KR100881882B1 - 진공 플라즈마 프로세서 및 코일 - Google Patents

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Abstract

200mm 및 300mm 웨이퍼는 동일하거나 동일한 형상을 가지는 진공 플라즈마에서 처리된다. 상이한 크기의 웨이퍼에 대하여 다른 형상을 가지는 실질적으로 평면인 여기 코일은 챔버의 상부에서 유전체 윈도우를 통해 플라즈마에 전자계 (electromagnetic field) 를 공급함으로써 챔버 내의 이온화될 수 있는 가스를 플라즈마로 여기시킨다. 양 코일은 모두 코일의 중심점과 동축이고, 대칭적이고 거의 원형인 복수의 턴 및 코일의 중심점에 대하여 비대칭인 하나 이상의 턴을 포함한다. 양 코일은 모두 코일 중심점에 가장 가까운 턴에 인가되는 고주파 여기를 가지는 4 개의 턴을 포함한다. 코일 중심점으로부터 3 번째로 먼 턴은 200mm 웨이퍼에 대해 사용되는 코일에서 비대칭적이다. 코일 중심점에 가장 가까운 2 개의 턴들은 300mm 웨이퍼에 대해 사용되는 코일에서 비대칭적이다.

Description

진공 플라즈마 프로세서 및 코일{VACUUM PLASMA PROCESSOR AND COIL}
본 발명은 일반적으로 진공 챔버 (chamber) 내에서 가스를 챔버 (chamber) 내의 시료를 처리하는 플라즈마로 여기 (excitation) 시키기 위한 고주파 (radio frequency(r.f.)) 반응 코일을 포함하는 플라즈마 프로세서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실질적으로 대칭 및 비대칭인 턴 (turn) 을 가지는 실질적으로 편평한 코일을 포함하는 프로세서와 그러한 코일에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 국면은 다른 직경을 가지는 원형의 시료를 플라즈마로 처리하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다른 외주 (peripheral) 길이를 가지는 시료들이 처리되고 있을 때, 동일한 챔버 또는 동일한 형상을 가지는 챔버들을 다른 외주치수 (peripheral dimension) 를 가지는 고주파 (r.f.) 여기 (excitation) 코일에 결합 (coupling) 시키는 방법에 관한 것이다.
진공 챔버내에서 고주파 (r.f.) 플라즈마에 의해 시료를 처리하기 위한 프로세서의 한 형태는 고주파 소스에 반응하는 코일을 포함한다. 그 코일은 고주파 소스에 반응하여, 챔버 내에서 이온화할 수 있는 가스를 플라즈마로 여기시키는 자계 (magnetic field) 와 전계 (electric field) 를 만든다. 대개, 코일은 처리된 시료의 표면을 수평으로 연장하는 평면에 대해 전체적으로 평행한 방향으로 연장되는 유전체 윈도우 상에 또는 인접하게 놓인다. 여기된 플라즈마는 챔버내에서 시료와 상호작용하여, 시료를 에칭하거나 시료 상에 물질을 증착 (deposit) 한다. 시료는 일반적으로 원형 평면을 가지는 반도체 웨이퍼 또는 고체 유전체 판, 예를 들어 편평한 패널 디스플레이에서 사용되는 직사각형의 글라스 유리기판, 또는 금속 플레이트 (plate) 이다.
Ogle, 미국특허 제 4,948,458 호에는 상기 결과들을 달성하기 위한 복수-턴 (multi-turn) 나선형 (spiral) 코일이 개시되어 있다. 일반적으로 아르키메데스 (Archimedes) 형태의 나선형 코일은 임피던스 정합 네트워크 (impedance matching network) 를 거쳐 고주파 소스에 연결된 그 자신의 내부 및 외부단자 (terminal) 사이에 방사상으로 주위를 둘러싸게 연장된다. 이러한 일반적인 형태의 코일은, 상기 윈도우에 가까운 챔버 속의 일부의 플라즈마 내의 가스에서 유전체 윈도우를 통해 히트 (heat) 전자로 전파하는, 자계 및 용량성 (capacitive) 필드 요소를 가지는 오실레이팅 (oscilating) 고주파 필드를 만든다. 오실레이팅 고주파 필드는 플라즈마에서 전자를 히트 (heat) 하는 플라즈마 전류를 유도한다. 윈도우에 가까운 플라즈마의 부분에서의 자계의 공간적 분포는 코일의 각 턴에 의해 만들어지는 개개의 자계 요소의 합의 함수이다. 각각의 턴에 의해 만들어지는 자계 요소는 고주파 소스의 주파수에서 코일의 전송선 효과에 의해 다른 턴에 대해 달라지는 각 턴에서의 고주파 전류 크기의 함수이다.
Ogle '458 특허에 의해 개시되고 그 내용에 기반하는 나선형 디자인에 대해서, 나선형 코일에서 고주파 전류는 윈도우에 가까운 플라즈마 부분에서 토로이드 (torroidal) 형태의 자계 영역을 만들도록 분포되고, 그 곳에서 가스는 파워를 흡수하여, 플라즈마로 여기된다. 1.0내지 10mTorr의 범위의 저압에서, 링 (ring) 형태의 영역으로부터 플라즈마의 확산은 챔버의 중앙부 및 외주부에서 시료의 바로 위에 플라즈마 밀도의 피크 (peak) 를 만들고, 시료를 처리하는 이온 및 전자의 피크 밀도는 시료의 중앙 라인 및 시료의 외주부에 근접한다. 10내지 100mTorr의 중간의 압력 범위에서, 플라즈마에서의 전자, 이온 및 중성자의 가스 위상 (phase) 충돌은 트로이드 영역 밖으로 플라즈마로 대전된 입자의 실질적인 확산을 막는다. 결과적으로, 시료의 링과 같은 영역에서는 비교적 높은 플라즈마 플럭스 (flux)가 존재하지만, 시료의 중앙부나 외주부에서는 낮은 플라즈마 플럭스가 존재한다.
이러한 다른 동작 조건들은 링과 링의 내부 및 외부의 체적 사이에서 상당히 큰 플라즈마 플럭스 (예컨대, 플라즈마 밀도) 편차를 초래하고, 시료 상에 입사하는 (incident) 플라즈마 플럭스의 상당한 표준 편차를 초래한다. 시료 상에 입사하는 플라즈마 플럭스의 단위는 Angstroms/minute 로 시료의 에칭 속도이다. Ogle 형태 코일의 에칭 속도 균일성 (uniformity) 의 표준 편차는 일반적으로 3.0% 이상이다. 시료 상에 입사하는 플라즈마 플럭스의 상당한 표준 편차는 비균질한 시료 처리를 야기하는 경향이 있으며, 예를 들어, 시료의 다른 부분들이 다른 정도로 에칭되고/에칭되거나, 시료 상에 증착되는 분자의 양이 다르게 된다.
많은 코일들은 플라즈마의 균일성을 향상시키도록 디자인되어 왔다. 네덜란드 등에서 1998, 6, 22일 등록되고, 일반 양도된 미국특허 제 5,759,280 호는 상업적 실시예에서 12“직경을 가지는 코일이 14.0 inch 원형 직경의 내부 벽을 가지는 진공 챔버와 결합하여 동작되는 코일을 개시하였다. 그 코일은 14.7 inch 직경 및 0.8 inch 균일한 두께를 가지는 수정 (quarz) 윈도우를 거쳐 챔버 내부로 자계 및 전계를 인가한다. 200mm 직경을 가지는 원형 반도체 웨이퍼 시료는 윈도우의 하면에 약 4.7" 밑의 시료 홀더 상에 위치하여, 각 시료의 중심은 코일의 중심 라인에 일치한다.
'280 특허의 코일은 '458 특허의 코일보다 시료에 걸쳐서 상당히 작은 플라즈마 플럭스의 편차를 만든다. 5 miliTorr 에서 동작하는 챔버 내에서 200mm 웨이퍼 상에 '280 특허의 코일에 의해 생성되는 플라즈마 플럭스로부터 기인하는 에칭 속도 균일성의 표준 편차는 약 2.0% 이며, 동일한 조건에서 동작하는 '458 특허의 코일에 대해서는 약 3.0% 의 표준 편차의 상당한 향상이 있었다. '280 특허의 코일은, 시료 중심에서의 플라즈마 밀도가 시료의 중간부에서 보다 상당히 크게 되도록 자계를 일으키고, 차례로 시료의 주변부에서의 플라즈마 밀도를 초과한다. '280 특허의 코일에 대한 챔버의 다른 부분에서의 플라즈마 밀도 편차들은, 보다 낮은 표준 편차를 만드는 것과 동일한 동작 조건에서, '458 특허의 코일의 편차들 보다 매우 작다.
300mm 직경을 가지는 원형의 반도체 웨이퍼의 출현과 함께, 200mm 와 300mm 직경을 가지는 원형 반도체 웨이퍼의 플라즈마 처리에 동일한 진공 챔버를 사용하는 것이 제안되어 왔다. 도 1은 양 직경 모두를 가지는 웨이퍼를 처리하는데 사용될 수 있는 프로세서를 나타낸 도면이다. 도 1에 예시되어 있는 형태의 프로세서들은 동일한 프로세서가 양 직경 모두에 대해 다른 때에 사용될 수 있거나, 동일한 형상으로 이루어지는 챔버들을 가지는 프로세서들이 200mm 및 300mm 의 직경을 가지는 웨이퍼를 각각 별개로 처리하는데 사용될 수 있는 것과 같다.
도 1의 진공 플라즈마 시료 프로세서는 20"의 내부 직경을 가지는 접지 금속 벽 (12) 을 포함하는 실린더와 같은 형태의 챔버 (10) 와, 금속 베이스 플레이트 (14) 및 중심부부터 외주부까지 동일한 두께와 챔버 (10) 의 내부 직경을 초과하는 직경을 가지는 유전체 윈도우 구조물 (19) 로 이루어지는 원형의 상부 플레이트 구조물 (18) 을 포함함으로써, 그 윈도우는 벽 (12) 의 상부 에지를 지지한다. 진공 챔버 (10) 의 밀폐는 종래의 개스킷 (gasket, 미도시) 에 의해 이루어진다. 도 1의 프로세서는 일반적으로 원형의 반도체 웨이퍼 (예컨대, 기판) 를 에칭하거나 그러한 기판에 분자를 증착하는데 사용된다.
플라즈마 상태로 여기될 수 있도록 알맞게 이온화될 수 있는 가스는 윈도우 (19) 의 포트 (20) 를 거쳐 가스 소스 (미도시) 로부터 챔버 (10) 의 내부로 공급된다. 챔버 (10) 의 내부는 베이스 플레이트 (14) 의 포트 (22) 로 연결된 진공 펌프 (미도시) 에 의해 압력이 1-100 miliTorr의 범위에서 변할 수 있는 진공 상태로 유지된다.
Ogle '458 특허에서 개시된 코일에 의해 여기되는 플라즈마보다 상당히 균일한 밀도를 가지는 플라즈마를 제공하도록 챔버 내의 가스는 적절한 전기적 소스에 의해 여기된다. 전기적 소스는 정사각형의 횡단면 및 속이 빈 내부를 가지는 실질적으로 평면인 금속 코일 (24) 을 포함한다. 코일(24)은 일반적으로 직사각형의 구리관 (tubing) 으로 이루어진다. 코일 (24) 은 윈도우 (19) 위에 가깝게 탑재되고, 전형적으로 13.56 MHz의 고정된 주파수를 가지며 일반적으로 고정된 진폭의 포락선 (envelope) 을 가지는 고주파 파워 소스 (26) 에 의해 여기된다. 코일 (24) 에 전류는 윈도우 (19) 근방의 챔버 (10) 에서 챔버 내의 이온화될 수 있는 가스를 플라즈마로 여기하기에 충분히 큰 자계 플럭스를 발생시킨다.
고주파 소스 (26) 의 출력 단자와 코일 (24) 의 여기 단자와의 사이에 연결된 임피던스 정합 네트워크 (28) 는 고주파 소스의 출력을 코일에 연결시킨다. 임피던스 정합 네트워크 (28) 는 코일 (24) 및 코일에 의해 구동되는 플라즈마 로드를 포함하는 로드와 소스 (26) 와의 사이에 임피던스 정합을 이루도록 공지된 방법으로 콘트롤러 (미도시) 에 의해 조절되는 가변 리액턴스 (variable reactance; 미도시) 를 포함한다.
200mm 또는 300mm의 직경을 가질 수 있는 원형의 시료 (32) 를 챔버 (10) 내에서 원형의 시료 고정대 (예컨대, 척(chuck) 또는 플래튼(platen)) 의 표면에 고정되게 탑재한다. 시료 (32) 를 지지하는 척 (30) 의 표면은 윈도우 (19) 의 표면에 평행하다. 일반적으로 정전 (electro static) 형태인 척 (chuck; 30) 은 챔버 (10) 내에서 특정 시간에 처리되는 시료의 직경에 따라 좌우되는 2개의 다른 직경 중에 하나를 가진다. DC전원 (미도시) 의 DC전위를 척의 하나 이상의 전극 (미도시) 에 인가함으로써 시료 (32) 는 일반적으로 척 (30) 의 표면에 정전기적으로 고정된다.
고주파 소스 (31) 는 일정한 진폭의 포락선을 가지는 고주파 전압을 가변 리액턴스 (미도시) 를 포함하는 임피던스 정합 네트워크 (33) 에 공급한다. 정합 네트워크 (33) 는 소스 (31) 의 출력을 척 (30) 의 전극에 연결한다. 콘트롤러 (미도시) 는 정합 네트워크 (33) 의 가변 리액턴스를 제어하여, 소스 (31) 의 임피던스를 척 (30) 의 전극에 연결된 로드 임피던스에 정합시킨다. 전극에 연결된 로드는 주로 챔버 (10) 내의 플라즈마이다. 잘 알려진 바와 같이, 소스 (31) 가 척 (30) 의 전극에 인가하는 고주파 전압은 시료 (32) 상에 DC 바이어스를 만들도록 플라즈마에서 전하 입자들과 상호작용한다.
코일이 놓인 정사각형 횡단면을 가지는 금속 튜브 또는 실드 (34) 는 평면 코일 (24) 을 둘러싸고 상단 플레이트 (18) 위로 연장된다. 실드 (34) 는 주위 환경으로부터 코일 (24) 에서 시작되는 전자계 (electromagnetic field) 를 분리시킨다. 실드 (34) 와 코일 (24) 의 외주영역과의 사이에 거리는 코일 (24) 의 외주영역에 의해 발생되는 자계를 실드 (34) 가 상당히 흡수하는 것을 막기에 충분하다.
코일 (24) 의 외부 직경에 비례하는 실린더 형태인 챔버 (10) 의 직경은 코일의 외주영역 (peripheral region) 에 의해 발생되는 자계를 챔버 벽 (12) 이 상당히 흡수하는 것을 방지하기에 충분히 크다. 유전체 윈도우 구조물 (19) 의 직경은 챔버 (10) 의 전체 상부면이 유전체 윈도우 구조물 (19) 로 이루어지는 것과 같은 정도로 챔버 (10) 의 내부 직경보다 상당히 크다.
시료 (32) 의 처리된 표면과 유전체 윈도우 구조물 (19) 의 하부면과의 사이에 거리는 시료의 노광되고, 처리된 표면 상에 가장 균일한 플라즈마 플럭스를 제공하도록 선택된다. 일반적으로, 시료의 처리된 표면과 유전체 윈도우의 하부와의 사이에 거리는 챔버 (10) 의 직경의 대략 0.3내지 0.4배이다. 챔버 (12) 의 내부 직경은 20"이고, '280 특허의 종래 기술 형태를 가지는 코일 (24) 의 직경은 200mm 직경 웨이퍼에 대해 13"이며, 실드 (34) 는 각 면에 23 1/2"의 길이를 가지고, 시료의 처리된 표면과 유전체 윈도우의 하부와의 사이에 거리는 6.0"이다.
평면 코일 (24) 은 전송선의 기능을 하여, 코일의 길이에 따른 정상파 패턴을 만든다. 정상파 패턴은 코일의 길이에 따라 고주파 (r.f.) 전압 및 전류의 크기에 변동을 일으킨다. 이들 고주파 전류의 크기에 대한 코일에 의해 발생되는 자속 (magnetic flux) 의 의존관계는 코일의 다른 부분의 바로 밑에 챔버 (10) 의 다른 부분들에서 생성되는 플라즈마의 양을 다르게 한다. 평면 코일 (24) 에서 고주파 전류의 전송선 작용은 중앙 코일 세그먼트에 비하여 주변 코일 세그먼트에 의해 발생되는 자속의 양을 증가시킨다. 이러한 결과는 최대 고주파 전류의 영역이 주변 코일 세그먼트 상에 존재하도록 고주파로 코일 (24) 을 여기시킴으로써 달성될 수 있다.
도 2 에 예시되어 있는 바와 같이, '280 특허의 형태를 가지는 평면 코일 (24) 은 내부에 실질적으로 반원형인 루프 (40, 42) 와 실질적으로 원형인 외주 세그먼트 (46, 48) 와 실질적으로 원형인 중간 세그먼트 (44) 를 포함한다. 각각의 루프 (40, 42) 는 거의 1/2 턴인 코일 (24) 을 형성하는 반면에, 각각의 루프 (44, 46 및 48) 는 실질적으로 완전한 턴을 형성한다. 완전한 턴 및 1/2 턴들은 서로 직렬로 연결된다. 웨이퍼가 척 (30) 위에 고정되었을 때, 모든 세그먼트 (40, 42, 44, 46 및 48) 는 챔버 (10) 의 중심 축 및 웨이퍼 (32) 의 중심에 차례로 일치하는 중심 코일 축 (50) 과 같은 축을 가진다. 서로 맞은 편에 위치한 여기 단자들 (52 및 54) 은, 코일 (24) 의 중심부에서, 정합 네트워크 (28) 를 거친 고주파 소스 (26) 의 반대편 단자와 다른 전극이 접지되어 있는 커패시터 (80) 의 일 전극에 리드 (48 및 56) 에 의해 각각 연결된다. 단자 (52) 의 반대편의 루프 (40) 의 끝에서, 단자 (60) 는 코일 (24) 의 면에 약간 높은 영역에 위치하는 금속 스트랩에 의해서 외부 루프 세그먼트 (48) 의 단자 (66) 에 연결된다. 인접한 세그먼트 (40, 42, 44, 46 및 48) 사이에 간격 및 스트랩 (64)과 코일 (24) 의 나머지와의 사이에 간격은 충분히 커서 그들 사이에 아크 (arcing) 를 방지한다. 세그먼트 (40, 42, 44, 46 및 48) 의 외부 에지의 반경은 각각 2", 2", 3.5", 5.5" 및 6.5"이다.
세그먼트 (48) 는 단자 (66) 로부터 360°보다 조금 작은 제2 단자 (68) 를 가진다. 단자 (68) 는 스트랩 (72) 을 거쳐 루프 세그먼트 (46) 의 단자 (70) 에 연결된다. 거의 360°정도의 각을 가지는 루프 (46) 는 방사상으로 주변을 둘러싸게 연결된 스트랩 (78) 을 거쳐 루프 (44) 의 단자 (76) 에 연결되는 제 2 단자 (74) 를 가진다. 거의 360°정도의 각을 가지는 루프 (44) 는 단자 (54) 의 반대편의 세그먼트 (42) 의 끝에서 방사상으로 주변을 둘러싸게 연장된 스트랩 (82) 에 의해 연결되는 제 2 단자 (80) 를 가진다.
용량성 임피던스 (Zcap = 1/(j2πfC), j = √-1, f 는 고주파 소스 (26) 의 주파수, C 는 커패시터 (30) 의 커패시턴스) 를 가지는 커패시터 (80) 는 위상을 이동시키고, 따라서 코일 (24) 의 전체 길이에 걸쳐 전압 및 전류 분포의 위치를 변경시킨다. 전압 및 전류 분포가 코일 (24) 에서 변경됨으로써, 그 코일은 '498 특허에서 개시된 Ogle 형태의 코일의 에너지 공급으로부터 기인한 플럭스 보다 상당히 균일한 플라즈마 플럭스를 시료 (32) 의 처리된 표면 상에 제공하는 고주파 전계 및 자계를 만든다.
코일 (24) 의 전압 및 전류는 커패시터 (80) 의 값을 선택하여 분포시킴으로써, 코일 단자 (54) 에서의 피크-피크 고주파 전류는 최소값으로, 코일 단자 (52) 에서의 피크-피크 고주파 전류와 같게 된다. 이 조건에서, 코일은 단자 (52, 54) 에서 반대 극성의 최대 피크-피크 고주파 전압을 가지고, 코일의 최대 고주파 전류는 전도성 스트랩 (strap, 72) 의 근처에서 발생한다. 코일에서 고주파 전압 및 전류의 분포는 아래의 식,
Vpkpk (x) = V0 pkpkcos[β(x + x°)] 및,
Ipkpk (x) = I0 pkpksin[β(x + x°)]
에 의해 근사될 수 있다.
여기서, x 는 코일의 단자 (54) 로부터 측정되는 선형 거리이고, β 는 광속 (c) 에 의해 나누어지는 고주파 소스 (26) 의 각 주파수 (예컨대, 2πf) 이며, x°는 커패시터 (80) 의 값에 의해 결정되는 0으로부터의 오프셋이고, V0 pkpk 및 I0 pkpk 는 각각 코일에서 고주파 피크-피크 전압과 전류의 최대값이다. 커패시터 (80) 의 값은 x0 가 코일에서 흐르는 고주파 전류의 파장 (λ=c/f) 의 약 0.15배가 되도록 선택한다.
코일 (24) 의 외주영역은 코일의 중심영역보다 더 큰 자속을 만드는데, 피크-피크 고주파 전류의 크기가 중앙 세그먼트의 피크-피크 전류의 크기에 비하여 코일의 외주 세그먼트에서 더 크기 때문이다. 피크-피크 고주파 전류 진폭의 최대값은 실질적으로 원형인 루프 세그먼트 (46) 에서 발생한다. 인접한 루프 세그먼트 (44, 48) 에서와, 루프 세그먼트 (46) 에서와, 루프 세그먼트 (44, 46, 48) 의 서로 간의 간격에서의 피크-피크 고주파 전류의 진폭들은 이들 3개 루프 세그먼트에서의 자속들을 윈도우 (19) 바로 아래에서 비교적 넓은 각 영역 상에서 최대 값을 가지는 전체 자속 밀도를 제공하도록 결합한 것과 같다. 고리 (annular) 모양의 영역은 루프 세그먼트 (46 및 48) 의 사이로부터 중간 세그먼트 (44) 와 내부 세그먼트 (40 및 42) 와의 사이로 연장된다.
코일의 다른 부분에서 흐르는 고주파 전류 크기의 변동은 공간적으로 평균되어 Ogle '498 특허의 코일에 의해 이루어지는 것 보다 균일한 플라즈마가 웨이퍼 (32) 상에 입사되도록 돕는다. 이들 다른 전류값을 코일의 다른 부분에서 공간적으로 평균하는 것은, 특히 코일 외주부 근처의 코일 세그먼트내의 높은 고주파 전류의 영역에서, 플라즈마 밀도의 실질적인 비-방사상 비대칭을 방지한다고 이전부터 여겨져 왔다. 총 자속은 또한 Ogle 특허의 코일에 대한 경우보다 각 (angular) 좌표 θ 의 함수로서 상당히 일정하다 (θ 는 코일 중심점 (50) 을 통해 연장되는 기준각 (reference angle) 에 대하여 코일 주변에 대한 각을 나타낸다. 예를 들어, 기준간 중심점 (50) 의 좌측으로 도 2 에서 수평으로 연장된다.).
특정 좌표값 (θ) 에 따라 일정한 공간적으로 평균된 자속은 Ogle '458 특허에서 개시된 코일로부터 발생하는 플라즈마의 경우보다 θ 를 따라 보다 방사상으로 대칭인 플라즈마를 만든다. 실질적으로 반원형이고 동일한 반경을 가지는 2개의 세그먼트 (40, 42) 에서, 피크-피크 고주파 전류의 진폭은 다른 세그먼트들에서 전류의 진폭보다 상당히 작다. 세그먼트 (40, 42) 가 다른 세그먼트 (44, 46 및 48) 로부터 발생된 자속과 공간적으로 평균되는 충분한 자속들을 발생시킴으로써, 챔버의 직경에 걸쳐 시료 (32) 의 처리된 표면의 수준에서 발생되는 플라즈마 플럭스는 Ogle 특허의 코일에 의해 달성된 것보다 상당히 균일하다.
평면 코일 (24) 의 다른 부분에서 (예를 들어, 동일한 각좌표 위치 (θ) 에서 루프 세그먼트 (46, 48) 부분들 사이에서) 의 전압들의 플라즈마에 정전 (예컨대, 용량성) 연결 (coupling) 은 발생된 플라즈마 플럭스의 균일성에 영향을 준다. 플라즈마에 이들 전압의 용량성 연결은, 플라즈마와 코일을 분리하는 윈도우 (19) 의 두께 및 유전체 물질에 좌우될 뿐만 아니라, 코일 세그먼트에서 발생하는 피크-피크 전압의 크기에 좌우된다. 고주파 전압에 의해 만들어지는 용량성 전류의 영향은 가장 높은 고주파 피크-피크 전압이 단자 (52, 54) 에 발생하도록 함으로써 최소화된다. 코일 (24) 의 형상과 커패시터 (80) 의 값의 적절한 선택은 가장 높은 고주파 피크-피크 전압이 단자 (52, 54) 에서 발생하도록 한다. 평면 코일 (24) 의 고주파 여기는 Ogle '458 특허의 코일로부터 야기되는 것보다는 시료 (32) 에 걸쳐 아주 완전하게 균일한 플럭스를 가지는 실질적으로 평면인 플라즈마를 만든다.
집적회로의 크기가 점점 작아짐에 따라서, 도 2 와 함께 설명된 코일에 의해 만들어지는 200mm 웨이퍼 상에 입사하는 플라즈마의 균일성이 자주 불충분해진다는 것을 발견하였다. 플라즈마가 앞에서 설명된 직경 13 inch의 코일에 의해 여기되는 때, 도 1 의 프로세서에 의해 형성된 200mm 웨이퍼 상에는 비대칭적인 직경의 플라즈마 플럭스 분포가 존재한다. 상기 비대칭은 200mm 반도체 웨이퍼 상에 형성된 0.18 ㎛ 크기를 가지는 반도체 디바이스에 나쁜 영향을 주기에 충분하다. 특히, 웨이퍼가 도 1에서 기술된 프로세서에서 약 20 mTorr의 진공에서 에칭되고, 동시에 상기 프로세서 내의 가스가 13.56 MHz의 고주파 소스 (26) 에 연결되어 있는 도 2 의 코일에 의해 플라즈마로 여기될 때, 원형의 200mm 폴리실리콘 웨이퍼 (71) 상의 에칭 속도가 영역 (72, 74, 76, 78 및 80) 에 의해서 도 3 에 나타낸 것과 같다는 것을 발견하였다. 웨이퍼 (71) 의 외주부는 도 3 에서 나타낸 포인트 (73) 와 같은 위치이동 노치 (positioning notch) 를 포함한다. 위치이동 장치 (미도시) 는 웨이퍼 (71) 를 챔버 (10) 내에 위치시키고, 상기 노치는 웨이퍼 중심점 (70) 을 통해 연장되는 수직 라인 (도 3의 75) 으로부터 시계방향으로 약 10°만큼 오프셋되었다.
웨이퍼 (71) 의 중심점 (70) 은 2378 Anstroms/minute 의 최대 에칭 속도를 가지는 영역 (72) 에 의해 둘러싸인다. 영역 (72) 은 다소 비대칭이고, 도 3 에 예시된 것과 같이 우측보다 중심점 (70) 의 좌측에 보다 큰 범위를 가진다. 영역 (74) 은 영역 (72) 을 둘러싸며, 2378-2396 Anstroms/minute 사이의 에칭 속도를 가진다. 영역 (74) 은 웨이퍼의 좌측 에지를 따라 약 100°의 호 길이 (arc length) 에 걸쳐지는 웨이퍼 (71) 의 좌측 에지로 연장된다. 영역 (74) 은 또한 영역 (72) 의 우측으로 다소 확장되며, 웨이퍼 내에서 거의 원형의 외주부를 가진다. 중심점 (70) 및 영역 (74) 의 위 아래는 물론, 중심점 (70) 의 우측에 있는 일반적으로 초승달 형태인 영역 (76, 78 및 80) 들은 각각 2398-2418 Anstroms/minute, 2418-2438 Anstroms/minute 및 2438 Anstroms/minute 이상의 범위의 에칭속도를 각각 나타낸다. 영역 (76) 은 웨이퍼 (71) 의 외주부 상에 중심점 (70) 으로부터 위로 약 30° 및 아래로 약 15°인 호 길이를 가진다. 영역 (78) 은 웨이퍼 (71) 의 외주부 상에 중심점 (70) 으로부터 위로 약 15° 및 중심점 (70) 으로부터 아래로 약 20°인 호 길이를 가지고, 동시에 영역 (80) 은 웨이퍼의 우측 에지를 따라 약 170°의 호 길이를 가진다. 일반적으로, 웨이퍼의 에지를 따라 영역 (76) 의 왼쪽 에지로부터 영역 (80) 의 외주부로 에칭 속도의 단조로운 변화가 있다.
웨이퍼 (71) 는 2412 Anstroms/minute의 평균적인 속도를 가지며, 1 시그마의 표준편차에서 1.4% 의 비-균일성을 가진다. 0.18㎛ 보다 큰 크기를 가지는 종래의 200mm 웨이퍼의 처리, 예를 들면, 그러한 웨이퍼로부터 물질을 에칭하거나 상기 웨이퍼에 물질을 증착하는 처리에서는 이 정도의 높은 균일성이면 충분하였다. 그러나, 0.18㎛ 보다 더 작은 크기를 만드는 집적회로의 발전에 의해, 도 2 의 코일에 의해 이루어진 도 3 에서 예시한 균일성으로는 항상 충분하지는 않다.
도 3 의 분석은 영역 (72, 74) 은 물론, 중심점 (70) 의 우측의 모든 영역 (76, 78 및 80) 에 연관되는 플라즈마 밀도의 비대칭을 보여준다. 영역 (76, 78 및 80) 에 연관되는 플라즈마 밀도 편차를 줄이는 것이 도 2 에서 예시되는 코일에 의해 이루어지는 것보다 플라즈마 밀도 균일성을 매우 큰 정도로 증가시킬 수 있다는 것을 알았다.
따라서, 본 발명의 목적은 원형의 시료 상에 매우 균일한 플라즈마 플럭스 (예컨대, 플라즈마 밀도) 를 얻기 위한 신규하고 개선된 진공 플라즈마 프로세서 및 고주파 플라즈마 여기 코일을 제공하는 것이다.
본 발명의 부가적인 목적은 원형의 시료 상에 매우 균일한 플라즈마 밀도를 얻기 위한 신규하고 개선된 형상을 가지는 코일에 의해 여기되는 고주파 플라즈마를 가지는 신규하고 개선된 진공 플라즈마 프로세서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 1 시그마의 표준 편차에서 1.4% 보다 작은 비-균일성으로 웨이퍼를 에칭할 수 있는 신규하고 개선된 플라즈마 프로세서 및 코일을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 0.18 micron 보다 작은 크기를 가지는 집적회로를 제조하는데 사용하기에 특히 적합한 신규하고 개선된 고주파 여기 코일을 가지는 신규하고 개선된 진공 플라즈마 프로세서를 제공하는 것이다.
본 발명의 부가적인 목적은 동일한 형상이지만 다른 크기를 가지는 시료들이 동일한 프로세서 챔버 또는 동일한 형상을 가지는 챔버들에서 처리될 수 있도록 플라즈마 프로세서를 동작하는 신규하고 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 200mm 및 300mm 직경을 가지는 원형의 반도체 웨이퍼를 동일한 프로세서 챔버 또는 동일한 형상을 가지는 프로세서 챔버 내에서 처리할 수 있도록 플라즈마 프로세서를 동작하는 신규하고 개선된 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일국면에 따라서, 시료 고정대 상에 특정 위치에 놓이도록 만들어진 원형 시료를 위한 진공 플라즈마 프로세서의 이온화될 수 있는 가스에 고주파 플라즈마 여기필드 (excitation field) 를 제공하기 위한 실질적으로 평면인 코일은 (a) 상기 코일의 중심점에 대하여 실질적으로 대칭되게 배치된 복수의 동축 턴과, (b) 상기 코일의 중심점에 대하여 비대칭적으로 배치된 하나 이상의 부가적 턴을 포함한다.
본 발명은 또한 그러한 코일을 포함하는 진공 플라즈마 프로세서에 관한 것이다.
본 발명의 다른 국면은 또 다른 진공 플라즈마 프로세서보다 시료 상에서 매우 균일한 플라즈마 밀도를 얻도록 원형의 시료들을 처리하기 위한 진공 플라즈마 프로세서에 관한 것이다. 또 다른 프로세서는 동심원으로 직렬 연결된 4개의 원형 턴과 고주파 여기 소스에 연결되고 중심으로 놓인 2개의 여기단자를 가지는 실질적으로 평면인 고주파 여기 코일을 포함한다. 상기 프로세서는, 여기된 때, 상기 시료의 제1측 상의 시료 에지의 실질적으로 호형인 길이를 따라 분포되는 플라즈마 밀도가 상기 시료의 제2측 상의 시료 에지의 실질적으로 호형인 길이를 따라 분포되는 플라즈마 밀도와 상당히 달라지도록 시료 상의 플라즈마 밀도 분포가 방사상으로 비대칭되게 한다. 상기 제 1 및 제 2 측 상의 호 길이 (arc length) 는 거의 직경방향으로 서로 마주본다. 상기 프로세서는 (a) 플라즈마에 의해 시료를 처리하기 위한 진공 챔버와, (b) 상기 시료들을 위한 챔버 내의 고정대와, (c) 상기 챔버 내의 가스를 플라즈마로 여기하기 위한 실질적으로 평면인 코일 및 (d) 상기 코일에 에너지를 공급하기 위한 고주파 소스로 구성된다. 상기 코일은 (a) 공통 중심점을 가지는 복수의 원형 동축 턴과, (b) 고주파 소스에 의해 구동되도록 하는 결합을 가지는 중앙 여기단자들과, (c) 상기 플라즈마 밀도의 방사상 비대칭을 상당히 줄여주고, 동일한 조건하에서 동작하는 또 다른 플라즈마 프로세서 보다 상기 시료 상에 매우 균일한 플라즈마 밀도를 제공하도록 다른 턴들과 다른 형상을 가지는 하나 이상의 부가적 턴을 포함한다.
상기 하나 이상의 부가적 턴은 상기 중심점으로부터 다른 간격을 가지는 아치형 부분 (arcuate portion) 을 포함하여, (a) 상기 중심점에 보다 가까운 상기 아치형 부분은 또 다른 프로세서에서 보다 높은 플라즈마 밀도를 가지는 상기 시료의 부분에 정렬되고, (b) 상기 중심점으로부터 보다 먼 아치형 부분은 또 다른 프로세서에서 보다 낮은 플라즈마 밀도를 가지는 상기 시료의 부분에 정렬되는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 부가적 턴은 제 1 및 제 2 아치형 턴을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 부분들은 다른 직경과 다른 복수의 턴의 중심점과 실질적으로 동일한 공통 중심점을 가지는 원의 섹터이다. 본 발명의 모든 실시예에서, 상기 하나 이상의 부가적 턴은 바람직하게는 인접한 턴들과의 접속을 위한 경우를 제외하고는 닫힌 형태를 가진다.
또 다른 실시예에서, 상기 하나 이상의 부가적 턴은 상기 또 다른 프로세서에 의해 처리되는 동안에, 상당히 낮은 플라즈마 밀도를 가지는 상기 시료 측을 향해 상기 공통 중심점으로부터 옮겨진 중심을 가지는 원의 형태를 가진다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 코일은 오직 4 개의 턴을 가지고, 그 중 3 개는 상기 복수의 턴이며, 오직 하나만이 상기 하나 이상의 부가적 턴이다. 상기 부가적 턴은 가장 큰 반경 및 두 번째로 작은 반경을 가지는 복수의 턴들 사이에 놓인다. 상기 여기단자들은 가장 작은 반경을 가지는 상기 턴 위에 놓인다. 상기 중심점으로부터 단계적으로 커지는 간격을 가지는 상기 턴들은 서로 직접 연결되는 동시에, 상기 가장 큰 반경 및 가장 작은 반경을 가지는 상기 턴들도 서로 직접 연결된다.
또 다른 실시예에서, 상기 하나 이상의 부가적 턴은 (a) 상기 코일 중심점에 일치하는 중심을 가지는 원의 섹터인 제 1 부분과, (b) 상기 제 1 부분의 제 1 단부로부터 거의 직선으로 연장된 제 2 부분 및 (c) 상기 제 1 부분의 제 2 단부로부터 거의 직선으로 연장된 제 3 부분을 포함한다. 상기 제 1 부분은 바람직하게는 상기 고주파 소스에 연결되는 제 3 및 제 4 단부를 각각 가지는 첫 번째 및 두 번째 세그먼트로 분리된다.
그러한 코일은 바람직하게는 제 1 및 제 2 부가적 턴들을 포함한다. 상기 제 1 부가적 턴은 상기 제 2 부가적 턴보다 상기 코일 중심점에 더 가깝다. 상기 하나 이상의 부가적 턴들 양쪽 모두는 앞에서 설명된 형태를 가진다. 상기 부가적 턴 양쪽 모두의 원의 섹터는 아치형으로 정렬된다. 상기 부가적 턴 양쪽 모두의 직선 부분은 서로에게 실질적으로 평행하게 연장된다. 상기 제 1 및 제 2 부가적 턴들은 상기 코일 중심점에 가장 가까운 상기 코일의 턴이다.
본 발명의 부가적인 국면은 다른 제 1 및 제 2 외주길이 (peripheral length) 와, 동일한 진공 플라즈마 처리 챔버 또는 동일한 형상을 가지는 진공 플라즈마 처리 챔버에서 기하학적으로 비슷한 형태를 가지는 시료를 처리하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 제 1 및 제 2 외주길이를 가지는 상기 시료들이 상기 챔버 또는 챔버들 내에서 각각 처리되고 있는 동안에, 상기 챔버 또는 챔버들을 진공으로 하고, 고주파 에너지는 상기 가스를 프로세싱 플라즈마로 여기시키는 코일에 제공되는 동시에, 상기 제 1 및 제 2의 다른 외주 치수를 가지는 고주파 플라즈마 여기 코일이 상기 챔버 또는 챔버들 내의 이온화될 수 있는 가스에 연결되도록 하는 단계들을 포함한다. 상기 제 1 주변 길이는 제 2 주변 길이를 초과하고, 상기 제 1 주변 치수가 상기 제 2 주변 치수보다 크다.
바람직하게는 상기 시료들은 원형이고, 상기 각 코일들은 상기 원형의 시료의 중심점에 정렬된 중심점을 가지는 실질적으로 원형인 복수의 동축 턴을 포함하며, 상기 각 코일들은 상기 코일 중심점에 대하여 비대칭인 하나 이상의 턴을 포함한다.
본 발명의 상기의 보다 부가적인 목적, 특징 및 이점들은 특히 첨부한 도면과 함께 아래의 몇 개의 특정 실시예의 설명들을 고려하면 보다 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명의 개량된 코일에 대해 적용할 수 있는 진공 플라즈마 프로세서의 개략도이다.
도 2 는 앞서 언급하였던 Holland 등의 특허에서 기술된 것과 실질적으로 동일한 형태를 가지는 코일의 상부도이다.
도 3 은 도 2 의 코일을 가지는 도 1의 프로세서에서 처리되는 웨이퍼의 에칭 속도 (rates) 의 상부도이다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직경 200mm 웨이퍼를 처리하는데 이용하는 코일의 개략적인 상부도이다.
도 5 는 도 4 에서 개략적으로 예시된 코일의 상부도이다.
도 6 은 도 4 및 5 의 코일을 가지는 도 1 의 프로세서에서 처리되는 웨이퍼의 에칭 속도의 상부도이다.
도 7 은 직경 300mm 웨이퍼가 처리되고 있을 때, 도 1 의 프로세서에서 이용되는 코일의 상부도이다.
도 8 은 본 발명에 따른 코일의 또 따른 실시예의 개략적인 상부도이다.
도 2 의 코일 대신에 도 1 의 프로세서에서 사용되는 도 4 및 5 의 코일은 13 inch 외부 직경을 가지고, 중심점 (50), 실질적으로 반원형인 턴 세그먼트 (40, 42), 거의 원형인 턴 (44) 및 거의 원형인 턴 (48) 을 포함한다는 점에서 도 2 의 코일과 매우 유사하게 구성된다. 세그먼트 (40, 42) 가 중심점에 가장 가까이 놓이도록, 각각의 세그먼트 (40, 42, 44 및 48) 는 중심점 (50) 의 반경 상에 놓인다. 턴 (44) 은 세그먼트 (40, 42) 의 반경보다 더 큰 반경에 놓이고, 턴 (48) 은 코일의 다른 부분보다 중심점 (5O) 으로부터 가장 멀리 놓인다. 여기 단자들 (52, 54) 은 세그먼트 (40, 42) 의 제 1 단들에 각각 위치하고, 바람직하게는 세그먼트 (40, 42) 및 코일의 턴들과 동일한 물질 (일반적으로 구리) 로 만들어지고, 방사상으로 주변을 둘러싸게 연장된 금속 스트럿 (strut; 64 , 82) 에 의해서, 세그먼트 (40, 42) 의 제 2 단들 (60, 62) 은 종점 (66, 81) 또는 턴 (48, 44) 의 단자들에 각각 연결된다.
도 2 및 4 의 코일 사이에 주요한 차이점은 도 4 의 코일은 아치형 (arcuate) 의 세그먼트 (184, 185 및 186) 를 포함하는 비대칭형 턴 (182) 을 포함하는 것이다. 세그먼트 (184, 185) 는 중심점 (50) 으로부터 동일한 반경을 따라 놓이는 반면, 세그먼트 (186) 는 세그먼트 (184, 185) 보다 중심점 (50) 에 가까운 반경 상에 놓인다. 바꿔 말하면, 세그먼트 (184, 185) 는 중심점 (50) 으로부터 제 1 반경에 의해 정해지는 호 (arc) 를 따라 놓이고, 세그먼트 (186) 는 중심점 (50) 으로부터 제 2 반경에 의해 정해지는 호를 따라 놓이며, 제 2 반경은 제 1 반경보다 작다. 바람직한 실시예에서, 세그먼트 (184, 185) 의 외부 에지들은 중심점 (50) 으로부터 5.5" (12.38cm) 반경 상에 놓이고, 세그먼트 (186) 의 외부 에지는 중심점 (50) 으로부터 4.5" (11.25cm) 반경 상에 놓인다. 세그먼트 (40, 42) 및 턴 (44, 48) 의 반경은 도 2 의 코일의 반경과 동일하다. 세그먼트 (40, 42) 의 외부 에지는 중심점 (50) 으로부터 반경 2" (5.08cm) 상에 놓이고, 턴 (44, 48) 의 외부 에지는 중심점 (50) 으로부터 반경 3.5" (8.75cm) 및 6.5" (16.25cm) 상에 각각 놓인다. 도 4 및 5 의 코일의 모든 세그먼트로부터 윈도우 바로 아래의 프로세서 내부의 영역까지 용량성 연결 (capacitive coupling) 이 실질적으로 동일하도록, 턴 (44, 48) 은 물론 세그먼트 (40, 42, 184, 185 및 186) 는 실질적으로 동일 평면상에 놓고, 그것들의 하부면들은 도 1 의 프로세서의 유전체 윈도우 (19) 의 상부면으로부터 균일한 간격으로 배치되거나, 인접하게 놓인다.
세그먼트 (186) 의 반대측 단 (190) 은, 방사상으로 주변을 둘러싸게 연장된 금속 스트럿 (strut; 88, 90) 에 의해서, 세그먼트 (184, 185) 의 단부 (192, 194) 에 각각 연결된다. 세그먼트 (184, 185 및 186) 는 대략 60°,160°및 130°범위의 아치를 가진다. 웨이퍼 노치 (notch) 가 세그먼트 (42, 44) 의 단부에서 중심점 (50) 을 교차하는 수직선으로부터 시계방향으로 10°정도 오프셋되고, 여기단자 (52, 54) 로부터 같은 거리에 놓이도록, 도 1 의 챔버에서 처리되는 웨이퍼는 도 4 및 5 의 코일에 대해 적절한 위치에 놓인다. 금속 스트럿 (78) 은 스트럿 (88) 의 반대측인 세그먼트 (184) 의 단부 (74) 를 내부 세그먼트 (40) 에 연결되지 않은 외부 턴 (48) 의 단부에 연결시키고, 금속 스트럿 (72) 은 턴 (44) 의 단부와 세그먼트 (85) 의 단부를 서로 연결시킨다.
도 4 및 5 의 코일이 도 1 의 프로세서에서 윈도우 (19) 위에 위치할 때, 웨이퍼 (71) 와 동일한 위치의 정전형 척 (chuck, 30) 상에 탑재된 200mm 웨이퍼 (93) 의 에칭 속도는 도 6 의 영역 (94, 96, 98, 100, 102, 104 및 106) 에 의해 나타나 있다. 도 5 의 웨이퍼 (93) 가 도 4 및 5 의 코일에 의한 여기로부터 발생한 플라즈마에 반응하는 것을 제외하고는, 웨이퍼 (93) 는 도 3 의 웨이퍼 (71) 와 동일한 조건에서 동일한 챔버내에서 에칭된다. 한편, 도 3 의 에칭 패턴은 도 2 에 예시되는 코일의 고주파 여기의 결과로서 생긴 것이다. 도 5 의 웨이퍼에서의 위치이동 노치 (95) 는 코일 중심점 (50) 에 수직으로 정렬되는 웨이퍼 중심점 (92) 에서 수직으로 확장된 도 6 에서의 라인으로부터 시계방향으로 10° 오프셋 되도록, 동일한 에천트 (etchant) 가 사용되었고, 웨이퍼가 동일한 위치에 놓였다.
도 6 에 예시된 것과 같이, 웨이퍼 (93) 의 평균 에칭 속도는 2486 Angstroms/minute이었고, 1 시그마의 표준편차에서 0.8% 의 비-균일함을 가진다. 중심점 (92) 을 둘러싸는 영역 (94) 은 2467 Angstroms/minute 이하의 에칭 속도를 가지며, 영역 (94) 을 둘러싸고, 중심점 (92) 의 오른쪽으로 확장된 영역 (96) 은 2467-2477 Angstroms/minute 범위의 에칭 속도를 가진다. 약 180°의 호 (arc) 길이에 걸쳐 영역 (96) 을 둘러싸고 웨이퍼 (93) 의 외주부의 상당 부분을 따라 연장된 영역 (100) 은 2477- 2487 Angstroms/minute 범위의 에칭 속도를 가진다. 웨이퍼의 좌측 위의 사분면에 위치하고 약 20°의 호길이에 걸쳐 웨이퍼 외주부를 따라 연장된 영역 (98) 은 영역 (96) 과 동일한 범위의 에칭 속도를 가진다. 2487 Angstroms/minute를 초과하는 에칭 속도를 가지는 영역 (102, 104 및 106) 은 웨이퍼 (93) 의 일정한 외주 부분을 따라 작은 영역을 차지하고, 영역 (102) 은 웨이퍼 에지의 우측 아래의 사분면을 따라 대개 70°정도로 연장되고, 영역 (104) 은 대개 웨이퍼 우측 위의 사분면의 약 60°정도를 따라 연장되고, 영역 (106) 은 중심점 (92) 의 좌측에 웨이퍼의 에지를 따라 약 10° 연장된다.
도 4 및 5 의 코일은, 도 2 의 코일이 웨이퍼 (71) 상에 플라즈마 밀도를 만들도록 결합된 이전의 메커니즘과 거의 동일한 메커니즘에 의해서, 웨이퍼 (93) 상에 플라즈마 밀도를 만든다. 웨이퍼 (71) 에 비하여 웨이퍼 (93) 를 에칭하는 더 큰 플라즈마 밀도 균일성은 도 3 의 비대칭 영역 (72-80) 에 기반하는 도 4 및 5 의 코일의 형상을 조절함으로써 이루어질 수 있다.
도 3 및 6 을 비교함으로써, 도 3 의 웨이퍼 (71) 의 영역 (76, 78 및 80) 에 존재하는 에칭 속도의 비대칭이 도 6 의 웨이퍼 (93) 의 에칭 속도에서는 나타나지 않는 것을 알 수 있다. 도 6 의 웨이퍼의 에칭 속도는 도 3 의 웨이퍼의 에칭 속도보다 상당히 균일하고, 영역 (76, 78 및 80) 과 관련되는 비대칭 (skewed, asymmetrical) 특성을 포함하지 않는다. 영역 (100) 은 도 6 의 에칭 속도에서 지배적이며, 웨이퍼 영역의 약 50% 이상에 걸쳐 퍼져있다.
도 1 의 챔버가 300mm 원형 웨이퍼를 처리하는데 사용될 때는, 도 5 의 코일이 도 7 의 코일 (100) 에 의해 대체된다. 도 2 및 5 의 코일들과 같이, 도 7 의 코일 (100) 은 코일 중심점 (106) 을 중심점으로 가지는 4개의 턴 (101-104) 모두를 포함한다. 내부에서, 분리된 턴 (101) 은 여기단자 (108, 110) 를 각각 포함하고, 정합 네트워크 (도 1의 108) 와 커패시터 (도 1의 80) 의 출력 단자에 각각 연결되는 2 개로 분리된 세그먼트 (112 및 114) 를 포함한다. 스트럿 (116) 은 턴 (101) 의 세그먼트 (112) 를 턴 (102) 의 제 1 단에 연결하고, 스트럿 (118) 은 턴 (102) 의 제 2 단을 턴 (103) 의 제 1 단에 연결하고, 스트럿 (120) 은 턴 (103) 의 제 2 단을 턴 (104) 의 제 1 단에 연결하도록, 방사상으로 주위를 둘러싸게 연장된 스트럿 (116, 118 및 120) 은 턴 (101-104) 의 인접 쌍을 서로 연결한다. 스트럿 (122) 은 턴 (104) 의 제 2 단을 정합 네트워크 (28) 의 출력단자에 연결되지 않은 턴 (101) 의 단부 (112) 에 연결한다.
코일 (100) 의 턴 (101-104) 은 도 2, 4 및 5 에 예시되는 코일의 턴들의 형상과 다른 형상을 가지기 때문에, 도 7 의 코일 (100) 은 도 2, 4 및 5 의 코일과 다르다. 특히, 턴 (103, 104) 은 모두 원형이고, 각각 반경 8" (20.32cm) 과 6.5" (16.41cm) 의 외부 에지를 가진다. 턴 (100, 102) 이 중심점 (106) 에 대하여 비대칭이기 때문에, 코일 (100) 의 턴 (101, 102) 은 도 2, 4 및 5 의 코일의 2 개의 내부 턴과 다르다. 턴 (101) 및 턴 (102) 의 코일 부분 (112, 114) 은 중심점 (106) 에 대하여 외부 반경 2" (5.08cm), 2" (5.08cm) 및 3.75" (9.4cm) 을 각각 가지는 원들의 세그먼트인 부분 (126, 128 및 130) 을 포함한다. 스트럿 (116, 118, 120 및 122) 이 위치한 측과 반대측의 코일 (100) 상에 있는 각 부분 (126, 128 및 130) 은 180°의 호 길이 (arc length) 를 가진다.
도 7 에 예시되어 있는 바와 같이, 코일 (100) 은 서로 직각인 수평 직경 (131) 및 수직 직경 (133) 을 포함한다. 스트럿 (116-120) 은 수직 직경 (133) 에 교차하고, 원형 부분 (126, 128 및 130) 의 단부는 수평 직경 (131) 에 교차한다. 분리된 턴 (101) 의 부분들 (112, 114) 은 수평 직경 (131) 로부터 위로 연장되고 수직 직경 (133) 을 향하여 내부로 다소 연장되는 비교적 직선인 세그먼트 (132, 134) 를 포함한다. 직선인 세그먼트 (132, 134) 는 약 10°정도 수직 직경 (133) 으로부터 오프셋된 중심 라인을 가진다. 세그먼트 (132) 의 끝점의 첨단이 2.25" (6cm) 만큼 수평 직경 (131) 로부터 떨어지고, 그것의 세그먼트 (134) 의 직선 부분은 직경 (131) 보다 3.25" (8.80cm) 위에서 끝나도록, 세그먼트 (132) 는 수평 축 (131) 으로부터 위로 연장된다.
턴 (102) 은 수직 직경 (133) 의 좌우측 상에 직선 세그먼트 (140, 142) 를 포함한다. 각 세그먼트 (140, 142) 는 약 10°의 각도 만큼 수직 직경 (133) 의 안쪽으로 기운다. 따라서, 세그먼트 (140, 142) 는 각각 세그먼트 (136, 138) 에 실질적으로 평행하게 된다. 세그먼트 (142) 의 직선 부분은 수평 직경 (131) 보다 약 3.4" 위의 점에서 끝나고, 세그먼트 (142) 의 직선 부분은 수평 직경 (131) 보다 약 3.5" 위의 점에서 끝난다.
앞에서부터, 코일 (100) 은 2 개의 대칭적인 외부 턴 (103, 104) 및 2 개의 비대칭적인 내부 턴 (101, 102) 을 포함한다. 비대칭 관계는 코일 (100) 이 도 2 의 코일이 보여주는 방사상으로 비대칭인 플럭스 분포의 경향을 극복하도록 하고, 턴 (103, 104) 의 보다 큰 직경은 코일 (100) 이 원형의 300mm 웨이퍼에 걸쳐 실질적으로 균일한 플라즈마 밀도를 만들도록 한다.
도 5 의 코일에서 도 7 의 코일로 코일을 바꾸는 것과 함께, 도 1 의 챔버를 200mm 웨이퍼 프로세서에서 300mm 웨이퍼 프로세서로 바꿈으로서 생기는 다른 중요한 변화는 200mm 및 300mm 시료를 위한 받침대 (pedestal) 를 구성하는 정전형 척의 크기 변화이다. 200mm 웨이퍼를 위한 척에 의해 웨이퍼의 외주부에 인가되는 정전 부착력 (clamping force) 은 300mm 웨이퍼를 제자리에 고정시키기에 충분하지 않기 때문에, 200mm 척은 300mm 웨이퍼에 적합하지 않다. 웨이퍼가 척의 전극을 완전히 덮는 것이 필수적이기 때문에, 300mm 웨이퍼를 위한 정전형 척은 200mm 웨이퍼에 대해서 사용할 수 없다.
도 8 은 도 1 에서 나타낸 형태의 프로세서에서 사용될 수 있는 대칭 및 비대칭 감기 (winding) 를 포함하는 코일의 부가적 실시예의 상부 개략도이다. 도 8 의 코일에서의 턴 (210) 이 도 4 및 5 의 코일에서의 턴 (182) 를 대체하는 점 외에는, 도 8 의 코일은 도 4 의 코일과 비슷한 형태이다. 도 8의 턴 (210) 은 중심점 (50) 의 좌측 위로 이동된 중심점 (212) 을 가지는 실질적으로 원형인 턴이다. 턴 (210) 의 반경은 턴 (44 및 48) 의 반경 사이이고, 바람직하게는 약 5-1/2" 이다. 따라서, 턴 (210) 의 우측에 있는 부분 (216) 은 턴 (44) 의 우측에는 매우 가깝지만, 턴 (48) 의 우측에서는 꽤 멀리 떨어진다. 반대로, 턴 (210) 의 좌측에 있는 부분 (218) 은 턴 (48) 의 좌측에 매우 가깝고, 턴 (44) 의 좌측 위 부분으로부터 상당한 간격이 있다. 턴 (210) 의 좌측 부분 (218) 과 턴 (48) 의 좌측과의 사이에 간격은 에어링 (airing) 을 방지하는데 충분함에 틀림없다.
본 발명의 복수의 특정 실시예를 설명하고 예시하였지만, 첨부된 청구범위에서 정의된 발명의 진정한 사상과 범위로부터 벗어남 없이 특정하게 예시되고 설명된 실시예의 상세는 수정될 수 있음은 분명할 것이다. 예를 들어, 도 8 의 원형 턴 (110) 은 턴 (110) 의 배치와 유사한 배치를 가지는 타원형의 턴이나 도 3 의 플라즈마 밀도 비-균일성을 줄이도록 배치된 닫힌 (인접하는 턴에 연결을 위해 끊어지는 것을 제외하고) 비대칭 구성을 가지는 다른 턴들에 의해 대체될 수 있다.

Claims (43)

  1. 원형의 시료들을 처리하기 위한 진공 플라즈마 프로세서로서,
    플라즈마에 의해 상기 시료들을 처리하는 진공 챔버(chamber);
    상기 챔버 내의 시료 고정대;
    상기 챔버 내에서 이온화될 수 있는 가스를 플라즈마로 여기시키기는 평면 코일; 및
    플라즈마 고주파 (r.f.) 여기 전압을 상기 코일에 인가하는 고주파 소스를 포함하고,
    상기 챔버는 처리 중에 상기 시료들이 상기 시료 고정대 상의 특정 위치에 있도록 배치되며,
    상기 코일은 (a) 상기 코일의 중심점에 대하여 대칭적으로 배치되는 복수의 동축 턴들과 (b) 상기 코일의 중심점에 대하여 비대칭적으로 배치되는 내부 및 외부 표면을 가지는 하나 이상의 부가적 턴을 포함하는, 진공 플라즈마 프로세서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 동축 턴들은 상이한 직경을 가지는 직렬로 연결되는 원형의 턴들이고, 상기 코일은 고주파 소스의 반대측 단자에 연결하기 위해 중심에 위치한 한 쌍의 여기단자 (excitation terminal) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 코일의 중심점으로부터 상이한 간격을 가지는 아치형 (arcuate) 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 제 1 및 제 2 아치형 부분들을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 아치형 부분들은 상이한 반경을 가지고, 복수의 동축 턴들의 중심점과 동일한 공통 중심점을 가지는 원의 섹터인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 동축 턴들이 3 개 존재하고,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 가장 큰 반경과 두 번째로 작은 반경을 가지는 상기 복수의 동축 턴들 사이에 있고, 상기 여기단자들은 가장 작은 반경을 가지는 동축 턴상에 있고, 상기 중심점으로부터 단계적으로 (progressively) 큰 간격을 가지는 턴들이 서로 직접 연결되고, 가장 큰 반경과 가장 작은 반경을 가지는 턴들이 서로 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 첫 번째 및 두 번째의 공간적으로 인접하고 전기적으로 떨어진 상기 하나 이상의 부가적 턴의 단부들 사이에 연속적이고, 상기 하나 이상의 부가적 턴의 내부 및 외부 각각에 첫 번째 및 두 번째로 인접한 턴들에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴의 형태가 상기 코일의 일측을 향하여 상기 코일의 중심점으로부터 옮겨진 중심을 가지는 원인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코일은 오직 4 개의 턴들만을 가지고, 상기 4 개의 턴들 중에서 3 개는 상기 복수의 동축 턴들이며, 상기 4 개의 턴들 중에 오직 1 개만이 상기 하나 이상의 부가적 턴이고, 상기 하나 이상의 부가적 턴은 가장 큰 반경 및 두 번째로 큰 반경을 가지는 상기 복수의 동축 턴들 사이에 있고, 여기단자는 가장 작은 반경을 가지는 상기 동축 턴에 있고, 상기 중심점으로부터 단계적으로 커지는 간격을 가지는 턴들이 서로 직접 연결되며, 가장 큰 반경 및 가장 작은 반경을 가지는 턴들이 서로 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 상기 코일의 중심점과 일치하는 중심을 가지는 원의 섹터인 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 제 1 단으로부터 직선으로 연장되는 제 2 부분 및 상기 제 1 부분의 제 2 단으로부터 직선으로 연장되는 제 3 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 부분은 제 3 단 및 제 4 단을 각각 가지는 첫 번째 세그먼트와 두 번째 세그먼트로 분리되고, 상기 제 3 단 및 제 4 단은 고주파 소스에 연결되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 코일은 제 1 및 제 2 의 상기 하나 이상의 부가적 턴을 포함하고, 상기 제 1 의 하나 이상의 부가적 턴은 상기 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴보다 상기 코일의 중심점에 더 가까우며, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴은 모두 제 9 항에서 정의된 형태를 가지고, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴의 원의 섹터는 아치형으로 정렬되며, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴의 직선부분들은 서로 평행하게 연장되고, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴은 상기 코일의 중심점에 가장 가까운 코일의 턴인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
  12. 시료 고정대 상의 특정 위치에 놓이도록 만들어진 원형 시료를 위한 진공 플라즈마 프로세서의 이온화될 수 있는 가스에 고주파 플라즈마 여기필드를 제공하기 위한 평면 코일로서,
    상기 코일의 중심점에 대하여 대칭되게 배치된 복수의 동축 턴들과, 상기 코일의 중심축에 대하여 비대칭되게 배치된 내부 및 외부 표면들을 가지는 하나 이상의 부가적 턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 동축 턴들은 상이한 직경 및 중심에 위치한 여기단자들을 가지는 직렬로 연결된 원형의 턴들인 것을 특징으로 하는 코일.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 상기 코일의 중심점으로부터 상이한 간격을 가지는 아치형 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 상기 아치형 부분의 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 부분들은 상이한 반경을 가지고, 상기 복수의 동축 턴들의 중심점과 동일한 공통 중심점을 가지는 원의 섹터인 것을 특징으로 하는 코일.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 동축 턴들이 3 개 존재하고,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 가장 큰 반경과 두 번째로 작은 반경을 가지는 상기 복수의 동축 턴들 사이에 있고, 상기 여기단자들은 가장 작은 반경을 가지는 동축 턴 상에 있고, 상기 중심점으로부터 단계적으로 큰 간격을 가지는 턴들이 서로 직접 연결되고, 가장 큰 반경과 가장 작은 반경을 가지는 턴들이 서로 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 코일.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 인접한 턴과의 연결을 위한 것을 제외하고는 닫힌 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 코일.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴의 형태가 상기 코일의 일측을 향하여 상기 코일의 중심점으로부터 옮겨진 중심을 가지는 원인 것을 특징으로 하는 코일.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 동축 턴들이 3 개가 존재하고,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 가장 큰 반경과 두 번째로 작은 반경을 가지는 상기 복수의 동축 턴들 사이에 있고, 상기 여기단자들은 가장 작은 반경을 가지는 동축 턴 상에 있고, 상기 중심점으로부터 단계적으로 큰 간격을 가지는 턴들은 서로 직접 연결되고, 가장 큰 반경과 가장 작은 반경을 가지는 턴들이 서로 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 코일.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 상기 코일의 중심점과 일치하는 중심을 가지는 원의 섹터인 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 제 1 단으로부터 직선으로 연장되는 제 2 부분 및 상기 제 1 부분의 제 2 단으로부터 직선으로 연장되는 제 3 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 부분은 제 3 단 및 제 4 단을 각각 가지는 첫 번째 세그먼트와 두 번째 세그먼트로 분리되고, 상기 제 3 단 및 제 4 단은 고주파 소스에 연결되는 것을 특징으로 하는 코일.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 코일은 제 1 및 제 2 의 상기 하나 이상의 부가적 턴을 포함하고, 상기 제 1 의 하나 이상의 부가적 턴은 상기 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴보다 상기 코일의 중심점에 더 가까우며, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴은 모두 제 20 항에서 정의된 형태를 가지고, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴의 원의 섹터는 아치형으로 정렬되며, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴의 직선부분들은 서로 평행하게 연장되고, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴은 상기 코일의 중심점에 가장 가까운 코일의 턴인 것을 특징으로 하는 코일.
  23. 직렬 연결되고 동축인 4 개의 원형 턴들 및 고주파 여기 소스에 연결된 중심에 위치한 2 개의 여기단자를 가지는 평면인 고주파 여기 코일을 포함하고, 프로세서가 여기되는 때 시료 상의 플라즈마 밀도 분포가 직경방향으로 비대칭하게 되어, 상기 시료의 제 1 측상의 시료 에지의 호 길이에 따른 플라즈마 밀도가 상기 시료의 제 2 측상의 시료 에지의 호 길이에 따른 플라즈마 밀도와 다르게 되고, 상기 제 1 및 제 2 측상의 호 길이는 상호간에 직경방향으로 대치되는 종래의 진공 플라즈마 프로세서와 비교하여, 높은 시료 상의 플라즈마 밀도 균일도를 달성하는 원형 시료 처리에 대한 진공 플라즈마 프로세서로서,
    플라즈마에 의해 상기 시료를 처리하는 진공 챔버;
    상기 시료를 위한 상기 챔버 내의 고정대;
    상기 챔버 내의 가스를 플라즈마로 여기시키는 평면 코일; 및
    상기 코일에 에너지를 공급하도록 연결된 고주파 소스를 포함하고,
    상기 코일은 (a) 공통 중심점을 갖는 복수의 원형 동축 턴들, (b) 고주파 소스에 의해 구동되도록 연결되는 중심 여기단자들, 및 (c) 상기 복수의 원형 동축 턴들과는 다른 형상을 가지는 하나 이상의 부가적 턴을 포함하고,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 ⅰ) 동일한 조건에서 동작하는 상기 종래의 진공 플라즈마 프로세서의 플라즈마보다 직경방향의 비대칭성이 적은 밀도를 가지고, ⅱ) 동일한 조건에서 동작하는 상기 종래의 진공 플라즈마 프로세서보다 높은 상기 시료 상의 플라즈마 밀도 균일도를 갖는 플라즈마를 공급하는, 진공 플라즈마 프로세서.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 상기 중심점에서 상이한 간격으로 떨어진 아치형 부분들을 포함하고, 상기 중심점에 가까운 아치형 부분은 상기 종래의 진공 플라즈마 프로세서에서 높은 플라즈마 밀도를 갖는 시료 부분에 정렬되고, 상기 중심점에서 먼 아치형 부분은 상기 종래의 진공 플라즈마 프로세서에서 낮은 플라즈마 밀도를 가지는 시료 부분에 정렬되는, 진공 플라즈마 프로세서.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 상기 아치형 부분의 제 1 및 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 부분들은 상이한 반경 및 상기 복수의 원형 동축 턴들의 상기 중심점과 동일한 공통 중심점을 가지는 원의 섹터인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
  26. 제 25 항에 있어서,
    3 개의 상기 복수의 원형 동축 턴들과 상기 하나 이상의 부가적 턴이 있고,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 가장 큰 반경과 두 번째로 작은 반경을 가지는 상기 복수의 원형 동축 턴들 사이에 있고, 상기 여기단자는 가장 작은 반경을 가지는 원형 동축 턴 상에 있고, 중심점으로부터 단계적으로 커지는 간격을 가지는 턴들이 서로 직접 연결되고, 가장 큰 반경과 가장 작은 반경을 가지는 턴들이 서로 직접 연결되는 것을 특징으로 하는, 진공 플라즈마 프로세서.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 첫 번째 및 두 번째의 공간적으로 인접하고 전기적으로 떨어진 상기 하나 이상의 부가적 턴의 단부들 사이에 연속적이고, 상기 하나 이상의 부가적 턴의 내부 및 외부 각각에 첫 번째 및 두 번째로 인접한 턴에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는, 진공 플라즈마 프로세서.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 상기 종래의 진공 플라즈마 프로세서에 의해 처리되는 동안에 상기 시료 상의 다른 부분보다 낮은 플라즈마 밀도를 가지는 시료 측을 향하여 공통 중심점으로부터 옮겨진 중심을 가지는 원의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는, 진공 플라즈마 프로세서.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 복수의 원형 동축 턴들을 포함하는 상기 코일은 오직 4 개의 턴들만을 가지고, 상기 턴들 중에 3 개는 상기 복수의 원형 동축 턴들이고, 상기 복수의 원형 동축 턴들을 포함하는 상기 코일의 턴들 중에 오직 1 개만이 상기 하나 이상의 부가적 턴이며, 상기 하나 이상의 부가적 턴은 가장 큰 반경 및 두 번째로 작은 반경을 가지는 상기 복수의 원형 동축 턴들 사이에 있고, 상기 여기단자들은 가장 작은 반경을 가지는 원형 동축 턴에 있고, 중심점으로부터 단계적으로 커지는 간격을 가지는 턴들이 서로 직접 연결되며, 가장 큰 반경 및 가장 작은 반경을 가지는 턴들은 서로 직접 연결되는 것을 특징으로 하는, 진공 플라즈마 프로세서.
  30. 제 23 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부가적 턴은 상기 코일의 중심점과 일치하는 중심을 가지는 원의 섹터인 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 제 1 단으로부터 직선으로 연장된 제 2 부분 및 상기 제 1 부분의 제 2 단으로부터 직선으로 연장된 제 3 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 진공 플라즈마 프로세서.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 부분은 제 3 단 및 제 4 단을 각각 가지는 첫 번째 세그먼트와 두 번째 세그먼트로 분리되고, 상기 제 3 단 및 제 4 단은 고주파 소스에 연결되는 것을 특징으로 하는, 진공 플라즈마 프로세서.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 코일은 제 1 및 제 2 의 상기 하나 이상의 부가적 턴을 포함하고, 상기 제 1 의 하나 이상의 부가적 턴은 상기 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴보다 상기 코일의 중심점에 더 가까우며, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴은 모두 제 30 항에서 정의된 형태를 가지고, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴의 원의 섹터는 아치형으로 정렬되며, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴의 직선부분들은 서로 평행하게 연장되고, 상기 제 1 및 제 2 의 하나 이상의 부가적 턴은 상기 코일의 중심점에 가장 가까운 코일의 턴인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 프로세서.
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  43. 원형의 시료들을 처리하기 위한 진공 플라즈마 프로세서로서,
    플라즈마에 의해 상기 시료들을 처리하기 위한 진공 챔버;
    상기 챔버 내의 시료 고정대;
    상기 챔버 내에서 이온화될 수 있는 가스를 플라즈마로 여기시키기 위한 평면 코일; 및
    플라즈마 고주파 여기 전압을 상기 코일에 인가하는 고주파 소스를 포함하고,
    상기 챔버는 처리 중에 상기 시료들이 상기 시료 고정대 상의 특정 위치에 있도록 배치되며,
    상기 코일은 (a) 상기 코일의 중심점에 대하여 대칭적으로 배치되는 복수의 동축 턴들과, (b) 고주파 소스에서 반대측 단자에 연결하기 위한 중심으로 위치한 한쌍의 여기단자와, (b) 상기 코일의 중심점에 대하여 비대칭적으로 배치되는 내부 및 외부 표면을 가지는 하나 이상의 부가적 턴을 포함하는, 진공 플라즈마 프로세서.
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