KR100932019B1 - 플라즈마 생성 장치 및 방법, 및 고주파 구동 회로 - Google Patents

플라즈마 생성 장치 및 방법, 및 고주파 구동 회로 Download PDF

Info

Publication number
KR100932019B1
KR100932019B1 KR1020047005323A KR20047005323A KR100932019B1 KR 100932019 B1 KR100932019 B1 KR 100932019B1 KR 1020047005323 A KR1020047005323 A KR 1020047005323A KR 20047005323 A KR20047005323 A KR 20047005323A KR 100932019 B1 KR100932019 B1 KR 100932019B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
antenna
generation system
plasma generation
high frequency
Prior art date
Application number
KR1020047005323A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040076850A (ko
Inventor
존 디 에반스
페트릭 에이. 프리빌
Original Assignee
플라즈마 컨트롤 시스템, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 플라즈마 컨트롤 시스템, 엘엘씨 filed Critical 플라즈마 컨트롤 시스템, 엘엘씨
Publication of KR20040076850A publication Critical patent/KR20040076850A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100932019B1 publication Critical patent/KR100932019B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32128—Radio frequency generated discharge using particular waveforms, e.g. polarised waves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
    • H01Q21/205—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path providing an omnidirectional coverage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

고밀도 플라즈마를 생성하기 위한 방법 및 시스템의 일부로서 RF 구동기 회로와 직교 안테나 조립체/구성이 개시된다. 안테나 조립체(105, 115, 110, 120)는 낮은 임피던스를 나타내도록 적절한 임피던스 매칭과 함께 임의의 RF 생성기/회로(125, 130)에 의해 구동될 수 있는 직교 안테나 시스템이다. 개시된 RF 구동기 회로는 절환형 증폭기 소자를 사용하고 낮은 출력 임피던스를 나타낸다. 개시된 낮은 출력 임피던스 RF 구동기 회로는 플라즈마와 관련하여 내재된 임피던스 변동에 인터페이스하기 위한 매칭회로의 필요를 배제한다. 또한 RF 플라즈마 소스를 조정하기 위한 커패시턴스 또는 인덕턴스 값의 선택에 대해서 개시된다.

Description

플라즈마 생성 장치 및 방법, 및 고주파 구동 회로{Plasma Production Device and Method and RF Driver Circuit}
본 발명은 일반적으로 플라즈마 생성 시스템의 설계와 구현에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 고주파 증폭기, 안테나, 및 플라즈마의 생성을 위한 증폭기와 안테나를 인터페이스하는 효과적인 회로 연결에 관한 것이다.
플라즈마는 일반적으로 고체, 액체 및 기체 상태에 이어 물질의 네 번째 상태로 여겨진다. 플라즈마 상태에서 물질의 기본 구성요소들은 많은 응용에 유용하게 하는 이온화된 형태로 존재하는데, 이는 특히 증대된 반응성, 에너지, 및 방향성 빔의 형성에 대한 적합성에 기인한다.
플라즈마 생성기는 전자 부품, 집적회로, 및 의료장비의 제조와, 다양한 상품들과 기계의 작동에 폭넓게 사용되고 있다. 예를 들어, 플라즈마는 이를테면 화학 반응이나 소스로부터의 스퍼터링에 이어 원하는 물질층의 증착에, 재료를 높은 정밀도로 에칭하는 데에, 그리고 플라즈마 내 또는 플라즈마에 의해 유기된 자유 기(free radical)에 의해, 또는 재료의 표면 특성을 변화시킴으로써 대상물을 살균하는 데에 광범위하게 사용된다.
고주파("RF") 전력 공급기에 기반한 플라즈마 생성기는 바로 쓸 수 있는 플 라즈마 소스를 제공하고 휴대와 위치 변경이 용이하여 실험 및 산업 환경에서 종종 사용된다. 이러한 플라즈마는, 전형적으로 저감된 압력(및 밀도)하에서 RF 방사에너지를 가스에 커플링함으로써 생성되어 이 가스를 이온화한다. 어떤 RF 플라즈마 생성 시스템에서도, 플라즈마는 공정조건의 변화에 따라 안테나 단말에서 가변하는 부하로 나타난다. 다른 공정제어 요소도 있지만, 동작 가스 및 압력의 변화는 안테나 단말에서 보여지는 부하의 양에 영향을 미친다. 게다가, RF 구동 파형 자체의 진폭도 플라즈마 온도와 밀도에 영향을 미치고, 이는 또한 결과적으로 안테나 부하에 영향을 미친다. 따라서 안테나/플라즈마 결합은 구동하는 RF 전원에 대하여 일정하지 않고 비선형적인 부하로 나타난다.
전형적인 RF 전원은 50 오옴의 출력 임피던스를 가지고, RF 전원을 부하에 가장 효율적으로 커플링시키기 위하여 50 오옴의 임피던스에 매칭하는 부하를 요한다. 플라즈마 자기 인덕턴스, 실효 저항, 및 안테나와의 상호 인덕턴스에 종종 있는 불측의 변화 때문에, RF 전원으로부터 생성된 플라즈마로의 만족할 만한 에너지 전달을 얻기 위해 어떤 회로 소자와 어떤 때는 플라즈마의 재조정에 의해 임피던스 매칭이 이루어진다. 이를 달성하기 위해, 플라즈마 상태의 변화에 기인한 부하 임피던스의 변화를 보상하는 데에, 조절가능한 "임피던스 매칭 네트워크" 또는 "매칭 박스"가 전형적으로 사용된다. 매칭 박스는 전형적으로 두 개의 독립적으로 조정가능한 구성요소를 가지고 있는데, 하나는 직렬 임피던스를 조절하고 다른 하나는 병렬 임피던스를 조절한다. 이 요소들은 플라즈마로의 최적의 전력전달을 이루기 위하여 상호 조화롭게 조절되어야 한다. 이 요소들의 정확한 조정이 종종 까다로운 작업이라는 것은 뜻밖의 사실이 아니다. 전형적으로, 재조정은 제한된 자동화 가능성 때문에 하나 또는 그 이상의 요소 값과 일반적으로 복잡한 피드백 회로를 조절하는 수동/기계적 작업/장치를 요한다.
가스에 대한 충분히 큰 전기장의 인가는 가스 원자들 안에서 플러스로 대전된 핵으로부터 전자들을 분리함으로써 가스를 이온화하고 플라즈마로 알려진 도전성 유체와 같은 실체를 형성한다고 잘 알려져 있다. 고주파 전기장 및 자기장을 커플링하면, 안테나를 경유하여 이 이온화된 가스 안에 유도 전류를 생성하고, 이는 다시 가스를 더욱 이온화함으로써 그 전기 전도도를 증대시키며, 이어서 안테나의 필드가 가스 내의 대전된 입자들에 커플링되는 효율을 증대시키고, 유도 전류의 증가를 이끌며, 결과적으로 다양한 메카니즘에 의해 가스의 실질적인 이온화와 전기적 분해로 귀결된다. RF 커플링의 효율성은 사용되는 특정 RF 필드 및/또는 파동에 의존한다. 큰 용적의 플라즈의 생성에 효율적인 특정 유형의 파동들에 대해서는 후술한다.
휘슬러파(Whistler wave)은 정자기장(static magnetic field) Bo에 담겨져 있는 무한 플라즈마 안에서 전파될 수 있는 우선 원편광 전자기파(right-hand-circularly-polarized electromagnetic wave)(간혹 R-파로 지칭된다)이다. 이러한 파동들이 실린더와 같은 유한 플라즈마 안에서 생성된다면, 경계조건 (즉, 시스템이 무한하지 않다는 사실)의 존재는, 전체 파동의 필드에 대한 정전기적 기여와 함께, 좌선 원편광 모드(L-파)를 동시에 존재하게 한다. 이러한 "경계지워진 휘슬러(bounded Whistler)"는 헬리콘 파로 알려져 있다. Boswell, R.W., Plasma Phys. 26, 1147(1981)을 참조하라. 이들의 흥미롭고 유용한 속성은 다음과 같은 것들을 포함한다. (1) 다른 RF 플라즈마 생성 기술에 비해 더 큰 효율을 가지고 상대적으로 고밀도의 플라즈마를 생성하고 지속한다는 점, (2) 수 kW의 RF 입력 전력만의 상대적으로 작은 장치로도 입방 센티미터당 입자수인 플라즈마 밀도 Np가 최고 1014에 이르는 점, (3) 대부분의 경우에 안정적이고 정적인 플라즈마, (4) 높은 정도의 플라즈마 균일도, 및 (5) 수분의 1 mTorr에서 수십 mTorr까지의 넓은 압력 범위에 걸친 플라즈마의 생성. 헬리콘 모드 여기(excitation)와 관련된 의미있는 플라즈마의 향상은 상대적으로 낮은 Bo 필드에서 관찰되는데, 이는 저렴한 구성요소를 사용하여 용이하고 경제적으로 이루어진다.
상당한 플라즈마 밀도(Np)의 향상과 균일도는 Bo < 150 G의 상대적으로 작은 챔버 안에서의 저필드 m = +1 헬리콘 R-파의 여기에 의해 달성될 수 있다. 예컨대 이는 다음과 같은 안테나를 사용함으로써 달성될 수 있다. 즉, 이 안테나는 안테나 필드와 동일한 용적을 차지하는 하나 또는 그 이상의 헬리콘 모드와 필드 패턴이 유사하고 따라서 이에 커플링된다. 조합된 조건의 적절한 설정은 인가된 자기장 Bo, RF 주파수(FRF), 밀도(Np) 자체, 및 물리적 크기를 포함한다.
RF 전력을 플라즈마에 커플링하기 위한 몇몇 안테나의 디자인에 대해서는 미국특허 제4,792,732호, 제6,264,812호, 및 제6,304,036호에 개시되어 있다. 그러나 이러한 디자인들은 상대적으로 복잡하고 종종 시스템 획득과 유지보수 비용을 증대시키는 맞춤 구성요소들을 요구한다. 게다가, 이들 디자인들의 모두가 여기서 바람직한 모드로서 개시되는 헬리콘 모드의 효율적인 생성에 적합한 것은 아니다.
RF 전원은 전형적으로 외부 RF 신호를 입력으로서 받아들이거나 RF 신호 생성 회로를 포함하고 있다. 많은 공정 응용들에서 이 RF 신호는 13.56 MHz의 주파수를 가지고 있다. 단, 본 발명이 이 주파수에서의 동작에 한정되는 것은 아니다. 이 신호는 전력의 출력단에서 증폭되고 플라즈마의 생성을 위한 플라즈마 생성기 안에서 안테나를 통해 가스/플라즈마에 커플링된다. 증폭기는 통상 효율성, 선형성, 증폭도, 임피던스 등과 같은 성능 특성과 의도된 응용분야에 따라 많은 등급으로 분류된다. 열을 분산시키기 위해 히트 싱크가 제공되어야 하고 이는 다시 비효율적인 증폭기를 사용하는 장치의 크기를 증대시키므로, 열로 버려지는 전력의 양은 전력 증폭에서 중요한 고려사항이다. 증폭기에 의해 나타나는 출력 임피던스는, 증폭기에 의해 낭비되는 전력의 내재적인 한계를 설정하므로, 분류의 관심사항이다.
전형적인 RF 증폭기는 50 오옴의 표준 출력 임피던스를 나타내도록 설계된다. 증폭기의 출력 단자에 걸쳐 나타나는 전압 또는 이를 통하는 전류는 0이 아닌 값이므로, 제품들은 증폭기에 의해 낭비되는 전력의 계산값을 제공한다. 이러한 증폭기들과는 달리, 스위치는 단락회로 즉, 낮은 임피던스에 상응하는 온, 또는 개방 회로 즉, 무한대(또는 적어도 매우 큰) 임피던스에 상응하는 오프라는 두 가지 상태를 제공한다. 절환 모드 증폭기에서 증폭기 소자는 증폭할 신호의 제어하에 있는 스위치로서 동작한다. 이 신호들을 적절히 만듦으로써, 예컨대 매칭 부하 네트워크 를 통해 전류와 전압간의 위상차를 도입하여 스위치 소자에서의 전력 소실을 최소화하도록 위상을 어긋나게 할 수 있다. 다시 말해, 전류가 높으면 전압을 낮게 또는 0으로 한다. 그리고 이 역도 마찬가지이다. 미국특허 제3,919,656호와 제5,187,580호는 절환 모드 증폭기에서 전력 소실을 감소하거나 최소화하기 위한 다양한 전압/전류 관계를 개시하고 있다.
미국특허 제5,747,935호는 플라즈마 임피던스 변화의 관점에서 원하는 주파수에서 나타난 임피던스가 높은 반면 RF 전원이 보다 안정화되도록 기본파가 단락회로로 되는 절환 모드 RF 증폭기 및 매칭 부하 네트워크를 개시하고 있다. 이러한 매칭 네트워크들은 동적 매칭 네트워크를 배제하기 보다는 절환 모드 전력 공급기에 동작의 복잡성을 더한다.
효율적인 플라즈마 생성기의 디자인이 직면한 문제는 유지보수 및 구성이 용이한 안테나에 대한 요구, RF 전원을 플라즈마에 의해 나타나는 비선형 동적 임피던스에 커플링하기 위한 값비싸고 제한된 매칭 네트워크의 배제, 및 효율적인 RF 전원이라는 요구를 포함한다.
따라서 본 발명의 목적은, RF 전원을 플라즈마에 효율적으로 커플링시키기 위한 개선된 안테나 디자인을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 RF 전원을 플라즈마에 커플링하는 매칭 네트워크를 사용하지 않고 RF 전원의 조력하에 플라즈마를 생성하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 예시적인 플라즈마 생성 시스템은, 적어도 하나의 플라즈마 소스, 적어도 하나의 고주파 전원, 정자기장 및 리액턴스를 포함한다. 상기 적어도 하나의 플라즈마 소스는 복수의 루프를 포함하는 안테나를 가지고, 각 루프는 루프 축을 가지며, 복수의 루프는 공통 축에 대하여 각 루프 축이 공통 축에 직교하도록 배열된다. 상기 적어도 하나의 고주파 전원은 복수의 루프를 직교위상(quadrature)으로 구동하기 위한 것으로서, 원편광 모드, 바람직하게는 헬리콘 모드로 구동되는 플라즈마 부하에 상기 안테나를 통해 커플링된다. 상기 정자기장은 상기 공통 축을 따라 형성되며, 상기 리액턴스는 플라즈마 없는 상태에서 리액턴스와 안테나 루프가 특정 주파수와 대략 동일한 공진 주파수를 갖도록 절환 증폭기를 안테나 루프에 커플링함으로써 매칭 네트워크의 필요를 배제한다. 절환 증폭기를 안테나 루프에 커플링시키는 이 리액턴스는 적어도 부분적으로 커패시터에 의해 제공되는 것이 바람직하다.
고주파 전원은 클래스(Class) A 증폭기, 클래스 AB 증폭기, 클래스 B 증폭기, 클래스 C 증폭기, 클래스 D 증폭기, 클래스 E 증폭기, 및 클래스 F 증폭기로 이루어지는 군중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 실시예에서, 이들은 변압기의 1차측에 연결되어 구동 임피던스를 낮은 값으로 저감시킨다. 좀더 바람직하게는 상기 고주파 전원은 상대적으로 낮은 출력 임피던스를 가지는 푸시-풀(push-pull) 형태의 클래스 D 증폭기를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 고주파 전원은 안테나의 입력 임피던스에 비해 낮은 출력 임피던스를 보인다. 종종 이 낮은 출력 임피던스는 표준 임피던스인 50 오옴 보다도 상당히 적다. 이 출력 임피던스는 바람직하게, 약 0.5 오옴 미만, 약 2 오옴 미만, 약 3 오옴 미만, 약 5 오옴 미만, 약 8 오옴 미만, 약 10 오옴 미만, 및 약 20 오옴 미만으로 이루어지는 집합중에서 선택된 범위 안에 있다. 이 출력 임피던스는 5 오옴 미만인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2 오옴이며, 가장 바람직하게는 1 오옴 미만이다. 구동기를 안테나의 전류 띠(current strap)에 연결하기 위해 개시된 회로와 함께 이러한 낮은 임피던스 구동기의 사용은, 매칭 박스의 필요를 배제시키고, 따라서 회로의 복잡도를 저감시키며 플라즈마 처리 시스템의 실패 원인을 제거한다.
개시된 시스템의 다른 장점은 안테나에 인가된 전압을 플라즈마 형성 전에 상당히 크게 할 수 있어 다양한 동작 조건에서 플라즈마를 일으킬 수 있는 능력을 증진시킬 수 있다. 일단 플라즈마가 형성되면, 전압은 플라즈마를 지속하는 더 낮은 레벨로 감소되어 높은 안테나 전압으로부터 야기될 수 있는 손상을 누그러뜨린다.
안테나 소자와 Bo 값 사이의 위상에 따라서, 헬리콘 소스로 동작하거나, 자기 유도 결합 플라즈마(magnetized inductively coupled plasma; MICP)로 동작하거나, 또는 Bo = 0에서 ICP로 동작할 수 있다. 나아가, 종래의 플라즈마 소스를 사용하는 경우에는 접근하기가 매우 어렵거나 적절히 사용될 수 없었던 압력 상황(예컨대, Po가 약 100 mTorr)에서 효율적이고 탄탄하게 동작한다는 것이 관찰되었다. 안테나 소자 내의 전류는 중압(neutral pressure) P0, 입력 전력 PRF, 및 외부에서 인 가된 축 자기장 Bo에 대한 조건이 올바르게 되었을 때, 직교위상 여기 모드로 급격하게 "고정(lock)"되는 것으로 나타난다. 이렇게 되면 플라즈마는 챔버를 대략 균일하게 채우고, 이는 다른 소스들에 비해 균일한 공정 조건을 만드는 능력에서 유리하다.
부가적으로, 안테나 시스템과 RF 생성기의 이 결합은, 어떤 매칭 네트워크의 요소 없이도 플라즈마 파라미터들이 다른 소스들에서 보고된 것보다 훨씬 큰 범위에 걸쳐 변화하는 상태(예컨대, 대략 1분의 싸이클 동안 중압 Po가 100 mTorr에서 5 mTorr로 낮아지고, 다시 100+ mTorr로 회복하는)에서 플라즈마를 생성하고 유지할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 플라즈마를 점화하고 생성하는 데에 헬리콘 모드 RF 파가 사용된다. 그러나, 예시적인 헬리콘 모드에 부가하여 다른 모드들이 사용될 수도 있다. 또한 플라즈마 소스는 예컨대, 유도 결합 플라즈마(ICP) 장치 유형으로 동작할 수 있다. 부가적으로 용량 결합 모드(E-mode) 동작을 위한 변형도 가능하다.
다음의 예시적인 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들을 더욱 잘 설명하기 위해 제공되는 것으로 특허청구범위를 한정하기 위한 도면들이 아니다.
도 1은 두 세트의 안테나 소자를 가진 플라즈마 소스 챔버를 도시한 도면이다.
도 2는 RF 전원이 안테나에 커플링된 조정가능한 회로를 도시한 도면이다.
도 3은 RF 전원이 안테나에 커플링된 제2의 조정가능한 회로를 도시한 도면이다.
도 4는 RF 전원이 안테나에 커플링된 제3의 조정가능한 회로를 도시한 도면이다.
도 5는 RF 전력 증폭기가 안테나 전류 띠(current strap)에 커플링된 회로를 도시한 도면이다.
도 6은 RF 전력 증폭기가 안테나 전류 띠에 커플링된 제2의 회로를 도시한 도면이다.
도 7은 RF 전력 증폭기가 안테나 전류 띠에 커플링된 제3의 회로를 도시한 도면이다.
도 8은 RF 전력 증폭기, 안테나 전류 띠, 및 플라즈마의 단순화된 모델을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 모델의 전체 등가회로도이다.
도 10은 플라즈마가 없는 상태의 플라즈마 소스의 주파수 응답을 도시한 도면이다.
도 11은 플라즈마가 존재하는 상태의 플라즈마 소스의 주파수 응답을 도시한 도면이다.
도 12는 플라즈마 소스를 제어하기 위한 피드백 구성을 도시한 도면이다.
먼저, 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 두 세트의 안테나 소자를 가진 플라즈마 소스 챔버를 도시한 도면이다. 이 안테나 디자인은 공통 축에 대하여 배열된 두 직교하는 1회 또는 다수회 감은 루프 소자(105, 110, 115, 및 120)를 포함한다. 안테나 소자(105, 110, 115, 및 120)는 도시된 바와 같이 각각 RF 전원 A(125) 또는 B(130)에 의해 구동된다. 각 안테나 루프는 직교위상으로 안테나 소자들을 구동하기 위한 서로 다른 RF 전원들에 또는 동일한 RF 전원에 위상 스플리터를 개재하여 결합될 수도 있다. 바람직하게는 안테나에서 루프들은 8 게이지 테프론 코팅된 와이어로 구성되나, 구리 와이어 또는 다른 도전체가 사용될 수도 있다.
도 1은 직교하는 두 세트의 2-소자 헬름홀츠 코일 유사 루프 안테나(2-element Helmholtz-coil-like loop antenna)를 도시한 것으로, 루프 소자(105 및 115)가 한 세트에 해당하고 루프 소자(110 및 120)가 두 번째 세트에 해당한다. 루프 소자들은 절연 실린더(135) 주위를 등각으로 감싸고 있어, 이들에 전류가 흘렀을 때 만들어지는 자기장이 대략 실린더의 축을 횡단하게 된다. 각 세트의 대향하는 소자들은 헬름홀츠 방식에 따라 직렬로 연결된다. 대향하는 루프 소자들을 상호 연결하는 와이어는, 이들에 연관된 표유 필드의 소거를 증진하기 위하여 인접하는 세그먼트가 반대방향으로 전류를 흐르게 하도록 배열되는 것이 바람직하나, 이것이 본 장치의 동작에 필수적인 것은 아니다. 안테나들에는 직교하는 양 가지 내의 전류가 거의 동일하고 90도의 위상차가 있어 회전하는 횡단 자기장에 가까운 자기장을 생성하도록 에너지가 인가된다.
헬리콘 모드 플라즈마의 예에서, 정적(static) 축 Bo-필드는 예컨대 간단한 전자석에 의해 만들어진다. 이 필드는 실린더의 축을 따라 흐른다. 이 정적 필드의 방향은 회전하는 횡단 필드가 m = +1 헬리콘파의 그것과 흡사하게 한다. 실제로, 외부 필드를 만드는 전류의 진폭과 방향은 플라즈마 생성기의 성능을 바꾸도록 조절될 수 있다. 필요한 필드의 전체 진폭은 여기서 논의되는 파라미터들의 경우 전형적으로 10-100 가우스의 범위 안에 있으나, 다른 크기의 소스에는 다른 범위가 채용될 수도 있다. 일단 정적 필드의 최적 진폭과 방향이 선택되면 이들은 보통 더 이상의 조절을 필요로 하지 않는다.
이와 결합하여, 정적 필드와 안테나 소자들의 RF 필드는 절연 실린더 내부에 m = +1 헬리콘 모드를 만들고, 이 플라즈마 방전을 지속시킨다. 또한 이 정자기장을 어긋나도록 조정하거나, 전혀 필드를 인가하지 않도록 하여 헬리콘 모드가 직접적으로 여기되지 않도록 할 수도 있음은 물론이다. 이러한 작동은 물론 플라즈마를 만들지만 보통 헬리콘 모드 만큼 효율적이지는 않다. 물론, 플라즈마 소스/생성기의 작동을 개선하도록 정적 필드를 나중에 인가할 수도 있다.
또한, 예컨대 단일 루프 대신에 다수회 감은 루프 안테나 및/또는 스쿼트 벨 쟈(squat bell jar)를 사용하여 도 1과 전체로서 동일한 상태를 달성할 수도 있다. 반드시 요구되는 것은 아니지만, 벨 쟈는 안테나 프레임과 1/2 인치 이하의 갭을 가지도록 조절되는 것이 바람직하다.
플라즈마 소스 셋업의 일례는 다음과 같다. 즉, 석영 벨 쟈는 대략 12 인치 내경을 가지고(표준 K.J. Lesker 12 x 12와 같이), 6 인치 반경의 반구형 상부를 가지는 15 cm 높이의 곧은 원통형 단면으로 이루어진다. 이 쟈는 대략 12 인치 내경과 8 인치 높이(플라즈마 소스 부분 제외)의 진공 챔버 위에 놓여진다. 안테나는 두 세트의 대향하는, 꽉찬, 대략 직사각형의 2회 감긴 연속 루프 안테나 소자로 이루어지는데, 안테나는 벨 쟈를 모든 지점에서 대략 1/8 인치에서 1/2 인치의 간격을 두고 감싼다. 각 소자 내에서 권선(turn)들은 직렬로 연결되고, 두 소자들은 각 세트 내에서 또한 직렬로 연결되어, 그 필드들은 누적되게 된다. 이 예에서 각 세트의 자기 인덕턴스(self-inductance)는 대략 10 마이크로 헨리이고, 두 세트 간의 상호 인덕턴스는 1 마이크로 헨리 미만이다. 안테나 루프의 수직 및 수평 단면은 각각 대략 25 cm 및 20 cm 길이이고, 8-게이지 테프론 코팅된 와이어로 이루어진다. 선택적인 실시예에서는 1회 감긴 구리 도전체가 1회 또는 2회 감긴 테프론 코팅 와이어 대신에 채용될 수 있다. 횡단 회전 필드를 만들기 위해 여기에 기술되는 특정 실시예는 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
통상의 RF 전원과 매칭 구조(도 2 내지 도 4 참조)가 전술한 안테나 내에 안테나 전류를 일으키기 위해 사용될 수 있다. 나아가, 도 2 내지 도 4의 회로들은 본 발명의 방법과 양립할 수 있다. 이 방법은, RF 전원에 낮은 출력 임피던스를 제공하는 단계; 및 플라즈마가 없는 상태에서의 공진 주파수가 원하는 RF 주파수가 되도록 RF 전원을 안테나에 커플링하는 리액턴스를 조정하는 단계를 포함한다. 낮은 출력 임피던스는 플라즈마가 있는 상태와 없는 상태에서 회로의 큐 값("Q")를 참조함으로써 이해할 수 있다. 플라즈마가 없는 상태의 "Q" 값은 플라즈마가 존재 할 때보다 다섯 배에서 열 배 또는 그 이상이 될 것이다. 주목할 점은, 알려진 회로들과는 달리, RF 전원과 안테나의 결합은 플라즈마가 존재하는 상태에서 플라즈마의 임피던스 변화에 응하여 리액턴스를 변화시킴으로써 재조절될 필요가 없다는 점이다.
도 2에서 RF 전원(200)은 상용 2 MHz, 0-1 kW 생성기일 수 있고, 도 1에 도시된 포트 "A"(125)에서 50 오옴 동축케이블을 통해 직교위상/하이브리드 회로와 연결된다. 직교위상/하이브리드 회로의 "+45 도" 및 "-45 도" 단은 조절가능한 커패시터(205, 210, 215, 및 220)로 이루어진 각각의 L-형 용량성 매칭 네트워크와 연결된다. 각 동작 주파수에서 커패시터(225)의 리액턴스는 약 100 오옴이고, 변압기(230)의 어느 한 측의 리액턴스는 다른 측이 개방되었을 때 약 100 오옴이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 단일 RF 전원(200)은, 두 개의 분리된 안테나 인덕턴스(235 및 240)와 매칭하기 위하여, 수동(passive) 전력 스플리터(직교위상/하이브리드 회로) 및 네 개의 조절가능한 조정 소자(205, 210, 215, 및 220)와 함께 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 다른 실시예는 두 개의 분리된 RF 전원(305 및 310)을 채용하고, 따라서 각각 조정가능한 커패시터(315, 320, 325, 및 330)를 개재하여 인덕턴스(335 및 340)에 연결된 두 개의 안테나 전력 회로로 완전히 분리시키고 있다. 이러한 구성은 각 RF 전원이 최고 전력으로 작동될 수 있고, 따라서 단일 RF 전원의 경우에 비해 입력 전력의 양을 두 배로 할 수 있으며, 안테나들 간에 위상과 진폭비가 조절될 수 있다는 점에서 유리하다.
전원(305 및 310)은 전형적으로 대략 동일한 진폭과 90 도의 위상차를 가지고 작동되지만, 진폭 및/또는 위상차는 여기 모드의 성질을 변화시키기 위해 변화될 수도 있다. 예컨대, 이들을 다른 진폭으로 작동시킴으로써 완전 원편광 모드가 아닌 타원 편광 플라즈마 헬리콘 모드가 유지될 수 있다.
도 4에 도시된 세 번째 실시예는 인덕터/안테나 인덕턴스(405) 및 일단의 조절가능한 커패시터(410)를 포함하는 수동 공진 회로를 두고, 안테나 인덕턴스(425)에 연결된 조정가능한 커패시터(415 및 420)를 가지는 매칭 회로와 함께 RF 전원(400)으로 타단을 구동한다. 이 구성은 플라즈마 안에서 수동측이 구동측과 대략 90 도의 위상차를 가지는 동일한 성질의 타원 헬리콘 모드를 여기하는데 도움이 되고, 따라서 오직 하나의 RF 전원과 매칭 네트워크 만의 구성에도 본 발명의 많은 이점을 제공한다.
제시된 이 예에서 동작 가스는 10 mTorr에서 100 mTorr에 걸치는 압력의 아르곤이다. 정적 축 필드는 0-150 G에서 수동으로 설정가능하고 벨 쟈/안테나 조립체 외부에 위치한 코일에 의해 대략 9 인치의 반경으로 형성된다.
대략 75 mTorr에서의 플라즈마 동작은 적어도 세 가지 다른 모드를 보인다. 첫째, PRF가 대략 200 W보다 작거나 그 근방일 때 Bo < Bcritical인 경우에, 플라즈마가 벨 쟈의 주변부 근방에 집중되는 선명한 모드(bright mode)가 관찰된다. 여기서, Bo는 축 자기장이고, Bcritical은 헬리콘 모드를 사용하는 플라즈마를 여기시키기 위한 축 필드의 임계치이다. 유사하게, PEF와 Pthreshold는 안테나에 공급된 RF 전력과 후술하는 문턱 전력을 지칭한다. 이 모드에서 RF 안테나 전류는 직교위상에 있지 않고 오히려 180 도 만큼의 큰 위상차를 보이는 경향이 있다. 둘째, 더 높은 전력에서는 균일한 밀도/글로우를 보이나 더 낮은 전력에서는 벨 쟈의 벽을 따라서 대략 1-2 cm 두께의 어두운 공간이 있는 탁한 글로우 방전 유사 모드(dull-glow-discharge-like mode)가 관찰되는데, 이는 Bo > Bcritical이지만 PEF < Pthreshold인 경우이다. 이 경우에 RF 전류는 탄탄한 직교위상을 보이고, 플라즈마가 형성된 후 곧바로 대략 90 도 위상 쉬프트로 고정되는 것으로 나타난다. 셋째, PEF > Pthreshold 이고 Bo > Bcritical에서 선명한 플라즈마가 형성되어 모드 (1)보다 더 고른 방사상 분포를 보이고, 안테나 전류는 다시 직교위상으로 고정되는 경향을 보인다. 세 번째 유형은 효율적인 동작모드를 나타내는데, 이는 중압에서는 알려진 플라즈마 소스로는 접근하기 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 그러나, 이 유형들의 각각은 플라즈마 공정에 적용될 수 있다.
한편으로, 본 발명은 또한 간소화된 전력 회로에 유리하게, 도 2 내지 도 4에 도시된 통상의 RF 전원과 조정가능한 매칭 네트워크를 배제할 수 있게 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 RF 전력 회로는 도 5에 도시된 바와 같은 구성을 이용하여 안테나 전류 띠를 직접 구동한다. 도 5에 도시된 RF 증폭기는 이 분야에서 알려진 낮은 출력 임피던스(즉, 푸시-풀 출력단)를 가지는 많은 유형의 RF 증폭기들 중의 하나인 것이 바람직하다. 트랜지스터(505 및 510)는 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 바와 같이, 적절한 회로(500)에 의해 푸시-풀 방 식으로 구동된다. 이러한 구성에서는 임의의 시각에서 오직 일방 또는 타방 트랜지스터만이 전형적으로 50% 이하의 듀티 싸이클(duty cycle)을 가지고 통전상태에 있다. 두 트랜지스터의 출력은 결합되어 완전한 신호를 생성한다.
바람직한 실시예에서, 전력 반도체 예컨대, 트랜지스터(505 및 510)는 출력 단에서 절환 모드로 작동된다. 도 5 내지 도 7에서 이들은 FET로 표현되나, 예컨대 바이폴라 트랜지스터, IGBT, 진공관, 또는 다른 적당한 증폭소자가 될 수도 있다. 절환 모드의 예는 클래스 D 작동에 의해 제공된다. 이 모드에서 교번하는 출력 소자는 RF 파형의 반대되는 반 주기로 빠르게 온과 오프가 절환된다. 이상적으로, 출력 소자들은 전압강하가 없는 완전한 온 상태이거나 전류 흐름이 없는 완전한 오프 상태에 있으므로 전력 소실이 없게 된다. 따라서 클래스 D 작동은 이상적으로 100%의 효율을 가진다. 그러나, 이러한 계산은 무한히 빠른 절환 시간을 가진 영의 온-임피던스 절환을 가정한 것이다. 실제 구현은 전형적으로 90%에 가까운 효율을 보인다.
이어서 RF 구동기는 고정 또는 가변 리액턴스(515), 바람직하게는 커패시터를 개재하여 안테나 전류 띠(520)에 직접 커플링된다. 이 커플링 리액턴스 값은 플라즈마가 존재하지 않는 상태에서 이 커플링 리액턴스 및 안테나의 회로의 공진 주파수가 대략 RF 동작 주파수와 동일하도록 하는 것이 바람직하다.
이 회로의 출력단의 다른 구성은 도 6의 (A)에 도시되어 있는데, 구동기(600) 및 트랜지스터(605 및 610)를 가지고, 푸시-풀 단에 뒤따르거나 통합된 변압기(620)를 포함하여 전기적 격리 상태를 제공한다. 변압기(620)는 푸시-풀 단의 출력 임피던스가 너무 높으면 이를 낮은 임피던스로 변환하도록 선택적으로 배열될 수 있다. 커패시터(615)는 변압기(620) 및 안테나 전류 띠(625)로 형성된 유도 회로와 원하는 구동 주파수에서 공진하도록 구성된다. 유사한 실시예가 도 6의 (B)에 도시되어 있는데, 여기서 커패시터(630)는 직류 제거를 위해 사용되고, 커패시터(635)는 변압기의 누설 인덕턴스 및 전류 띠(625)의 인덕턴스의 직렬회로와 공진한다.
도 7은 본 발명에 따른 또 다른 RF 전력과 안테나 전류 띠 구성을 도시한다. 직류 전력 입력에 결합된 중앙에 탭을 구비한 인덕터(725)는 푸시-풀 구동기(700) 및 트랜지스터(705 및 710)를 가지는 출력단에 연결된다. 변압기(720)에 의해 격리된다. 다시, 임의의 시각에서 오직 일방 또는 타방 트랜지스터만이, 전형적으로 50%의 듀티 싸이클을 가지고 통전된다. 도 5 내지 도 7의 회로들은 오직 예시적인 예로서 제공된다. 낮은 출력 임피던스를 제공하는 잘 알려진 임의의 푸시-풀 단 또는 다른 구성들이 대체되어 사용될 수 있다.
RF 전원은 또한 대칭 안테나(나고야 타입(Nagoya Type) Ⅲ 또는 그 변형, 예컨대 보스웰 타입 주걱모양 안테나(Boswell-type paddle-shaped antenna)) 또는 비대칭 안테나(예컨대, 우선 헬리컬(right-hand helical), 트위스트 나고야 Ⅲ(twisted-Nagoya-Ⅲ) 안테나) 사양과 같은 임의의 헬리콘 안테나, 또는 다른 임의의 비헬리콘 유도 결합 사양과 함께 사용될 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 플라즈마 생성 시스템은, 클래스(Class) A 증폭기, 클래스 AB 증폭기, 클래스 B 증폭기, 클래스 C 증폭기, 클래스 D 증폭기, 클래스 E 증폭기, 또는 클래스 F 증폭기, 또는 이들의 임의의 서브 조합으로서의 동작에 기초한 고주파 전원을 사용할 수 있다. 헬리콘 모드의 여기를 위해 안테나와 결합된 이러한 전원은 고밀도 플라즈마의 생성에 적합하다. 나아가, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 비절환 증폭기를 위해서는, 여기에 기재된 실시예에 기초한 절환 증폭기의 효율적인 동작에 근접시키기 위하여 RF 전원 임피던스를 낮은 출력 임피던스로 변환하는 중간 단이 채용될 수 있다.
유도 결합 플라즈마 소스에서는, 안테나 전류 띠가 보통 절연 용기의 외부인 플라즈마가 형성되는 영역 근방에 위치한다. 회로의 관점에서 안테나 소자는 비이상적인 변압기의 대부분을 형성하고, 플라즈마는 부차적이다. 도 8에 도시된 등가회로에서, 인덕터(810)는 예컨대 몇몇 실시예에 나타난 구동기의 출력 변압기를 포함하여, 전류 띠 및 배선의 모든 인덕턴스의 총합 소자 표현으로서 표현된다. 박스(P) 안의 요소는 플라즈마를 나타내고, 인덕터(820)는 플라즈마의 자기 인덕턴스를, 그리고 실효 저항으로 표현된 임피던스(815)는 플라즈마 소실을 나타낸다. M은 안테나와 플라즈마 간의 상호 인덕턴스를 나타낸다. 트랜지스터 구동기(800)는 구형파 전압원으로 표현된다. 커패시턴스(805)는 시스템이 설치될 때 회로의 공진 주파수가 원하는 동작 주파수와 대략적으로 매칭되도록 조절된다. 고정된 커패시터를 사용하는 다른 실시예에서는, 동일한 효과를 얻도록 RF 주파수가 조절될 수 있다.
이 시스템의 동작을 설명하자면 전체 시스템은 도 9에 도시된 바와 같이 나 타낼 수 있다. 도 9에서 모든 인덕터는 인덕턴스(905)로, 모든 커패시터는 커패시턴스(910)로, 그리고 모든 소실 소자는 저항(915)로 총합되어 나타내어지고, 증폭기는 RF 전압원으로서 이상적으로(즉, 출력 임피던스가 0) 동작한다.
플라즈마가 없는 상태에서, 소실이 거의 없으므로 R은 작고, 도 9의 회로는 도 10에 도시된 바와 같이 주파수의 변화에 대해 좁은 공진 응답을 보인다. 이는 이 회로의 동작의 이점들 중의 하나를 제공한다. 즉 상대적으로 매우 적은 전력 입력으로 안테나에 높은 값의 전압을 걸 수 있고, 따라서 반응 챔버내 가스의 초기 절연파괴를 용이하게 할 수 있다. 일단 플라즈마가 형성되면 시스템 내의 감폭은 공진 피크를 상당히 넓히고, 도 11에 도시된 바와 같이, 전체 회로의 Q 값을 저감시킨다. 공진의 중심 주파수는 플라즈마 상태에 따라 쉬프트될 수 있지만, 이 쉬프트는 플라즈마 부하가 존재할 때의 공진 응답의 폭에 비해 무시할 수 있다. 따라서, 플라즈마 부하와 함께 동작시 회로는 상대적으로 운영 상태의 변화에 둔감하게 되고 재조정을 필요로 하지 않는다. 이는 도 11에 도시되어 있는데, 전체 시스템 공진은 그 주파수가 약간 쉬프트되었고 Q 값이 충분히 감소되었지만 시스템의 동작은 여전히 효율적이다. 회로의 Q 값의 감소와 더불어 플라즈마에 인가된 전압은 자기 조절되어 플라즈마 없는 경우에 대해 상당히 감소한다. 몇몇 실시예들에서, RF 구동의 동작 주파수를 플라즈마 없는 상태의 정확한 공진으로부터, 플라즈마가 형성되었을 때의 공진 주파수의 쉬프트에 따라 한 쪽 또는 다른 쪽으로 실제로 약간 어긋나게 조정하는 것이 다소 유리할 수 있다.
플라즈마로의 전력 입력의 레벨은 RF 출력단에서의 직류 공급 레벨의 조절과 같은 다양한 기술에 의해 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 공급 전압은 감지된 플라즈마 부하의 변화에 반응하여 플라즈마 소스에 상대적으로 일정한 전력을 유지할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 직류 공급 조정기(1230)에 의한 조절을 위해 플라즈마 부하가 다음과 같은 방법으로 감지될 수 있다. 즉, 예컨대 전압 센서(1200)에 의해 직류 공급기(1215)로부터의 전압을 모니터링하고, 전류 센서(1205)에 의해 RF/플라즈마 시스템으로의 직류 전류를 모니터링 함으로써, 그리고 이들의 적(products)을 RF 증폭기(1220)로부터 플라즈마(1225)로의 순 전력을 계산하기 위해 이전에 측정된 모듈(1210) 내의 증폭기 효율의 근사치와 함께 이용함으로써, 플라즈마 부하가 감지될 수 있다. 이득 모듈(1235)을 위한 증폭기 효율은 예컨대 시스템의 다양한 지점에서의 열 부하를 모니터링 함으로써 서로 다른 출력 레벨에서 측정될 수 있고, 그리고 디지털로 저장되어 출력 레벨에 따른 효율의 변화가 계산될 수 있다. 대안으로서, RF 전압과 전류를 측정하고 이들의 동상적(in-phase product)을 평가하여 플라즈마 안에서 소실되는 실 전력을 계산할 수 있다.
"낮은" 임피던스는, 여기서 사용되는 것처럼, 도 9에 도시된 직렬 공진 회로가, 플라즈마 없는 상태의 Q 값이 플라즈마가 있는 상태보다 다섯 배 내지 열 배 또는 그 이상으로 높은 Q 값을 갖는다는 것을 의미한다. 즉, 증폭기 출력 임피던스가 충분히 작아 출력의 반 주기 동안 소실된 에너지가 리액턴스 요소에 저장된 그것보다 훨씬 적다. 이러한 조건은 수학적으로 Z_out << (L/C)1/2으로 나타낼 수 있 는데, 여기서 L과 C는 도 9에 도시된 총합 값이다. 이 조건이 유지되면 RF 증폭기는 전압원으로서의 동작에 접근할 것이다.
플라즈마 기동에 앞서 반응 챔버에는 주어진 공정에 적합한 동작 가스가 채워진다. 본 발명은 플라즈마가 없는 상태에서 회로의 높은 Q 값이 플라즈마의 부재하에 상대적으로 적은 전력으로 안테나 소자에 높은 전압을 유도할 수 있다는 사실에 기인하여 이 가스를 절연 파괴하고 플라즈마를 기동할 수 있다는 이점을 제공한다. 이 플라즈마 없는 상태의 전압은 동작 가스의 프로그래밍된 절연파괴를 제공하도록 제어될 수 있다. 즉, 일단 플라즈마가 형성되면, 플라즈마 내에 유도된 전류는, 이 고전압이 붕괴되어 결과적으로 시스템에의 스트레스를 회피하도록 시스템을 로딩하는 작용을 한다.
본 발명에 따라 상술한 회로 구성은, 오직 고정된 커패시턴스 C만을 필요로 하므로 기계적으로 조절가능한 커패시터와 같은 가변 조정 소자를 요하지 않는다. 그러나, 바람직한 실시예에서 예컨대, 시스템 공진을 원하는 동작 주파수로 매칭하기 위하여, 다양한 회로들은 조정되는 가변 커패시터로 구축될 수 있고, 이는 플라즈마 동작점과의 실시간 임피던스 매칭을 요하지는 않는다. 이러한 매칭은 L-C 공진 주파수를 드리프트할 수 있는 기계적 진동이나 노화의 영향에 대처하는데 유용하다.
일 실시예에서, 동작 주파수는 공진으로부터의 작은 편차를 보상하도록 조절되는 한편, 큰 편차에 대해서는 커패시터의 기계적 조정으로 보상한다. 다른 실시예에서, 조절은 커패시터를 조정함으로써 이루어진다. 바람직한 (조정된) 실시예에 서, 이 조정은 자동화되고 소스가 오프라인에 있을 때 일어난다. 다른 태양에서는, 조정이 예컨대 공정 조건을 미세 조정하기 위한 공정 제어의 일부로 됨으로써, 상술한 구성은 조절가능한 소자의 수를 조절가능한 조정 소자를 가지는 실시예에 있는 것 만큼 적게 감소시킨다.
이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는, 상술한 본 발명에 본 발명의 시사와 정신을 벗어나지 않는 범위에서 많은 변형과 대안적인 구현의 여지가 있다는 것이 자명할 것이다. 이러한 수정은 후술하는 특허청구범위의 범위 안에 들어가는 것으로 해석된다. 예컨대, 낮은 임피던스를 위한 임피던스 매칭에 통상의 증폭기와 함께 변압기가 제공될 수 있다. 그러므로, 특허청구범위는 이러한 수정과 변형 및 그 등가물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 나아가, 여기에서 참조된 모든 문헌들은 그 개시와 시사가 전체로써 참조문헌으로서 통합된다.

Claims (42)

  1. 플라즈마 소스 챔버와,
    복수의 안테나 소자를 가지고, 이 각각은 루프 축을 가지는 적어도 하나의 루프를 포함하며, 상기 복수의 안테나 소자는 공통 축에 대하여 각각의 루프 축이 상기 공통 축과 직교하도록 배열된 안테나
    를 포함하는 적어도 하나의 플라즈마 소스; 및
    상기 복수의 안테나 소자와 커플링된 적어도 하나의 고주파 전원을 구비하고,
    상기 안테나는 상기 챔버 안에서 전자기장을 형성할 수 있도록 위치지워지며,
    상기 안테나는 상기 플라즈마 소스 챔버를 모든 지점에서 1/8 인치 내지 1/2 인치의 간격을 두고 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전원은 상기 챔버 안에 회전 필드(rotating field)가 형성되도록 상기 안테나 소자들 안의 루프들을 여기할 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 회전 필드는 원편광 필드(circularly polarized field)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 안테나 소자는 1회 감긴 루프(single-turn loop)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 안테나 소자는 다수회 감긴 루프(multi-turn loop)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 네 개의 안테나 소자가 있고, 상기 전원은 상기 안테나 소자들을 직교위상(quadrature)으로 여기시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 공통 축을 따라서 정자기장을 생성할 수 있는 정자기장 생성기를 더 구비함으로써 회전 필드를 생성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 회전 필드는 헬리콘 모드 필드(helicon mode field)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 적어도 두 개의 안테나 소자들이 서로 구별되는 고주파 전원들에 커플링되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 안테나의 적어도 하나의 루프는 8 게이지 테프론 코팅 와이어 및 구리 와이어중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 적어도 두 개의 안테나 소자는 누적적인 필드를 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 적어도 두 개의 안테나 소자는 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 두 개의 안테나 소자의 자기 인덕턴스는 10 마이크로 헨리인 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 두 개의 안테나 소자의 상호 인덕턴스는 0 마이크로 헨리보다 크고 1 마이크로 헨리보다 작은 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 안테나 소자는 수직 루프 단면이 25cm이고 수평 루프 단면이 20cm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 복수의 플라즈마 소스들이 공간 확장 플라즈마(spatially extensive plasma)를 생성하도록 어레이 상으로 배열된 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  18. 플라즈마 소스 챔버와, 상기 챔버 안에서 전자기장을 형성할 수 있도록 위치지워진 안테나를 포함하는 적어도 하나의 플라즈마 소스;
    적어도 하나의 고주파 전원; 및
    적어도 하나의 리액턴스 회로를 구비하고,
    상기 챔버 안에 플라즈마가 존재할 때 상기 리액턴스 회로, 안테나, 및 플라즈마 조합의 공진 주파수의 쉬프트가, 상기 조합의 공진 주파수 피크의 확장보다 적고,
    상기 공진 주파수 응답의 쉬프트가 존재하더라도 상기 전원으로부터 동작가능한 전력이 전달되는 플라즈마 생성 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 리액턴스 회로가 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 리액턴스 회로는 상기 전원과 안테나 사이에서 직류를 격리시키는 변압기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  21. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고주파 전원은, 클래스(Class) A 증폭기, 클래스 AB 증폭기, 클래스 B 증폭기, 클래스 C 증폭기, 클래스 D 증폭기, 클래스 E 증폭기, 및 클래스 F 증폭기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  22. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고주파 전원은 적어도 하나의 RF 신호 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  23. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고주파 전원은 푸시-풀 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 푸시-풀 회로는 0 오옴보다 크고 50 오옴보다 낮은 출력 임피던스를 나타내는 적어도 두 개의 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    제1 세트의 안테나 소자를 구동하기 위한 제1 회로; 및
    제2 세트의 안테나 소자를 상기 제1 세트의 안테나 소자와 직교위상으로 구동하기 위한 제2 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  26. 제24항에 있어서, 상기 두 개의 트랜지스터중 적어도 하나는 클래스 D, 클래스 E 및 클래스 F 모드중 하나에 따라 동작되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  27. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고주파 전원은 푸시-풀 방식의 절환 모드 클래스 D 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  28. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  29. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 플라즈마 소스는 용량 결합 모드("E-모드") 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  30. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고주파 전원은 0 오옴과 0.5 오옴 사이의 출력 임피던스를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  31. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고주파 전원은 0.5 오옴과 2 오옴 사이의 출력 임피던스를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  32. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고주파 전원은 2 오옴과 5 오옴 사이의 출력 임피던스를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  33. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고주파 전원은 5 오옴과 10 오옴 사이의 출력 임피던스를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  34. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고주파 전원은 10 오옴과 20 오옴 사이의 출력 임피던스를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  35. 제18항에 있어서, 상기 안테나는 상기 플라즈마 소스 챔버 근방에 위치한 적어도 하나의 전류 띠인 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 시스템.
  36. 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 생성하는 단계; 및
    상기 고주파 전력을 적어도 하나의 리액턴스 회로를 개재하여 적어도 하나의 안테나에 커플링하는 단계;를 포함하고,
    상기 안테나는 플라즈마 소스 챔버 안에 전자기장을 형성할 수 있도록 위치지위지고,
    플라즈마가 존재할 때 상기 리액턴스 회로, 안테나, 및 플라즈마 조합의 공진 주파수의 쉬프트가, 상기 조합의 공진 주파수 피크의 확장보다 적고,
    상기 공진 주파수 응답의 쉬프트가 존재하더라도 상기 전원으로부터 동작가능한 전력이 전달되는 플라즈마 생성 방법.
  37. 매칭회로의 필요를 배제하는 플라즈마 소스를 디자인하는 방법에 있어서,
    RF 전원에 0 오옴보다 크고 50 오옴보다 낮은 출력 임피던스를 제공하는 단계; 및
    고주파 전원을 적어도 한 세트의 안테나 루프에 커플링하는 커패시턴스를 선택하되, 이 커패시턴스와 상기 안테나 루프가 플라즈마가 없는 상태에서 상기 플라즈마를 위한 특정 주파수와 동일한 공진 주파수를 갖도록 선택하는 단계를 포함하는 플라즈마 소스의 디자인 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 선택된 커패시턴스를 구현하기 위하여 가변 커패시터를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스의 디자인 방법.
  39. 제37항에 있어서, 커플링 커패시턴스, 안테나 및 플라즈마 임피던스의 조합을, 플라즈마의 존재하에 계산된 양호도(Q) 값이 플라즈마 임피던스가 존재하지 않는 상태보다 적어도 다섯 배 적도록, 상기 고주파 전원에 의해 구동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스의 디자인 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 계산된 양호도(Q) 값이 임피던스가 존재하지 않는 상태보다 적어도 열 배 적은 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스의 디자인 방법.
  41. 제37항에 있어서,
    상기 플라즈마에 커플링된 전력을 피드백을 통하여 조정하는 단계;
    직류 공급기로부터 상기 고주파 전원으로의 출력 전압 및 전류를 결정하는 단계;
    상기 고주파 전원의 측정된 효율을 계산하는 단계; 및
    상기 직류 공급기의 출력을 상기 직류 공급기로부터의 출력 전압 및 출력 전류의 적(product)에 응하여 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스의 디자인 방법.
  42. 삭제
KR1020047005323A 2001-10-09 2002-10-09 플라즈마 생성 장치 및 방법, 및 고주파 구동 회로 KR100932019B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US32824901P 2001-10-09 2001-10-09
US60/328,249 2001-10-09
PCT/US2002/032334 WO2003032434A1 (en) 2001-10-09 2002-10-09 Plasma production device and method and rf driver circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040076850A KR20040076850A (ko) 2004-09-03
KR100932019B1 true KR100932019B1 (ko) 2009-12-15

Family

ID=23280173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047005323A KR100932019B1 (ko) 2001-10-09 2002-10-09 플라즈마 생성 장치 및 방법, 및 고주파 구동 회로

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7132996B2 (ko)
EP (1) EP1451892A4 (ko)
JP (1) JP2005506660A (ko)
KR (1) KR100932019B1 (ko)
CN (1) CN1602563A (ko)
CA (1) CA2463528A1 (ko)
WO (1) WO2003032434A1 (ko)

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6664740B2 (en) 2001-02-01 2003-12-16 The Regents Of The University Of California Formation of a field reversed configuration for magnetic and electrostatic confinement of plasma
US7084832B2 (en) * 2001-10-09 2006-08-01 Plasma Control Systems, Llc Plasma production device and method and RF driver circuit with adjustable duty cycle
KR20060029621A (ko) * 2003-06-19 2006-04-06 플라즈마 컨트롤 시스템 엘엘씨 듀티 싸이클이 조절가능한 플라즈마 생성 장치 및 방법과고주파 구동 회로
JP4624686B2 (ja) * 2004-01-15 2011-02-02 株式会社ダイヘン 高周波電源装置
US9607719B2 (en) * 2005-03-07 2017-03-28 The Regents Of The University Of California Vacuum chamber for plasma electric generation system
US9123512B2 (en) * 2005-03-07 2015-09-01 The Regents Of The Unviersity Of California RF current drive for plasma electric generation system
US8031824B2 (en) * 2005-03-07 2011-10-04 Regents Of The University Of California Inductive plasma source for plasma electric generation system
BRPI0622299B1 (pt) 2005-03-07 2017-12-19 The Regents Of The University Of California Via plasma electric generation system
CN101217104B (zh) * 2007-01-05 2010-09-15 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种射频匹配器的传感器的鉴相装置和方法
US20090004873A1 (en) * 2007-06-26 2009-01-01 Intevac, Inc. Hybrid etch chamber with decoupled plasma controls
JP2011522381A (ja) 2008-05-30 2011-07-28 コロラド ステート ユニバーシティ リサーチ ファンデーション プラズマに基づく化学源装置およびその使用方法
WO2009146439A1 (en) 2008-05-30 2009-12-03 Colorado State University Research Foundation System, method and apparatus for generating plasma
US8994270B2 (en) 2008-05-30 2015-03-31 Colorado State University Research Foundation System and methods for plasma application
US20090308729A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Gallimore Alec D Hydrogen production from water using a plasma source
US8222822B2 (en) 2009-10-27 2012-07-17 Tyco Healthcare Group Lp Inductively-coupled plasma device
CA2794902A1 (en) 2010-03-31 2011-10-06 Colorado State University Research Foundation Liquid-gas interface plasma device
CA2794895A1 (en) 2010-03-31 2011-10-06 Colorado State University Research Foundation Liquid-gas interface plasma device
JP5669501B2 (ja) * 2010-09-29 2015-02-12 株式会社荏原製作所 電磁石駆動制御装置、及び電磁石装置
US9279722B2 (en) 2012-04-30 2016-03-08 Agilent Technologies, Inc. Optical emission system including dichroic beam combiner
GB201210607D0 (en) * 2012-06-14 2012-08-01 Welding Inst Plasma source apparatus and method for generating charged particle beams
US9532826B2 (en) 2013-03-06 2017-01-03 Covidien Lp System and method for sinus surgery
US9555145B2 (en) 2013-03-13 2017-01-31 Covidien Lp System and method for biofilm remediation
CN105122419B (zh) 2013-03-15 2017-08-01 星火工业有限公司 用于在等离子体离子源腔室中产生等离子体离子源的装置和方法
US9720022B2 (en) 2015-05-19 2017-08-01 Lam Research Corporation Systems and methods for providing characteristics of an impedance matching model for use with matching networks
CN104332379B (zh) * 2014-09-02 2017-12-19 清华大学 等离子体放电装置
US10431425B2 (en) 2016-02-23 2019-10-01 Tokyo Electron Limited Poly-phased inductively coupled plasma source
US10763814B2 (en) 2016-08-09 2020-09-01 John Bean Technologies Corporation Radio frequency processing apparatus and method
US20190108976A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-11 Advanced Energy Industries, Inc. Matched source impedance driving system and method of operating the same
US10264663B1 (en) 2017-10-18 2019-04-16 Lam Research Corporation Matchless plasma source for semiconductor wafer fabrication
US10600618B2 (en) * 2018-08-07 2020-03-24 Semes Co., Ltd. Plasma generation apparatus, substrate treating apparatus including the same, and control method for the plasma generation apparatus
KR102225954B1 (ko) * 2018-08-07 2021-03-11 세메스 주식회사 플라즈마 생성 장치, 그를 포함하는 기판 처리 장치 및 그 제어 방법
FR3087809B1 (fr) 2018-10-30 2022-01-21 Continental Automotive France Capteur de detection de presence pour vehicule automobile
US11114279B2 (en) 2019-06-28 2021-09-07 COMET Technologies USA, Inc. Arc suppression device for plasma processing equipment
US11527385B2 (en) 2021-04-29 2022-12-13 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for calibrating capacitors of matching networks
EP3994716A4 (en) * 2019-07-02 2023-06-28 Eagle Harbor Technologies, Inc. Nanosecond pulser rf isolation
US11596309B2 (en) 2019-07-09 2023-03-07 COMET Technologies USA, Inc. Hybrid matching network topology
US11107661B2 (en) * 2019-07-09 2021-08-31 COMET Technologies USA, Inc. Hybrid matching network topology
TW202118354A (zh) * 2019-07-17 2021-05-01 美商得昇科技股份有限公司 利用可調式電漿電位的可變模式電漿室
US12002611B2 (en) 2019-08-28 2024-06-04 COMET Technologies USA, Inc. High power low frequency coils
US11830708B2 (en) 2020-01-10 2023-11-28 COMET Technologies USA, Inc. Inductive broad-band sensors for electromagnetic waves
US11887820B2 (en) 2020-01-10 2024-01-30 COMET Technologies USA, Inc. Sector shunts for plasma-based wafer processing systems
US11670488B2 (en) 2020-01-10 2023-06-06 COMET Technologies USA, Inc. Fast arc detecting match network
US11521832B2 (en) 2020-01-10 2022-12-06 COMET Technologies USA, Inc. Uniformity control for radio frequency plasma processing systems
US11961711B2 (en) 2020-01-20 2024-04-16 COMET Technologies USA, Inc. Radio frequency match network and generator
US11605527B2 (en) 2020-01-20 2023-03-14 COMET Technologies USA, Inc. Pulsing control match network
US11373844B2 (en) 2020-09-28 2022-06-28 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for repetitive tuning of matching networks
CN113285223B (zh) * 2021-05-24 2023-10-10 中国科学院合肥物质科学研究院 一种分立式π/2相位差离子回旋共振加热天线
US11923175B2 (en) 2021-07-28 2024-03-05 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for variable gain tuning of matching networks
US11657980B1 (en) 2022-05-09 2023-05-23 COMET Technologies USA, Inc. Dielectric fluid variable capacitor
CN116133224B (zh) * 2023-04-13 2023-07-04 安徽曦融兆波科技有限公司 一种用于激发高功率螺旋波等离子体的共振型天线装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0141592B1 (ko) * 1989-12-23 1998-07-01 페터 좀머캄프, 에리히 투데 플라즈마 발생장치

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3860507A (en) * 1972-11-29 1975-01-14 Rca Corp Rf sputtering apparatus and method
US4629887A (en) * 1983-03-08 1986-12-16 Allied Corporation Plasma excitation system
US4557819A (en) * 1984-07-20 1985-12-10 Varian Associates, Inc. System for igniting and controlling a wafer processing plasma
JPH0798521B2 (ja) * 1986-08-20 1995-10-25 澁谷工業株式会社 回転式重量充填装置
US4792732A (en) * 1987-06-12 1988-12-20 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Radio frequency plasma generator
US5429070A (en) * 1989-06-13 1995-07-04 Plasma & Materials Technologies, Inc. High density plasma deposition and etching apparatus
DE3923661A1 (de) * 1989-07-18 1991-01-24 Leybold Ag Schaltungsanordnung fuer die anpassung der impedanz einer plasmastrecke an einen hochfrequenzgenerator
US5108569A (en) * 1989-11-30 1992-04-28 Applied Materials, Inc. Process and apparatus for forming stoichiometric layer of a metal compound by closed loop voltage controlled reactive sputtering
JP3016821B2 (ja) * 1990-06-15 2000-03-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法
US6165311A (en) * 1991-06-27 2000-12-26 Applied Materials, Inc. Inductively coupled RF plasma reactor having an overhead solenoidal antenna
US5288971A (en) * 1991-08-09 1994-02-22 Advanced Energy Industries, Inc. System for igniting a plasma for thin film processing
EP0636285B1 (en) * 1992-04-16 1996-09-04 Advanced Energy Industries, Inc. Stabilizer for switch-mode powered rf plasma processing
TW214598B (en) * 1992-05-20 1993-10-11 Diablo Res Corp Impedance matching and filter network for use with electrodeless discharge lamp
US5273610A (en) * 1992-06-23 1993-12-28 Association Institutions For Material Sciences, Inc. Apparatus and method for determining power in plasma processing
US5478429A (en) * 1993-01-20 1995-12-26 Tokyo Electron Limited Plasma process apparatus
US5815047A (en) * 1993-10-29 1998-09-29 Applied Materials, Inc. Fast transition RF impedance matching network for plasma reactor ignition
JPH07226395A (ja) * 1994-02-15 1995-08-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 真空プラズマ処理装置
US5558718A (en) * 1994-04-08 1996-09-24 The Regents, University Of California Pulsed source ion implantation apparatus and method
US5580385A (en) * 1994-06-30 1996-12-03 Texas Instruments, Incorporated Structure and method for incorporating an inductively coupled plasma source in a plasma processing chamber
US5473291A (en) * 1994-11-16 1995-12-05 Brounley Associates, Inc. Solid state plasma chamber tuner
EP0715334B1 (en) * 1994-11-30 1999-04-14 Applied Materials, Inc. Plasma reactors for processing semiconductor wafers
US5688357A (en) * 1995-02-15 1997-11-18 Applied Materials, Inc. Automatic frequency tuning of an RF power source of an inductively coupled plasma reactor
US5712592A (en) * 1995-03-06 1998-01-27 Applied Materials, Inc. RF plasma power supply combining technique for increased stability
WO1996031899A1 (en) * 1995-04-07 1996-10-10 Advanced Energy Industries, Inc. Adjustable energy quantum thin film plasma processing system
US5689949A (en) * 1995-06-05 1997-11-25 Simmonds Precision Engine Systems, Inc. Ignition methods and apparatus using microwave energy
US5734353A (en) * 1995-08-14 1998-03-31 Vortekx P.C. Contrawound toroidal helical antenna
US5602865A (en) * 1995-11-14 1997-02-11 Synrad, Inc. RF-excited gas laser system
US6264812B1 (en) * 1995-11-15 2001-07-24 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for generating a plasma
US6252354B1 (en) * 1996-11-04 2001-06-26 Applied Materials, Inc. RF tuning method for an RF plasma reactor using frequency servoing and power, voltage, current or DI/DT control
US5892198A (en) * 1996-03-29 1999-04-06 Lam Research Corporation Method of and apparatus for electronically controlling r.f. energy supplied to a vacuum plasma processor and memory for same
US5654679A (en) * 1996-06-13 1997-08-05 Rf Power Products, Inc. Apparatus for matching a variable load impedance with an RF power generator impedance
US5880034A (en) * 1997-04-29 1999-03-09 Princeton University Reduction of semiconductor structure damage during reactive ion etching
US6150628A (en) * 1997-06-26 2000-11-21 Applied Science And Technology, Inc. Toroidal low-field reactive gas source
US6388226B1 (en) * 1997-06-26 2002-05-14 Applied Science And Technology, Inc. Toroidal low-field reactive gas source
JP2003506888A (ja) * 1999-08-06 2003-02-18 アドバンスト・エナジー・インダストリーズ・インコーポレイテッド ガスおよび材料を処理する誘導結合環状プラズマ源装置およびその方法
US6326584B1 (en) * 1999-12-31 2001-12-04 Litmas, Inc. Methods and apparatus for RF power delivery
US6392210B1 (en) * 1999-12-31 2002-05-21 Russell F. Jewett Methods and apparatus for RF power process operations with automatic input power control
AU2001265093A1 (en) 2000-05-25 2001-12-11 Russell F. Jewett Methods and apparatus for plasma processing
US6305316B1 (en) * 2000-07-20 2001-10-23 Axcelis Technologies, Inc. Integrated power oscillator RF source of plasma immersion ion implantation system
US6304036B1 (en) * 2000-08-08 2001-10-16 Archimedes Technology Group, Inc. System and method for initiating plasma production
GB2374202A (en) 2001-04-03 2002-10-09 Seiko Epson Corp Patterning method
US7084832B2 (en) 2001-10-09 2006-08-01 Plasma Control Systems, Llc Plasma production device and method and RF driver circuit with adjustable duty cycle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0141592B1 (ko) * 1989-12-23 1998-07-01 페터 좀머캄프, 에리히 투데 플라즈마 발생장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20030150710A1 (en) 2003-08-14
US7132996B2 (en) 2006-11-07
EP1451892A1 (en) 2004-09-01
EP1451892A4 (en) 2008-01-23
CN1602563A (zh) 2005-03-30
WO2003032434B1 (en) 2003-07-03
KR20040076850A (ko) 2004-09-03
CA2463528A1 (en) 2003-04-17
WO2003032434A1 (en) 2003-04-17
JP2005506660A (ja) 2005-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100932019B1 (ko) 플라즈마 생성 장치 및 방법, 및 고주파 구동 회로
US7100532B2 (en) Plasma production device and method and RF driver circuit with adjustable duty cycle
US7084832B2 (en) Plasma production device and method and RF driver circuit with adjustable duty cycle
KR20060029621A (ko) 듀티 싸이클이 조절가능한 플라즈마 생성 장치 및 방법과고주파 구동 회로
US5325019A (en) Control of plasma process by use of harmonic frequency components of voltage and current
KR101048635B1 (ko) 플라즈마 프로세서
US5572170A (en) Electronically tuned matching networks using adjustable inductance elements and resonant tank circuits
KR100338057B1 (ko) 유도 결합형 플라즈마 발생용 안테나 장치
US7871490B2 (en) Inductively coupled plasma generation system with a parallel antenna array having evenly distributed power input and ground nodes and improved field distribution
KR20000062777A (ko) 플라즈마처리장치 및 플라즈마처리방법
JPH08195297A (ja) プラズマ処理箱内に誘導的に結合されたプラズマ発生源を組み入れるための構造並びに方法
JP2003509837A (ja) 誘導結合プラズマを発生させるための高周波電源
JPH08264297A (ja) インダクタンス可変要素を用いた電気的に同調された整合回路網
US6310577B1 (en) Plasma processing system with a new inductive antenna and hybrid coupling of electronagnetic power
KR101986744B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 방법
JP2012517663A (ja) 大面積プラズマ処理装置
KR102378573B1 (ko) 플라즈마 생성기
Godyak et al. Distributed ferromagnetic inductively coupled plasma as an alternative plasma processing tool
US20040182319A1 (en) Inductively coupled plasma generation system with a parallel antenna array having evenly distributed power input and ground nodes
KR100476902B1 (ko) 균일 분포 플라즈마를 형성하는 대면적 플라즈마안테나（ｌａｐａ）및 이를 포함하는 플라즈마 발생장치
KR100323613B1 (ko) 대면적 플라즈마 소스 형성장치
WO2005010917A1 (en) An apparatus and method for generating uniform plasmas
US12020902B2 (en) Plasma processing with broadband RF waveforms
US20240021410A1 (en) Plasma Processing with Broadband RF Waveforms
KR20050059858A (ko) 다수의 전극블록으로 이루어지는 플라즈마 전극과 이를 이용하는 전원공급 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee