가 음으로 대전되어 있기 때문에 입자들을 포획하는 데 매우 효과적이다. 플라즈마 전위의 이러한 국부적 변이는 또한 플라즈마 에칭, 증착, 또는 표면 처리의 비균일성을 초래함과 아울러서, 게이트 산화물의 무결 상태에 해로운 영향을 미친다.
최근의 실험적 연구에 따르면, 플라즈마 도구의 전극 상의 재료적 및/또는 형상적 불연속성에 의해 플라즈마/시드 경계에서의 교란 영역(disturbance area) 위에 플라즈마 및 시드 전위의 국부적 변화가 유도된다는 것이 밝혀졌다. 전형적으로, 시드 및/또는 플라즈마의 교란 영역은 플라즈마 특성(예를 들어, 전위, 밀도, 방출등)의 변화를 초래한다. 플라즈마의 이러한 교란 영역들은 오염 입자들을 더욱 잘 포획하는 경향이 있다. 더욱이, 이러한 영역들은 전극 상의 작업 시편(workpiece)을 균일하게 처리하는 데에도 악영향을 미친다.
플라즈마 비균일성의 문제는, 소스 설계의 결과로서 새로운 고밀도 플라즈마 도구(예를 들어, 전자 사이클로트론 공진 및 헬리콘)에서 종종 발생한다. 기타 비균일성의 원인으로는 차선적인 유체 유동 필드(suboptimal fluid flow fields), 온도 기울기(temperature gradients)및 웨이퍼 패턴 변이가 포함된다. 의도하지 않은 비균일성은 비균일한 에칭 및 증착률의 관점에서 바람직하지 않을 뿐만 아니라, 산화물 박막의 손상을 초래할 수도 있다. 그러한 비균일성으로 인해 일반적으로 최종 제품에서 소정 비율의 작업 시편은 사용될 수 없게 된다.
이상에서 분명히 알 수 있듯이, 균일하고 교란이 없는 플라즈마 및 시드 형상을 형성하는 전극 어셈블리를 제공하는 것이 실질적으로 매우 바람직한데, 그에 따라 작업 시편 근방에 포획되는 대전된 오염 입자의 수가 제한되고 처리의 균일성 또한 개선되기 때문이다. 그리하여, 플라즈마로 처리되는 작업 시편의 많은 부분이 최종 제품에서 이용될 수 있고, 제조 공정시에 보다 높은 비용 효율이 달성될 수 있다.
본 발명은 플라즈마에 전기적 전위를 인가할 수 있는 전극 어셈블리를 포함하는, 플라즈마의 교란을 감소시키기 위한 장치에 관한 것이다. 이 전극 어셈블리는 플라즈마의 불규칙성을 감소시키기 위한 부분을 포함한다.
본 발명의 구체적인 형상 구성, 치수, 작업 시편 형상 및 크기와 배치 방향(orientations) 등은 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 상이한 실시예에서 유사한 기능을 나타내는 소자들에 대해서는 유사한 참조 부호를 사용하기로 한다. 본 발명의 많은 실시예들은 보다 균일한 프라즈마를 제공하도록 구성되어 있지만, 어떠한 이유로든지 변형된 플라즈마를 제공하는 것 또한 본 발명의 범위에 속한다.
제1도 및 제2도는 각각 비교적 경량의 작업 시편(22)을 지지하는 종래의 기술에 따른 전극 어셈블리(20)의 실시예의 측면도 및 평면도를 각각 도시하고 있다. 전극 어셈블리(20)는 전극(21)을 포함한다. 작업 시편(22)은 반도체 웨이퍼, 자기 기억 디스크, 컴퓨터용 평면 패널 디스플레이, 또는 플라즈마 처리에 의하여 가공될 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 전극 어셈블리(20), 교류 전압 단자(24) 및 접지 단자(23)는 주지의 방식으로 작업 시편(22)을 통하여 매우 국부적이며 선택적으로 전압을 인가할 수 있도록 구성된다. 전압의 인가를 통하여 작업 시편(22) 위에 플라즈마(26) 및 전기적 시드(28)로 이루어지는 전기적 영역(25)을 형성 및/또는 변경할 수 있다. 시드(28)는 작업 시편(22)에 인접한, 전계(electric field)의 큰 변이를 갖는, 전기적 영역(25)의 부분으로 간주될 수 있다. 플라즈마(26)는 전계의 큰 변이를 갖고 있지 않는 전기적 영역(25)의 부분으로 간주될 것이다. 본 명세서의 이하에서, 플라즈마라는 용어는 전기적 영역의 두 부분을 특별히 구분하지 않는 한, 플라즈마와 시드 양자를 모두 포함하는 의미로 사용된다.
제1도 및 제2도에 도시된 구성에서의 문제는 작업 시편(22)을 전극 어셈블리(20)에 고정시키는 장치가 없다는 점이다. 이러한 상황의 결과는 플라즈마 처리가 적용되는 작업 시편(22)의 경량성과, 전극 어셈블리(20)에 의하여 생성되는 전하량, 및 작업 시편 상에 많은 복잡하고 미세한 설계 형상을 제작하기 위하여 많은 작업 시편에 적용되어야 하는 플라즈마 가공 기법의 정밀성을 고려하면 그 문제성이 자명해진다. 본 명세서에 설명된 모든 실시예에서, 작업 시편(22)은 전자 웨이퍼의 일반적 형상인 실린더형 형상으로 도시되었다. 그러나, 작업 시편(22) 및 관련된 구조를 임의의 원하는 형상으로 변경하는 것은 단순한 설계의 선택 사항이며, 이는 본 발명의 기본적 범위를 변경하지 않는다.
작업 시편과 전극 어셈블리간의 더욱 견고한 열적 및/또는 전기적 접촉을 제공하기 위하여, 제3도에 도시된 종래 기술의 구성이 제공되었다. 실린더형이고 작업 시편(22)의 외부 주변 에지(34)와 방사상으로 일치되어 이를 고정시키도록 위치한 클램프 링(32)이 전극 어셈블리(20)에 고정된다. 클램프 링(32)은 제 위치에 있을 때, 제3도에 도시된 바와 같이 작업 시편을 약 2㎜ 덮을 수 있다. 클램프 링(32)에 의하여 덮인 작업 시편의 부분은 정상적인 플라즈마 기법으로 처리될 수 없으며, 처리 후에 그만큼의 부분은 무용물로서 폐기되어야 한다. 또한 클램프 링은 플라즈마의 교란에 기여하여 클램프 링의 내측 에지로부터 전형적으로 4 내지 6㎜의 부가적인 원주 영역이 작업 시편의 다른 영역들과 동일한 균일성으로 처리될 수 없다.
제4도는 작업 시편의 중앙으로부터의 거리에 따라 작업 시편 상에 인가되는 플라즈마의 균일성을 개략적으로 도시한다. 내측 부분의 R은 작업 시편(22)의 중앙으로부터 클램프 링(32)의 내측 에지까지의 거리보다 짧은 대략적인 거리를 나타내는데, 이 영역은 플라즈마가 이용될 수 있는 작업 시편의 영역을 의미한다. 외측부분의 r은 클램프 링(32)에 의하여 덮이거나 클램프 링에 충분히 근접하여 플라즈마가 허용 한도 이상으로 변형됨으로써 내측 영역 R이 가지는 균일성 수준을 만족시킬 수 없는 작업 시편(22)의 부분을 나타낸다. 따라서, 작업 시편(22)의 외측 부분 r은 사용할 수 없다.
제5도는 제3도에 도시된 전극 어셈블리(20) 구성에 의하여 제작되고 따라서 제4도에 도시된 것과 유사한 균일성 특성을 가지는 작업 시편(22; 이 경우에는 전자웨이퍼)의 칩 레이아웃을 도시한다. 작업 시편(22)의 내측 부분 R은 사용 가능하며, 내측 영역 R 내에 완전히 포함되는 모든 레이아웃 소자(36a)는 사용 가능하다. 외측 부분 r내에 완전히 포함되는 모든 레이아웃 소자(36b)는 쓸모 없다. 또한 부분적으로 외측 부분 r에 포함되는 모든 레이아웃 소자(36c)는 역시 쓸모 없다. 레이아웃 소자의 칩 크기가 커질수록(이는 반도체 및 전자 공업이 정교해짐에 따른 경향이다) 더욱 큰 비율의 레이아웃 소자들의 후자의 범주(이 경우에 36b 및 36c)에 속하여 쓸모 없게 된다. 따라서, 보다 큰 비율의 소자가(사용 가능한) 첫 번째 범주(36a)에 속하도록 하는 것이 바람직하다.
제6도에는 작업 시편(22)을 전극 어셈블리(20)에 고정시키는 시스템을 제공하는 제2의 종래 기술에 따른 장치가 도시되어 있는데, 이 장치는 정전형 척(electrostatic chuck; 38)을 이용하고 있다. 이 장치에는 제3도의 실시예와 관련하여 설명된 클램프 링(32)과 유사하게 플라즈마의 인가를 차폐하는 유전체 장치가 존재하지 않지만, 제6도는 웨이퍼의 노출된 에지 및 플라즈마에 노출된 재료의 차이에 의하여 플라즈마 또는 시드에 불규칙성을 발생시키는 다른 시스템을 도시한다. 이 역시 주변부에서의 처리의 비균일성을 초래한다. 정전형 척(38)은 정전기력(더욱 적절하게는 정전기 클램핑력(electrostatic clamping force)이라 할 수 있음)과 유사한 전기적 전위에 의하여 작업 시편을 제 위치에 고정시키기에 충분한 직류(이하, dc라 함) 소스 또는 전계(39)를 이용한다. 전극(21)의 전압 레벨과 상이한 거의 고정된 전압으로 정전형 척(38)의 전압을 유지하는 dc 소스(39)에 의하여 상대적 dc 전계가 발생한다.
[플라즈마 맵핑]
본 발명의 발명자들의 최근의 연구는 전극 어셈블리 위의 플라즈마(26)(전술한 바와 같이 시드(28)을 포함함)의 유도 방출의 공간적 맵(spatial maps)에 관한 것으로서, 이는 플라즈마 밀도의 국부적인 변화와, 그로부터 플라즈마(26) 내의 플라즈마 전위 및 불규칙성을 정량화하고 맵핑하는 데 효과적임이 밝혀졌다. 특히, 전극 어셈블리(20) 내에 알루미늄 소자를 삽입한 제8도의 경우와 같이, 플라즈마(26) 내의 비균일 영역(49)(플라즈마 유도 방출(plasma induced emissions) 내의 열 또는 명반점(hot or bright spot) 또는 냉 또는 암 반점(cold or dark spot))은 종종 이 전극 어셈블리(20) 내의 재료 및/또는 형상 구성적 변화가 생긴 부근에 형성되는 입자의 트랩(traps)(도시되지 않음)과 밀접히 대응한다는 사실이 판명되었다.
[플라즈마 형상 구성]
제7도는 전형적인 종래 기술의 유전체/금속 샌드위치 전극 어셈블리(20) 위의 플라즈마를 도시하고 있는데, 플라즈마는 상당히 균일하고 플라즈마 내에 포획된 입자가 존재하지 않는다. 그러나, 본 발명의 하나의 실시예인 제8도에 도시된 바와 같이, 전극의 구성을 변형함으로써 플라즈마 밀도 및 전위가 상당히 변화된다. 전극 어셈블리(20) 위의 플라즈마(26) 내에 명 반점(49)이 생성된다. 제7도 및 제8도에 도시된 바와 같은 플라즈마 유도 방출의 공간적 맵은 입자 포획의 위치 및 강도를 판정하는 데 있어서 강력한 도구이며, 따라서 이는 높은 레벨의 입자들이 비균일한 영역(49)으로 유인될 수 있음을 강력히 시사한다. 무선 주파수(이하, r-f라 함) 결합 방전(radio frequency coupled discharges)의 2차원 시뮬레이션의 최근의 결과는 명 반점과 불연속성을 갖는 있음직한 입자 트랩들 간의 연관성을 확증해 준다. 제8도에 도시된 전극 어셈블리(20)의 형상 구성적 및/또는 재료적 변화를, 후술하는 바와 같이, 전극 어셈블리(20)에 의하여 생성되는 극성의 불규칙성을 보상하도록 구성할 수 있다.
제6도를 재참조하면, 작업 시편(22)의 에지(54) 위의 플라즈마에 비균일성이 나타날 것이다. 그 에지는 작업 시편이 웨이퍼 또는 이와 유사한 부재인 경우 주변 에지일 수 있으며, 에를 들어 작업 시편이(도시되지 않았으나 공지되어 있는) 자기 기억 디스크인 경우에는 내부 에지일 수 있다. 전극 어셈블리(20) 상에 작업 시편(22)의 존재함으로써 생기는 이러한 재료적 및 형상 구성적 불연속성은 비균일한 플라즈마(플라즈마의 에지 유도 교란과, 전극 및/또는 작업 시편의 전자 방출/반사 계수의 차이에 기인함)를 초래하며, 이는 본질적으로 불가피하다. 이러한 상황이 균일성 및 입자 제어에 나쁜 영향을 미친다고 가정할 경우, 혁신적인 전극 설계를 이용하여 이러한 교란의 효과를 억제하는 것이 바람직하다. 전극과 플라즈마간의 비균일한 임피던스의 결과로서, 작업 시편 에지(54; 이 작업 시편 에지가 주변부이든 내부이든 관계없음) 또는 기타 요철 부분 위의 플라즈마에 교란이 존재할 수 있다. 작업 시편들의 상기 임의의 형상 구성에서의 그러한 불연속성 또는 교란을 보상하거나, 또는 전극 어셈블리(20)에 근접하여 발생할 수 있는 임의의 기타 불연속성을 보상하는 것이 본 발명의 일차적 목적이며, 이는 플라즈마 처리 기법에 크게 기여할 것이다.
입자 트랩들을 감소시키기 위한 플라즈마 불규칙성의 보상
앞서 언급된 플라즈마 교란 및 불연속성은, 전극을 가로질러 r-f 결합을 등화시키기 위하여 웨이퍼 에지 또는 요철 부분 아래에 위치한 표면 소자를 추가 배치함으로써 크게 제한될 수 있다. 이 소자는, 예를 들어 압전 재료(piezoelectric materials)를 이용하여 전극 내의 진공 간극(gap)의 간격을 제어하고 그리하여 전극을 통한 r-f 전력의 전파(propagation)를 공간적으로 튜닝함으로써 특정한 플라즈마-시드 구조에 대하여 능동적으로 튜닝될 수 있다.
플라즈마 불규칙성을 보상하는 튜닝 장치로서, 두 가지 기본적 형태의 튜닝 장치들이 본 명세서에서 설명되고 있다. 이러한 두 가지 형태는 제6도에 도시된 종래 기술의 실시예의 변형으로서 도시되었는데, 본 발명이 속한 분야의 통상의 기술자들은 이러한 변형들을 상술한 임의의 다른 종래 기술의 실시예 또는 임의의 다른 공지된 실시예에 용이하게 적용할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 첫 번째 형태의 실시예는 삽입 실시예(inserted embodiments)라고 하는데, 이들은 제9도 내지 제15도, 제18도 및 제19도에 도시되어 있다. 이들 실시예에서, 전극 어셈블리 위의 플라즈마를 튜닝하기 위하여 별도의 소자가 전극 어셈블리(20)에 부착되거나, 그 내부 또는 주위에 매립(embed)된다. 튜닝 소자의 제2 형태는 조절 실시예(conditioning embodiments)라 하며, 이들 실시예에서는, 플라즈마의 불연속성을 등화시키기 위하여 플라즈마 및/또는 시드 내의 전자들이 반사, 방출 등이 되도록 전극 어셈블리(20)의 전극 표면(100)을 조절하거나 코팅한다. 조절 실시예들은 제16도 및 제17도에 도시되어 있다.
제9도는 튜닝 소자의 삽입 실시예의 제1 실시예를 도시한다. 이 실시예에서는 상기 전극 어셈블리(20) 내에 매립 소자(60)가 삽입된다. 매립 소자(60)는 (별개의 방사상의 소자들로 형성될 수도 있으나) 일반적으로 환형이며, 작업 시편의 주변에지(54) 아래에 근접하게 배치된다. 매립 소자들에 의존하는 모든 튜닝 소자들은 본질적으로 삽입형이다. 제9도의 매립 소자(60)는 작업 시편 에지(54)의 아래 내측에 위치하는 제1 부분(62)과 작업 시편 에지(54)의 아래 외측에 위치하는 제2 부분(64)을 포함한다. 매립 소자(60)는 일정한 깊이(68)로 매립된 상부 표면(66)을 가진다. 매립 소자 자체는 일정한 두께(70)를 가진다. 매립 소자(60)는 전극 어셈블리(정전형 척(38)을 포함할 수도 포함하지 않을 수도 있음)의 정전 용량을 변화시킬 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 쿼츠(quartz) 전극 어셈블리 내의 테프론(듀폰사의 등록 상표) 매립 소자, 또는 쿼츠 전극 어셈블리 내의 알루미늄 매립 소자를 조합한 것이 양호하게 기능하는 것으로 판명되었다. 매립 소자는 액티브형 또는 패시브형(active or passive)일 수 있다. 매립 소자의 형상 구성 및 재료를 변화시킴으로써 플라즈마에 상당히 다른 효과들이 발생될 것이다. 따라서 특정 작업 시편에 따라서 매립 소자들의 구성을 변경하는 것이 바람직하다. 특정 작업 시편에 대하여 매립 소자의 형상 구성을 결정하는 것은 사실상 경험적인 것이며, 이 지식은 이 분야에서 연구가 진행될수록 증가할 것이다.
적절한 정도로 규칙적인 플라즈마 기울기(gradient) 형태를 제공하기 우하여 작업 시편의 형상 구성에 충분히 맞추어 매립 소자의 형상 구성을 결정하는 것은 비교적 용이하다. 제10a도 내지 제10e도는 전극 어셈블리 내에 포함된 매립 소자(60)들의 다양한 단면 형상 구성들을 나타낸다. 매립 소자들이 정전형 척(38; 도시되지 않음)의 일부로서 형성될 수도 있으며, 본 명세서의 개시 내용은 이를 포함한다. 제9도 및 제10도에 도시된 바와 같이, 매립 소자가 전극 어셈블리(20) 내에 실제로 매립되도록 하는 것이 바람직한데, 그 이유는, 표면 소자(플라즈마에 노출된 매립 소자)는 불순물을 생성시키는 또 하나의 수단을 제공할 수 있으며 플라즈마의 물리적 및 화학적 성질을 변화시킬 수 있기 때문이다.
본 명세서에서, 매립 소자를 언급함에 있어서 패시브란 용어는 매립 소자가 플라즈마에 미치는 전위 효과가 시간에 따라 거의 변화하지 않는다는 뜻으로 정의되며, 이는 매립 소자의 형상 구성, 위치 및 조성이 시간에 대하여 거의 일정하기 때문에 생기는 현상이다. 이와 비교하여, 액티브 매립 소자는, 사용자에 의하여 제어되는 경우와 같이 시간에 대하여 변화하도록 구성되어 있는 것으로 정의된다. 제8도의 패시브 매립 소자는 전극 어셈블리(정전형 척(38)을 포함할 수도 포함하지 않을 수도 있음)가 플라즈마에 미치는 용량성 효과(capacitive effect)를 변경함으로써 작동된다. 이 용량성 효과의 변경은 플라즈마의 전위 기울기를 변경시키기에 충분하다.
제11도는 전극 어셈블리(20) 내에 매립 소자(60)를 적용하는 경우 플라즈마에 미치는 영향을 도시하고 있다. 제1 곡선(삼각형 기호를 따르는 곡선)은 보상되지 않은 전극 어셈블리에 의한 실리콘 이산화막의 에칭 깊이를 나타낸다. 웨이퍼의 에지 근방에서의 곡선의 하향 편향은 에칭 깊이의 비균일성을 나타낸다. 원형 기호로 표현된 제1 곡선 매립 서브레이어(sublayer)가 에칭 깊이 균일성에 미치는 영향을 나타낸다. 좌측의 균일성은 도시된 바와 같이 매립 테프론 서브레이어의 삽입에 의하여 크게 개선된다(더욱 수평이 된다). 우측에는 매립 서브레이어로 알루미늄이 사용되었다. 이 경우에는 균일성이 크게 영향을 받지 않았으므로 알루미늄 서브레이어가 보상을 위한 선택으로서 좋지 않음을 보여준다. 전극 내에 삽입된 재료의 효율은 전극 어셈블리에 사용된 재료, 형상 구성, 및 기타 변수들에 따라 변화할 수 있다.
제12도는 액티브 매립 소자(80)의 하나의 실시예를 도시한다. 본 실시예의 액티브 매립 소자(80)는 실제로 제1 부분과 제2 부분을 포함한다. 액티브 매립 소자(80)는 전형적으로 제10도의 각각의 액티브 매립 소자(60)와 유사한 재료로 형성된다. 매립 소자(80)가 액티브 소자로 되는 이유는 제1 부분(82)의 위치가 제2 부분(84)에 대하여 상대적으로 변경될 수 있기 때문인데, 이는 압전 구동기(86; piezoelectric driver)의 작용에 의한 것으로서, 압전 구동기의 작용은 공지되어 있고 조작자에 의하여 원격적으로 제어되거나 컴퓨터에 의하여 프로그램될 수 있다. 제1 부분(82) 및 제2 부분(84)의 상대적 위치의 변경에 따라 전극 어셈블리(20)와 플라즈마(26)간에 상이한 용량성 효과가 발생하여, 상부의 플라즈마에도 차이가 발생할 것이다. 이 실시예의 하나의 주된 장점은 진공 중에 행해지는 플라즈마 처리 과정 중에 매립 소자(80)의 효과가(플라즈마 형상을 변경시키며) 변경될 수 있는 점이다. 선택적으로, 압전 구동기를 이용하여 정전형 척(38)의 형상 구성이 변경될 수 있고, 그에 따라 플라즈마가 유사하게 변형될 수 있다. 이 실시예는, 도시되지 않았으나, 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 기술자들은 이해할 수 있을 것이다.
제13도에는 액티브 매립 소자(90)의 다른 형태가 도시되어 있는데, 이 실시예에서는 전극 어셈블리와 플라즈마간의 용량성 효과가 액티브 매립 소자(90)에 의하여 발생하며, 적어도 부분적으로는 액티브 매립 소자(90)에 전기적으로 접속된 전위 소스(제13도에는 다수의 전위 소스(92a 및 92b)가 도시되어 있음)로부터 공급되는 전위의 변경에 의하여 발생된다. 제13도에 도시된 액티브 매립 소자(90)는 제9도에서 설명된 것과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 그러나 외부 전원(전위 소스(92a 및 92b))이 액티브 매립 소자에 직접 인가된다는 사실이, 전술한 바와 같이 전극 어셈블리 내의 용량성 변화에 의존하는 매립 소자의 패시브 실시예보다 플라즈마 전위 기울기에 대해 일반적으로 더욱 강력한 효과를 발생시킬 수 있는 매립 소자를 제공할 것이다. 당 기술 분야의 기술자들이라면 필터 등의 기타 기술에 의해서도 공간적 변이를 얻을 수 있을 것이다.
본 발명의 제13도의 실시예는, 제13a도에 도시된 바와 같이, 특정 영역에서의 실제 플라즈마 파라미터(예를 들어 전위, 밀도, 방출 등) 레벨들을 결정하는 센서(95; 예를 들어 광학적, 전자기적, 전기적 센서 등)를 포함시켜 자동화될 수 있다. 플라즈마 파라미터 레벨들은 매립 소자(90)에 공급되는 전위 레벨을 조절하는 전자 제어기(96)로 입력된다. 제13a도에 도시된 바와 같이, 마이크로 전자 제어 장치 및 센서 소자를 포함시키는 실시예는 공지된 기술로서 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
제9도의 실시예와 매우 유사한 제18도에 도시된 대체 실시예에서는, 플라즈마가 형성될 위치 위에 별도의 주 플라즈마 소스(primary plasma source, 150)가 인가된다. 제18도의 실시예에서는, 주 플라즈마 소스(150)가 플라즈마를 발생시키며(매립 소자를 포함하는) 전극 어셈블리가 그 플라즈마를 변경시키도록 작용한다. 이에 비하여, 제9도의 실시예에서는 전극 어셈블리가 플라즈마를 형성한다. 제18도의 실시예는 본 발명의 소자가 플라즈마를 형성할 뿐만 아니라 플라즈마를 변형하기 위하여 사용될 수 있음을 설명하기 위해 포함하였다.
이상의 매립 소자의 실시예들에서는 매립 소자를 전극 어셈블리(20) 내에 물리적으로 매립하는 것으로 설명하였으나, 매립 소자가 전극 어셈블리(20)의 표면과 접촉하거나 실제로는 표면 위에 위치하는 경우도 본 발명의 범위에 속한다. 그러나, 매립 소자와 플라즈마간의 경계를 유지하여 그 사이에 형성되는 오염을 최소화하는 것이 바람직하다. 이는 작업 시편(22)이 오염에 의하여 심각한 영향을 받을 수 있는 반도체 칩 또는 기타 전자 장치인 경우에 특히 중요하다. 작업 시편의 오염은 전형적으로 플라즈마 작업이 종료하여, 전극 어셈블리(20)에 의하여 설정된 전계에 의하여 작업 시편 위에 부유하던 입자들이 불가피하게 작업 시편(22) 상에 가라앉은 후에 생긴다.
제19도에 도시된 다른 실시예에서는, 매립 소자는 클램프 링(32) 내부에 삽입될 수 있다. 유사하게, 매립 소자는 소위 포커스 링 또는 칼라(125; collar) 내에 포함될 수 있다. 포커스 링(칼라의 다른 이름)은, 클램프 링이 전극 어셈블리의 일부에 고정되어 작업 시편(22)을 전극 어셈블리(20)에 효과적으로 고정시키는 점을 제외하고, 클램프 링과 구조적으로 동일하다. 포커스 링은 작업 시편의 상부에 놓이거나 인접하여 위치하고, 반드시 전극에 고정되지는 않는다. 포커스 링(125)의 일차적 목적은 작업 시편에 인접한 플라즈마를 변형시키는것이다. 매립 소자는, 제19도에 도시된 바와 같이, 포커스 링 내에 위치하거나 단순히 포커스 링과 나머지 전극 어셈블리 사이에 놓여질 수 있다.
제14도 및 제15도에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서는, 전원 소스에 의하여 매립 소자에 인가되는 시변(time varying) 전기 펄스를 부가함으로써 플라즈마 처리의 최종 기간 중에 명목적으로 균일한 플라즈마를 의도적으로 변형시킨다. 이는 처리의 종료 이전에(그리고 그에 따른 전하의 제거 이전에) 작업 시편 상에 모여드는 모든 부유 입자들을 작업 시편으로부터 멀리 축출하여, 웨이퍼에 해로운 불순물을 감소시키는 데 기여한다. 화살표(109)에 의하여 표시된 바와 같이 처리실(proccess chamber)의 펌프 포트(97)들에 의해 작업 시편의 영역으로부터 먼 방향으로 축출된 입자들이 흡인(suction)에 의해 제거될 수 있다. 이와 관련된 방식으로, 매립 소자들은 (더욱 균일한 플라즈마를 생성시킬 뿐만 아니라) 플라즈마 내에 소정의 비균일성을 발생시키는 데 사용될 수도 있다.
제16도는 조절 실시예로서의 특징이 있는 본 발명의 튜닝 소자의 제1 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서는, 전극 어셈블리(20)의 표면(100)의 반사적 또는 방출적 전자 특성에 의하여 플라즈마의 튜닝이 제공된다. 구체적으로는, 작업 시편(22)에 의하여 덮이지 않은 전극 어셈블리 표면(102) 위의 플라즈마가 작업 시편 표면 위의 플라즈마 영역보다 높은 플라즈마 밀도 및/또는 방출을 갖고 있다면, 노출된 표면(102)을 거칠게 하여 전자 방출 및/또는 전자 반사 계수를 저하시킴으로써 노출된 표면(102) 위의 플라즈마 밀도 및/또는 방출이 감소될 것이다. 따라서, 플라즈마는 방사상으로 더욱 균일해진다(플라즈마 밀도가 특정한 표면 위에서 너무 낮은 경우에는, 제2 전자 방출 및/또는 전자 반사가 증가되도록 그 표면을 변형시키는 것이 적절함). 제2 전자 방출 계수 및 전자 재결합(recombination) 계수는, 그에 의해, 표면을 거칠게 함으로써 전자의 전도에 변화가 생기에 되는 두 가지 주요 메커니즘을 나타낸다.
제16도의 실시예는, 거칠어진(roughened) 표면 및 평탄화된(smoothened) 표면을 이용하여 전극 어셈블리(20)의 표면(100)과 접촉하는 전자의 반사율 및/또는 방출율을 조정하고 있지만, 제16도의 실시예와 유사한 반사/방출 특성을 나타내는 상이한 코팅으로 표면(100)을 코팅하는 경우에도 제16도의 실시예와 동일한 효과가 얻어질 것이다. 제16도에 설명한 메커니즘에 기초하여 플라즈마로부터 전극 어셈블리로 전자의 상이한 전도가 일어나도록 하는 어떠한 방법이든지 본 발명의 튜닝 소자의 조절 실시예의 범위에 속한다. 제16도 및 제17도의 실시예들은 두 가지의 잘 알려져 있는 표면 전극 변형을 도시하고 있지만, 이들 두 실시예에 관련하여 설명된바와 유사하게 기능하는 임의의 공지된 표면 변형은 종래 기술의 범위에 속한다. 또한 변화된 플라즈마를 제공하도록 자체가 변화된 반사 방출 특성을 갖는 작업 시편(22)을 제공하는 것도 가능하다.
제17도는 전극 어셈블리(22)의 표면을 거칠게 함으로써 플라즈마에 미치게 되는 극적인 효과를 도시하고 있다. 제17도에서, 거칠어진 표면(120) 위의 플라즈마 방출(및 그에 따른 플라즈마 전위) 레벨은 (비록 거칠어진 표면(120) 및 평탄한 표면(122)이 유사한 재료로 구성되었고 두 표면이 화학적 성질이 동일하다 하더라도) 평탄한 표면(122) 위의 레벨과 상이하다.
플라즈마의 용도에 관계없이 플라즈마 균일성을 등화시키고 조절하기 위하여 매립 구조를 적용하는 것은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해하여야 한다. 본 명세서에서는 클램프 또는 정전형 척에 의해 고정된 작업 시편에 인가되는 플라즈마에 대하여 설명하였으나, 본 플라즈마 조절 방법은 플라즈마 불규칙성을 발생시키는 작업 시편 및/또는 전극을 이용하는 모든 기타 플라즈마 응용에 적용될 수 있다.
이상에서 플라즈마의 상이한 부분의 전위를 변화시키기 위한 장치들을 선택적으로 설명하였지만, 이들 장치는 적절하게 조합되어 사용될 수 있고, 이러한 장치들의 조합도 역시 본 발명의 범위에 속한다. 매립 소자를 전술한 바와 같이 정전형 척과 분리된 소자로서 형성할 필요는 없다. 매립 소자는 정전형 척, 클램프 링, 또는 포커스 링 등의 일부로 형성될 수 있고, 따라서 정전형 척, 클램프 링 또는 포커스 링과 매립 소자간의 요구되는 구분은 다소 모호해진다.
Claims (30)
- 플라즈마의 불규칙성(irregularities)을 제어하기 위한 장치-상기 플라즈마의 불규칙성은 작업 시편(workpiece)의 표면 위에 형성되어 상기 작업 시편의 표면에 인가되는, 상기 플라즈마의 불규칙성이 없었더라면 실질적으로 균일하게 되는 플라즈마의 국부 영역에 형성되고, 또한 상기 플라즈마의 불규칙성은 상기 작업시편이 국부적으로 존재(local presence of said workpiece)하기 때문에 생김에 있어서, A) 상기 작업 시편과 접촉하는 표면을 갖고 있으며, 상기 플라즈마에 전기적 전위(electric potential)를 인가할 수 있는 전극 어셈블리를 포함하며, 상기 전극 어셈블리는 A-1) 상기 플라즈마에 AC 전위를 인가하여 상기 플라즈마에서 실질적으로 균일한 AC 전계를 생성하기 위한 수단과 A-2) 상기 국부 영역에서 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 수단을 포함하며, 상기 제어 수단은 B-1) 상기 작업 시편 및 상기 플라즈마와 전기적으로 직접 접촉하지 않도록 상기 국부 영역의 근처에서 상기 전극 어셈블리 내에 배치되어 있으며, 상기 작업시편의 상기 표면 위에 형성된 상기 실질적으로 균일한 플라즈마에 변화를 주지 않고 상기 국부 영역에서의 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하도록 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 수단을 포함하며, 상기 변경 수단은 C-1) 상기 전극 어셈블리 내에 있는 매립 소자와 C-2) 상기 전극 어셈블리 내의 상기 매립 소자에 전위를 인가하여 상기 매립소자를 액티브(active) 상태로 만들기 위한 수단과 C-3) 상기 매립 소자에 인가되는 상기 전위를 가변적(variable)으로 만들어 상기 액티브 상태의 매립 소자가 상기 AC 전계와 상호 작용하도록 함으로써 상기 국부 영역에서 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 AC 시변 전위(AC time varying potential)를 생성하기 위한 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 매립 소자는 정전형 척(electrostatic chuck)의 일부인, 불규칙성 제어 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전계 생성 수단 및 상기 시변 전위 생성 수단은, 상기 매립 소자에 무선 주파수 전위를 인가하여 상기 매립 소자가 상기 전극 어셈브리와 상기 플라즈마 사이의 무선 주파수 결합에 영향을 미치도록 하는 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 작업 시편은 상기 국부 영역에 인접해 있는 에지(edge)를 가지며, 상기 매립 소자는 상기 전극 어셈블리의 상기 표면 내에 포함되어 있으며 상기 국부 영역 부근의 상기 작업 시편의 에지 근처에 배치되어 있는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 전계 생성 수단 및 상기 시변 전위 생성 수단은, 상기 매립 소자에 무선 주파수 전위를 인가하여 상기 매립 소자가 상기 전극 어셈블리와 상기 플라즈마 사이의 무선 주파수 결합에 영향을 미치도록 함으로써 상기 국부 영역에서 상기 전극 어셈블리 위에 실질적으로 균일하고 트랩이 제한된 플라즈마(trap-limited plasma)를 생성하는 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 매립 소자는 상기 전극 어셈블리와 상기 플라즈마 사이의 용량(capacitance)에 영향을 미치도록 상기 전극 어셈블리 내에 배치되어 있는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 매립 소자는 상기 전극 어셈블리와 상기 플라즈마 사이의 용량에 영향을 미치도록 상기 전극 어셈블리 내에 배치되어 있는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 전계 생성 수단 및 상기 시변 전위 생성 수단은 상기 매립 소자에 무선 주파수 전위를 인가하기 위한 수단을 포함하고, 상기 매립소자는 상기 전극 어셈블리와 상기 플라즈마 사이의 무선 주파수 결합에 영향을 미치도록 상기 전극 어셈블리 내에 배치되어 있어, 이로써 상기 AC 시변 전위가 생성되고 상기 플라즈마의 특성이 원하는 대로 변화되는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 시변 전위 생성 수단은 상기 작업 시편 부근의 상기 플라즈마 내에서 부유하는(suspended) 입자들을 상기 작업 시편으로부터 멀리 축출할 수 있는 전기적 펄스를 생성하기 위한 펄스 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 장치-상기 플라즈마의 불규칙성은 작업 시편의 표면 위에 형성되어 상기 작업 시편의 표면에 인가되는, 상기 플라즈마의 불규칙성이 없었더라면 실질적으로 균일하게 되는 플라즈마의 국부 영역에 형성되고, 또한 상기 플라즈마의 불규칙성은 상기 작업 시편이 국부적으로 존재하기 때문에 생김에 있어서, A) 상기 작업 시편과 접촉하는 표면을 갖고 있으며, 상기 플라즈마에 전기적 전위를 인가할 수 있는 전극 어셈블리를 포함하며, 상기 전극 어셈블리는 A-1) 상기 플라즈마에 AC 전위를 인가하여 상기 플라즈마에서 실질적으로 균일한 AC 전계를 생성하기 위한 수단과 A-2) 상기 국부 영역에서 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 수단을 포함하며, 상기 제어 수단은 B-1) 상기 작업 시편 및 상기 플라즈마와 전기적으로 직접 접촉하지 않도록 상기 국부 영역의 근처에서 상기 전극 어셈블리 내에 배치되어 있으며, 상기 작업시편의 상기 표면 위에 형성된 상기 실질적으로 균일한 플라즈마에 변화를 주지 않고 상기 국부 영역에서의 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하도록 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 수단을 포함하며, 상기 변경 수단은 C-1) 상기 전극 어셈블리의 상기 표면에 있는, 독립적으로 전원 공급이 될 수 있는 다수의 전기적으로 고립된 섹션들(sections)과 C-2) 서로 다른 섹션들에 서로 다른 시변 전위들을 인가하여 상기 섹션들에서의 전위들이 상기 AC 전계와 상호 작용하도록 함으로써 상기 국부 영역에서의 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 AC 시변 전위를 생성하기 위한 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 장치-상기 플라즈마의 불규칙성은 작업 시편의 표면 위에 형성되어 상기 작업 시편의 표면에 인가되는, 상기 플라즈마의 불규칙성이 없었더라면 실질적으로 균일하게 되는 플라즈마의 국부 영역에 형성되고, 또한 상기 플라즈마의 불규칙성은 상기 작업 시편이 국부적으로 존재하기 때문에 생김에 있어서, A) 상기 작업 시편과 접촉하는 표면을 갖고 있으며, 상기 플라즈마에 전기적 전위를 인가할 수 있는 전극 어셈블리를 포함하며, 상기 전극 어셈블리는 A-1) 상기 플라즈마에 AC 전위를 인가하여 상기 플라즈마에서 실질적으로 균일한 AC 전계를 생성하기 위한 수단과 A-2) 상기 국부 영역에서 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 수단을 포함하며, 상기 제어 수단은 B-1) 상기 작업 시편 및 상기 플라즈마와 전기적으로 직접 접촉하지 않도록 상기 국부 영역의 근처에서 상기 전극 어셈블리 내에 배치되어 있으며, 상기 작업시편의 상기 표면 위에 형성된 상기 실질적으로 균일한 플라즈마에 변화를 주지 않고 상기 국부 영역에서의 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하도록 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 수단을 포함하며, 상기 변경 수단은 C-1) 상기 플라즈마 전계의 균일성(field uniformity)을 인프로세스(in-process)식으로, 프로그램 가능한(in-process programmable) 형태로 또는 피드백 제어식으로 튜닝(tuning)하기 위한 외부적으로 그리고 독립적으로 제어 가능한 전원분배 소자들(power distribution elements)-상기 플라즈마 전계의 균일성을 튜닝하는 데에는 상기 분배 소자들에 인가되는 시변 전위들이 이용되며, 상기 튜닝에 의해 상기 소자들에서의 전위들이 상기 AC 전계와 상호 작용하게 되어 상기 국부 영역에서의 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 AC 시변 전위가 생성됨-을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 장치-상기 플라즈마의 불규칙성은 작업 시편의 표면 위에 형성되어 상기 작업 시편의 표면에 인가되는, 상기 플라즈마의 불규칙성이 없었더라면 실질적으로 균일하게 되는 플라즈마의 국부 영역에 형성되고, 또한 상기 플라즈마의 불규칙성은 상기 작업 시편이 국부적으로 존재하기 때문에 생김에 있어서, A) 상기 작업 시편과 접촉하는 표면을 갖고 있으며, 상기 플라즈마에 전기적 전위를 인가할 수 있는 전극 어셈블리를 포함하며, 상기 전극 어셈블리는 A-1) 상기 플라즈마에 AC 전위를 인가하여 상기 플라즈마에서 실질적으로 균일한 AC 전계를 생성하기 위한 수단과 A-2) 상기 국부 영역에서 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 수단을 포함하며, 상기 제어 수단은 B-1) 상기 작업 시편 및 상기 플라즈마와 전기적으로 직접 접촉하지 않도록 상기 국부 영역의 근처에서 상기 전극 어셈블리 내에 배치되어 있으며, 상기 작업 시편의 상기 표면 위에 형성된 상기 실질적으로 균일한 플라즈마에 변화를 주지 않고 상기 국부 영역에서의 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하도록 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 수단을 포함하며, 상기 변경 수단은 C-1) 상기 플라즈마 전계의 균일성을 인프로세스식으로, 프로그램 가능한 형태로 또는 피드백 제어식으로 튜닝하기 위한 독립적으로 튜닝되는 전원 분배 소자들-상기 플라즈마 전계의 균일성을 튜닝하는 데에는 상기 분배 소자들에 인가되는 시변 전위들이 이용되며, 상기 튜닝에 의해 상기 소자들에서의 전위들이 상기 AC 전계와 상호 작용하게 되어 상기 국부 영역에서의 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 AC 시변 전위가 생성됨-을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 장치-상기 플라즈마의 불규칙성은 작업 시편의 표면 위에 형성되어 상기 작업 시편의 표면에 인가되는, 상기 플라즈마의 불규칙성이 없었더라면 실질적으로 균일하게 되는 플라즈마의 국부 영역에 형성되고, 또한 상기 플라즈마의 불규칙성은 상기 작업 시편이 국부적으로 존재하기 때문에 생김에 있어서, A) 상기 작업 시편과 접촉하는 표면을 갖고 있으며, 상기 플라즈마에 전기적 전위를 인가할 수 있는 전극 어셈블리를 포함하며, 상기 전극 어셈블리는 A-1) 상기 플라즈마에 AC 전위를 인가하여 상기 플라즈마에서 실질적으로 균일한 AC 전계를 생성하기 위한 수단과 A-2) 상기 국부 영역에서 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 수단을 포함하며, 상기 제어 수단은 B-1) 상기 작업 시편 및 상기 플라즈마와 전기적으로 직접 접촉하지 않도록 상기 국부 영역의 근처에서 상기 전극 어셈블리 내에 배치되어 있으며, 상기 작업 시편의 상기 표면 위에 형성된 상기 실질적으로 균일한 플라즈마에 변화를 주지 않고 상기 국부 영역에서의 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하도록 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 수단을 포함하며, 상기 변경 수단은 C-1) 상기 전극 어셈블리 내에 포함되어 있고, 상기 플라즈마 전계의 균일성을 인프로세스식으로, 프로그램 가능한 형태로 또는 피드백 제어식으로 튜닝하기 위한 독립적으로 전원이 공급되는 서브레이어 소자들(sublayer elements)-상기 플라즈마 전계의 균일성을 튜닝하는 데에는 상기 서브레이어 소자들에 인가되는 시변 전위들이 이용되며, 상기 튜닝에 의해 상기 소자들에서의 전위들이 상기 AC 전계와 상호 작용하게 되어 상기 국부 영역에서의 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 AC 시변 전위가 생성됨-을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 장치-상기 플라즈마의 불규칙성은 작업 시편의 표면 위에 형성되어 상기 작업 시편의 표면에 인가되는, 상기 플라즈마의 불규칙성이 없었더라면 실질적으로 균일하게 되는 플라즈마의 국부 영역에 형성되고, 또한 상기 플라즈마의 불규칙성은 상기 작업 시편이 국부적으로 존재하기 때문에 생김에 있어서, A) 상기 작업 시편과 접촉하는 표면을 갖고 있으며, 상기 플라즈마에 전기적 전위를 인가할 수 있는 전극 어셈블리를 포함하며, 상기 전극 어셈블리는 A-1) 상기 플라즈마에 AC 전위를 인가하여 상기 플라즈마에서 실질적으로 균일한 AC 전계를 생성하기 위한 수단과 A-2) 상기 국부 영역에서 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 수단을 포함하며, 상기 제어 수단은 B-1) 상기 작업 시편 및 상기 플라즈마와 전기적으로 직접 접촉하지 않도록 상기 국부 영역의 근처에서 상기 전극 어셈블리 내에 배치되어 있으며, 상기 작업 시편의 상기 표면 위에 형성된 상기 실질적으로 균일한 플라즈마에 변화를 주지 않고 상기 국부 영역에서의 상기 플라즈마의 불규칙성을 제어하도록 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 수단을 포함하며, 상기 변경 수단은 C-1) 상기 플라즈마 액티브 상태가 된 후에 상기 작업 시편 부근의 상기 플라즈마 내에서 부유하는 입자들을 상기 작업 시편으로부터멀리 축출할 수 있는 전위 기울기(potential gradient)를 생성하기 위한, 독립적으로 전원이 공급되는 플라즈마 전계 제어 수단-상기 전위 기울기를 생성하는 데에는 상기 제어 수단에 인가되는 시변 전위들이 이용되며, 상기 전위 기울기를 생성함으로써 상기 제어 수단에서의 전위들이 상기 AC 전계와 상호 작용하게 되어 상기 국부 영역에서의 상기 전기적 전위를 변경하기 위한 AC 시변 전위가 생성됨-을포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 작업 시편의 표면 위에 생성되어 상기 작업 시편의 표면에 인가되는 플라즈마 내에서의 불규칙성을 제어하기 위한 장치-상기 불규칙성은 상기 불규칙성이 없었더라면 실질적으로 균일하게 되는 플라즈마의 국부 영역에서 생성되며 상기 작업 시편이 상기 국부 영역에 존재함으로 인해 생성됨-에 있어서, A) 상기 플라즈마 내에서 상기 작업 시편을 지지하기 위한 전극 어셈블리를 포함하며, 상기 전극 어셈블리는 A-1) 상기 플라즈마에 AC 전위를 인가하여 상기 작업 시편의 표면 위의 상기 플라즈마를 균일하게 하는 AC 전계를 인가하기 위한 수단과 A-2) 상기 작업 시편 및 상기 플라즈마와 전기적으로 직접 접촉하지 않도록 상기 국부 영역의 근처에서 상기 전극 어셈블리 내에 배치되어 있으며, 시변 전위가 인가되어 상기 AC 전계와 상호 작용을 하도록 하여 상기 작업 시편에서의 상기 국부 영역에서 상기 AC 전위를 변경하기 위한 수단-상기 변경 수단은 상기 작업 시편의 상기 표면 위에 있는 상기 실질적으로 균일한 플라즈마에 변화를 주지 않으면서 상기 작업 시편이 존재함으로써 생기는 상기 국부 영역에 있는 상기 플라즈마에서의 불규칙성을 제어하기 위한 것임-을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어장치.
- 제15항에 있어서, 상기 변경 수단은 상기 표면의 일부분 아래에서 상기 전극 어셈블리 내에 배치되어 상기 국부 영역의 부근에서 상기 작업 시편을 지지하기 위한 부재를 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제16항에 있어서, 시변 전위를 인가하기 위한 수단을 더 포함하며, 상기 시변 전위 인가 수단은 상기 부재에 전위를 인가하기 위한 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 시변 전위 인가 수단은 상기 부재에 AC 전위를 인가하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 변경 수단은 상기 전위 인가 수단에 접속되어 상기 국부 영역에서의 상기 플라즈마와 상기 전극 어셈블리 사이의 무선 주파수 결합에 영향을 미치기 위한 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 변경 수단은 상기 국부 영역에서의 상기 작업 시편의 상기 표면에 실질적으로 균일하고 트랩이 제한된 플라즈마를 생성하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 변경 수단은 상기 국부 영역에서의 상기 플라즈마와 상기 전극 어셈블리 사이의 용량에 영향을 미치는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 변경 수단은 상기 전극 어셈블리 표면에 있는 다수의 전기적으로 분리된 섹션들을 포함하고, 상기 전위 인가 수단은 상기 섹션들에 전위를 독립적으로 인가하기 위한 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어장치.
- 제15항에 있어서, 상기 변경 수단은 상기 국부 영역에서의 상기 플라즈마 전계의 균일성을 튜닝하기 위하여 상기 국부 영역의 부근에 외부적으로 제어 가능한 전원 분배 소자들을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 변경 수단은 상기 플라즈마가 액티브 상태가 된 후에, 상기 작업 시편의 부근의 상기 플라즈마 내에서 부유하는 입자들을 상기 국부 영역 내의 상기 작업 시편으로부터 멀리 축출할 수 있는 전위 기울기를 생성하기 위한 플라즈마 전계 제어 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 변경 수단은 상기 작업 시편의 부근의 상기 플라즈마 내에서 부유하는 입자들을 상기 국부 영역 내의 상기 작업 시편으로부터 멀리 축출할 수 있는 전기적 펄스를 생성하기 위한 펄스 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 변경 수단은 별개의 영역에서 서로 상이한 형상을 취하고 있는(configured differently) 표면을 포함하고 있어, 상기 별개의 영역들에서, 소정 면적당 상기 플라즈마로부터 상기 표면으로 가는 전자들의 이동 속도를 제어하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 표면의 형상 구성(configuring)은 상기 표면의 상기 별개의 영역들의 거칠기(roughness)를 변화시킴으로써 이루어지는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 표면의 형상 구성은 상기 표면의 상기 별개의 영역들을 서로 상이하게 코팅함으로써 이루어지는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 변경 수단은 상기 국부 영역 부근의 상기 플라즈마에 인접한 표면의 2차 전자 방출 계수(secondary electron emission coefficient)를 변경함으로써 상기 국부 영역에서의 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 변경 수단은 상기 국부 영역 부근의 상기 플라즈마에 인접한 표면의 전자 반사 계수(electron reflection coefficient)를 변경함으로써 상기 국부 영역에서의 플라즈마의 불규칙성을 제어하기 위한 수단을 포함하는, 플라즈마의 불규칙성 제어 장치.
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