KR100971559B1 - 플라즈마 프로세싱에서 마이크로-제트 인에이블되는 저 에너지 이온 생성 및 이송을 위한 방법과 장치 - Google Patents

플라즈마 프로세싱에서 마이크로-제트 인에이블되는 저 에너지 이온 생성 및 이송을 위한 방법과 장치 Download PDF

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Abstract

반도체 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱에서 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법이 개시되어 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에 있어서, 상기 방법은 플라즈마 배기가스를 발생시키기 위해 기체 종으로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 포함한다. 다음으로, 상기 플라즈마 배기가스는 웨이퍼를 수용하는 프로세스 챔버내로 도입된다. 플라즈마 배기가스의 이온 함량은 플라즈마가 프로세스 챔버내로 삽입됨으로써 내부에 1차 방전을 생성할 때, 추가 이온원을 활성화시킴으로써 향상된다. 다음으로, 1차 플라즈마 방전이 조절판 어셈블리로 지향됨으로써, 조절판 어셈블리를 빠져나가는 2차 플라즈마 방전을 생성한다. 2차 플라즈마 방전에 포함된 이온상에 가해지는 전계의 강도가 감소한다. 이와 같이 하는데 있어서, 감소된 전계 강도는, 웨이퍼상에 형성된 반도체 소자에 손상을 야기하기에 충분하지 않은 에너지로 이온이 웨이퍼에 충돌하도록 한다.
플라즈마 프로세싱, 조절판, 반도체 소자, 전계 강도, 이온, 웨이퍼, 프로세스 챔버.

Description

플라즈마 프로세싱에서 마이크로-제트 인에이블되는 저 에너지 이온 생성 및 이송을 위한 방법과 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MICRO-JET ENABLED, LOW ENERGY ION GENERATION AND TRANSPORT IN PLASMA PROCESSING}
본 발명은 2001년 4월 6일에 출원된 출원번호 제09/828,055호에 일부 연속되는 것이다.
본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 애싱(ashing) 시스템에서 사용하기 위한 저-에너지 이온 생성 및 이송에 관한 것이다.
집적 회로 제조에 있어서, 포토리소그래피 기술이 기판상에 집적회로 패턴을 형성하는데 사용된다. 보편적으로, 반도체 기판은 포토레지스트 물질로 코팅되며, 그 일부가 마스크를 통해 자외선(UV) 복사를 통해 노출되어 포토레지스트상에 원하는 회로 패턴을 형성한다. UV 복사에 노출되지않고 남아있는 포토레지스트 부분은 기판상에 상기 노출된 부분만을 남겨놓고 프로세싱 용액에 의해 제거된다. 어떤 경우, 상기 남아있는 노출 부분은, 포토레지스트가 후속 프로세싱에 견딜 수 있게 하기 위해 포토안정화(photostabilization) 프로세스 동안 UV 광선을 사용하여 구워진다(bake).
집적회로 부품이 형성되는 상기 프로세싱 후, 일반적으로는 남아있는 포토레지스트를 웨이퍼로부터 제거할 필요가 있다. 이 외에도, 에칭과 같은 프로세스를 통해 기판 표면상에 도입될 수도 있는 잔류물이 제거되어야 한다. 보편적으로, 포토레지스트는 원자 산소 및 그 밖의 기체 존재시 "애싱되거나" 또는 "버닝되며(burned)", 잔류물과 함께 상기 애싱되거나 버닝된 포토레지스트는 기판의 표면으로부터 "스트리핑되거나(stripped)" 또는 "클리닝(cleaned)"된다.
포토레지스트와 잔류물을 제거하는 한 가지 방법은 무선 주파수(RF) 에너지공급되는(energized) 또는 마이크로파(microwave)-에너지공급되는 플라즈마를 기판 표면으로 지향되게 하는 것이다. 마이크로파-에너지공급된 플라즈마의 경우, 플라즈마는 공진 마이크로파 공동을 통과하는 플라즈마 튜브를 통해 이송되는 기체 혼합물에 의해 형성된다. 공동내의 마이크로파 에너지가 플라즈마 튜브내로 도입되어, 내부에 기체 혼합물을 여기시켜(excite) 플라즈마를 형성한다. 반응성 종을 포함하는 상기 여기된 플라즈마 배기가스(exhaust)는 튜브로부터 프로세스 챔버내로 전달되는데, 여기에는 애싱될 포토레지스트-코팅된 반도체 기판이 존재한다. 이러한 유형의 애셔(asher)는 "다운스트림 애셔(downstream asher)"로 공지되어 있는데, 여기서 레지스트 코팅된 기판은 "업스트림(upstream)" 플라즈마 소스로 공지되어 있는 플라즈마 발생기로부터 물리적으로 제거된다.
비교적 높은 이온 주입량이 레지스트-코팅된 웨이퍼에 제공된 반도체 응용에 있어서(예컨대, ≥1x1015cm-2), 포토레지스트의 상부층은 아래의 남아있는 레지스트로부터의 트랩핑된(trapped) 용매의 확산에 침투되지않는 높게 탄화된 막껍질(crust)로 변한다. 따라서, 상기 막껍질은 용매가 막껍질을 폭발적으로 빠져나가는 것을 방지하도록 애셔에 의해 (일반적으로 낮은 웨이퍼 온도에서) 조심스럽게 제거되어야 한다. 그렇지 않을 경우, 상기와 같은 조건은 포토레지스트상에 "팝퍼(popper)"를 생성하게 된다. 팝퍼에 의해 종종 웨이퍼 표면상에 남아있는 잔류물은 제거되기 어려우며, 툴 챔버(tool chamber)내에서 및 웨이퍼상에서 입자를 오염시키는 잠정적인 원인이 될 수 있다. 그러나 막껍질을 화학적으로 제거하기 위해 원자 종에만 의존하는 저온 프로세스는 본래 비효율적이며, 애셔의 처리율(단위 시간당 프로세싱되는 웨이퍼의 수에 의해 측정됨)을 절충한다.
저온에서 탄화된 막껍질의 애싱율(ash rate)을 향상시키는 공지된 방법은 이온 충돌을 이용한다. 애셔의 통상적인 이온원(ion source)은 연마정반(platen)(또는 정전 척(electrostatic chuck))을 사용하며, 이것은 보편적으로 RF 소스에 의해 무선 주파수(RF)에서 바이어스된다. 일단 활성화되면, RF 소스가 웨이퍼 위에 용량성 방전을 생성한다. 다음으로, 이러한 2차 방전이 웨이퍼 바로 위에 이온-전자 쌍을 생성하며, 그 다음 이것으로부터 이온이 웨이퍼 표면위에 생성된 용량성 쉬스(Asheath＠)에 의해 가속화된다. 용량성 쉬스(sheath)가 40-50 eV 이상의 높은 전계 전위(electric field potential)를 가질 수도 있으므로, 이온은 상기와 같은 높은 에너지로 웨이퍼에 충돌할 수도 있다. 그러나 이러한 높은 에너지의 이온 충돌은 웨이퍼상에 형성되는 소자에 큰 손상을 일으킬 수 있다. 또한, 대량의 이온 충돌로 인한 광범위한 가열은 웨이퍼간 동작들 사이에 일정하지않은 웨이퍼 온도를 야기할 수도 있다.
상기 논의된 바와 같은 종래기술의 결점 및 결함은 반도체 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱에서 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법에 의해 극복되거나 또는 완화된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 있어서, 상기 방법은 기체 종으로부터 플라즈마를 생성하여 플라즈마 배기가스를 발생시키는 단계를 포함한다. 다음으로, 플라즈마 배기가스는 웨이퍼를 수용하는 프로세싱 챔버내로 도입된다. 플라즈마 배기가스의 이온 함량은 플라즈마가 프로세싱 챔버내로 도입됨으로써 내부에 1차 플라즈마 방전을 생성할 때, 추가 이온원을 활성화시킴으로써 향상된다. 다음으로, 1차 플라즈마 방전이 조절판 어셈블리(baffle plate assembly)로 지향되는데, 여기서 플라즈마가 조절판 어셈블리를 빠져나감에 따라 2차 플라즈마 방전이 생성된다. 2차 플라즈마 방전에 포함된 이온상에 가해지는 쉬스 퍼텐셜의 강도가 감소하는데, 상기 쉬스 퍼텐셜은 1차 플라즈마 방전의 결과로 발생한다. 상기 결과로 얻어진 감소된 전계 강도는 더 낮은 퍼텐셜을 통해 이온을 가속화시킴으로써, 웨이퍼상에 형성되는 반도체 소자에 손상을 야기하기에 충분하지 않은 에너지로 웨이퍼상에 이온 충돌을 일으킨다.
바람직한 실시예에 있어서, 2차 플라즈마 방전시 쉬스 퍼텐셜을 통한 이온의 가속화에 있어서의 감소는, 1차 플라즈마 방전과 웨이퍼 사이에 조절판 어셈블리가 배치되도록 추가 이온원을 위치시킴으로써 달성된다. 이 외에도, 조절판 어셈블리는 실제로 마이크로-제트 형성시에 2차 플라즈마 방전이 형성될 수 있도록 구성된다. 조절판 어셈블리는 상위 조절판과 하위 조절판을 포함하며, 상기 하위 조절판은 또한 이것을 관통하여 위치된 복수의 모따기된(chamfered) 홀을 구비하여, 웨이퍼의 표면상에 균일한 이온 충돌을 제공함으로써, 방전 효과가 웨이퍼를 손상시키는 것을 방지한다.
도 1은 포토레지스트 애셔의 프로세스 챔버에 사용될 수 있는 추가 이온 에너지생성기(energizer) 및 플라즈마 소스의 개략적인 단면도.
도 2는 라인 2-2을 지나는 도 1에 도시된 추가 이온 에너지생성기의 단면도.
도 3은 도 2의 추가 이온 에너지생성기의 선택적인 실시예의 단면도.
도 4는 RF 바이어스된 정전 척이 이온을 발생시키도록 활성화될 때 반도체 웨이퍼 바로 위에 생성되는 고-에너지의 용량성 쉬스 및 추가 이온원을 구비한 통상적인 플라즈마 애싱 시스템을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 반도체 웨이퍼로부터의 고-에너지 용량성 쉬스의 절연을 나타내는 도 1의 프로세스 챔버의 개략적인 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조절판 어셈블리의 상부도면.
도 7은 라인 7-7을 지나는 도 6에 도시된 조절판 어셈블리의 측면 단면도.
도 8은 라인 8-8을 지나는 조절판 어셈블리의 하위 조절판의 상부 단면도.
도 9는 하위 조절판의 모따기된 홀에 대한 상세한 단면도.
도 10은 하위 조절판의 모따기된 홀을 통한 마이크로-제트, 저-에너지 이온 형성을 나타내는 개요도.
새로운 저-에너지 이온 생성 및 이송 메커니즘이 개시되어 있다. 이 메커니즘은, 높은 쉬스 전압으로 인한 고-에너지의 이온 충돌의 잠정적으로 해로운 효과에 웨이퍼를 노출하지않고, 이온-주입된 포토레지스트의 탄화된 상부층의 화학적 분해 및 후속 휘발을 균일한 방식으로 향상시킨다. 이러한 "유연한(soft)" 이온 보조 기술은 애시 툴내의 추가 이온원에 의해 발생된 이온과 이미 존재하는 화학 반응물 사이의 공동작용(synergy)을 이용함으로써, 상기 중 어느 하나 또는 상기 성분의 단순한 합에 의해 얻어질 수 있는 것보다 더 신속한 반응을 생성한다.
이온은 "물리적인" 운동 에너지는 물론 반응시 해제되는 "화학적인" 내부 에너지 두 가지 모두에 기여함으로써, 표면 반응에 대한 활성화 에너지를 효과적으로 낮춘다고 여겨진다. 웨이퍼를 통상적인 용량성 방전의 특성인 높은 쉬스 퍼텐셜로부터 보호함으로써, 이온은 웨이퍼에 형성된 쉬스 퍼텐셜을 통과할 때 상당히 더 약화된 전계를 받는다. 따라서, 이온은 웨이퍼 소자에 상당한 손상을 일으키기에 충분하지 않은 에너지로 웨이퍼에 충돌하지만, 주입된 포토레지스트상에 형성된 탄화된 막껍질을 제거하는 이온-보조 화학 프로세스를 여전히 인에이블한다. 또한, 이러한 방식은 동작하기 위한 웨이퍼 척을 필요로하지 않는 필요없는 시스템에 특히 적합하다.
이온 주입된 레지스트가 유연한 이온 충돌에 대한 응용의 일례로서 본원에 언급되어 있지만, 상기와 같은 이온 충돌의 다수의 다른 응용이 예상될 수 있다. 이것은, 에칭 후 잔류물의 제거, 이방성 레지스트 제거, 낮은-k 물질 존재시 포토레지스트의 선택적인 제거, 이방성 에칭 등을 포함하며, 그러나 이것으로 제한되지 는 않는다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 포토레지스트 애셔(10)의 개요도가 도시되어 있다. 애셔(10)는 기체 박스(12), 마이크로파 전력 발생기 어셈블리(14), 웨이퍼(18)와 같은 반도체 기판 또는 워크피스(workpiece)가 가열되는 프로세스 챔버(16)와, 및 프로세스 챔버(16)의 아래에 위치한 (웨이퍼(18)를 가열하기 위한) 복사 가열기 어셈블리(20)를 포함한다. 열전대와 같은 온도 프로브(24)가 웨이퍼(18)의 온도를 감시하는데 사용된다. 진공 펌프(26)는 진공 조건을 필요로하는 프로세스를 위해 프로세스 챔버(16)를 비우는데 사용된다. 모노크로메이터 (monochromator)(28)는 프로세스 종료 결정을 돕기 위해 챔버내의 기체의 광학 방사 특성을 감시하는데 사용된다.
작동시, 원하는 기체 혼합물은 기체 박스(12)로부터 인입관(inlet conduit)(34)을 통해 플라즈마 튜브(32)로 도입된다. 플라즈마 튜브(32)는 석영 또는 사파이어와 같은 물질로 제조된다. 원하는 혼합물을 형성하는 기체는 개별적인 공급원(supplies)(도시되지 않음)에 저장되어 밸브(36) 및 배관(38)을 이용하여 기체 박스(12)에서 혼합된다. 원하는 기체 혼합물의 일례로는 산소를 가지거나 가지지 않은 질소기반 형성 기체(주로 적은 퍼센트의 수소를 가진 질소)가 있다. 부가적으로, 사불화탄소(carbon tetrafluoride)와 같은 플루오르 함유 기체가 소정의 프로세스에 대한 애싱율을 향상시키기 위해 기체 혼합물에 추가될 수도 있다. 이러한 경우, 플라즈마 튜브(32)에 대한 바람직한 물질은 사파이어이다. 사파이어는, 반응성 플루오르 원자와 이온이 플라즈마내에 존재함으로써, 플라즈마 튜브(32)의 내부면의 에칭에 영향을 받지 않는다. 플루오르 보조 스트리핑에 사파이어를 사용하는 것과 관련한 추가 세부사항은 Huffman 등에게 허여된 미합중국 특허 제6,082,374호에서 확인될 수 있으며, 그 내용이 본원에서 참조로 포함되어 있다.
원하는 기체 혼합물은 마이크로파 전력 발생기 어셈블리(14)에 의해 에너지공급되어, 복사 가열기 어셈블리(20)에 의해 가열될 때 프로세스 챔버(16)에서 웨이퍼(18)상의 포토레지스트를 애싱하게되는 반응성 플라즈마를 형성한다. 마그네트론(magnetron)(40)은 도파관(42)에 결합되는 마이크로파 에너지(약 2.45 GHz)를 발생시킨다. 다음으로, 마이크로파 에너지는 도파관으로부터, 플라즈마 튜브(32)를 둘러싸고 있는 마이크로파 인클로저(enclosure)(44)의 개구(도시되지 않음)를 통해 공급된다. 마이크로파 에너지에 대한 대안으로서, 원하는 기체 혼합물은 선행기술에 공지되어 있는 바와 같이 마그네트론(40) 대신 무선 주파수(RF) 전원(도시되지 않음)에 의해 에너지공급될 수도 있다.
도 1에 도시된 실시예에 있어서, 플라즈마 튜브(32)는 플루오르 플라즈마 화학작용을 수용하기 위해 알루미나(Al2O3) 또는 단결정 사파이어로 제조된다. 외부 석영 냉각 튜브(46)는 사파이어 플라즈마 튜브(32)를 둘러싸고 있으며 그것으로부터 약간 분리되어 있다. 가압된 공기가 튜브(32 와 46) 사이의 갭으로 공급되어, 작동중인 플라즈마 튜브(32)를 효과적으로 냉각시킨다. 마이크로파 인클로저(44)는 팬텀 선(phantom line)(45)으로 도시된 섹션으로 분할된다. 인클로저(44)의 분할은튜브(32)의 길이 전체에 걸쳐 균일한 마이크로파 전력 분배를 가능하게 하며, 적합 한 입력 전력이 제공될 때, 허용될 수 없을 정도로 큰 열 변화도가 그 축방향 길이를 따라 전개되는 것을 방지함으로써, 상기 튜브를 과열되는 것으로부터 보호한다. 석영과 달리, 사파이어는 균일하지않게 가열될 때 부서지는 경향이 있다. 따라서, 인클로저(44)의 각 세그먼트는 마이크로파 에너지를 개별적으로 공급받으며, 상기 마이크로파 에너지는 상기 인클로저 세그먼트를 통과하는 사파이어 플라즈마 튜브(32)와 석영 튜브(46)를 통해 전달된다. 상기 인클로저에 대한 추가 세부사항은 Kamarehi 등에게 허여된 미합중국 특허 제5,961,851호에서 확인될 수 있으며, 그 내용이 본원에서 참조로 포함되어 있다. 선택적으로, TM012 모드에서 공진하도록 주문 설계된 단일 공진 공동을 가진 마이크로파 어플리케이터(applicator)가 사용될 수도 있다. 상기 어플리케이터에 대한 추가 세부사항은 Srivastava 등에게 허여된 미합중국 특허 제6,057,645호에서 확인될 수 있으며, 그 내용이 본원에서 참조로 포함되어 있다.
플라즈마 튜브(32)에 사용되는 물질(석영 또는 사파이어) 또는 마이크로파 어플리케이터의 유형에 관계없이, 플라즈마 튜브(32)내의 기체 혼합물은 에너지공급되어 플라즈마를 생성한다. 마이크로파 트랩(48 및 50)이 마이크로파 인클로저(44)의 단부에 제공되어 마이크로파의 누설을 방지한다.
상기 설명된 바와 같이, 통상적인 다운스트림 애셔가 고의로 기판으로부터 플라즈마 업스트림을 발생시켜, 기판에 충돌하는 잔광(Aafterglow@) 플라즈마가 반응성 원자 종에서는 풍부하지만, 열악한 이온 농도를 갖는다. 따라서, 추가 이온원(74)이 웨이퍼의 표면에 충돌하는 상당한 이온 함량을 가진 기판에 더 근접한 다른 플라즈마를 발생시킨다. 상기 추가 이온원(74)은 마이크로파 전력 발생기 어셈블리(14)에 의해 발생된 플라즈마와 독립적으로 작동하여, 단일 프로세스의 개별적인 단계들에서 각기 다른 플라즈마 특성 조건(예컨대, 낮은 이온 함량 또는 높은 이온 함량)을 수용할 수 있다. 또한, 추가 이온원(74)이 임의의 유형의 업스트림 플라즈마 기반 애셔에 통합될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 1에 도시된 실시예에 있어서, 추가 이온원(74)은 유전체 윈도우(52)와 플라즈마 튜브(32) 사이에 위치된 코일 안테나 어셈블리(76)의 형태로 제공된다. 선택적으로, 평면 안테나가 사용될 수도 있다. 애셔(10)의 유전체 윈도우(52)는 코일 안테나 어셈블리(76)에 의해 방출된 신호가 이것을 통과하여 프로세스 챔버(16)로 전달되도록 석영 또는 (세라믹 알루미나(Al2O3)와 같은) 유사한 유전 물질로 제조된다. 도 2에서 가장 잘 나타나있는 바와 같이, 코일 안테나 어셈블리(76)는 베이스(80)내에 구현되는 금속(예컨대, 동) 코일 안테나(78)를 갖는다. 베이스(80)는 폴리사불화에틸렌 (polytetrafluoroethylene)(PFTE)(통상적으로는 Teflon7 이라 함)과 같은 불소중합체 수지(fluoropolymer resin)로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 Teflon7 은 E.I.du Pont de Nemours and Company의 등록 상표이다.
코일 안테나(78)는, 활성 플라즈마와 전혀 접촉하지 않아 그 결과 미립자 또는 스퍼터링(sputtered) 금속 오염 문제를 전혀 일으키지 않도록 프로세스 챔버(16)의 외부에 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 일반적으로 평면 형상인 코일 안테나(78)는 웨이퍼(18) 전체(또는 실질적으로 전체)를 커버할 수 있을 정도로 충분히 크다.
안테나(78)는 RF 신호 발생기(82)로부터 출력된 RF 신호에 의해 에너지공급된다. 바람직한 실시예에 있어서, RF 신호는 13.56 메가헤르쯔(MHz)에서 동작한다. 그러나 동작 주파수는 ISM 대역내에 허용되는 임의의 무선 주파수일 수도 있다. RF 신호 발생기(87)와 안테나(78) 사이에는, 안테나(78)로부터 RF 발생기(82)로 역으로 반사되는 전력을 최소화하는 정합망(84)이 배치된다. RF 발생기(82)와 정합망(84) 사이는 물론 정합망(84)과 안테나(78) 사이의 연결은 동축 케이블 또는 도파관을 이용하여 이루어질 수 있다. 선택적으로, 자급식(self-contained) 주파수-동조 RF 발생기 및 증폭기와 같이, 코일을 에너지 공급하는 다른 메카니즘이 사용될 수도 있다.
도 3은 추가 이온원(74)의 선택적인 실시예를 도시하는 것으로서, 이것은 평판(plate) 안테나 어셈블리(90) 형태로 제공된다. 평판 안테나 어셈블리(90)는, 일반적으로 원형인 형상의 금속(예컨대, 동, 알루미늄) 평판 안테나(92)를 가지며, 플라즈마 튜브(32)와 정렬하기 위해 중심 개구(93)를 구비한다. 평판 안테나(이것은 또한 일반적으로 평면 형상임)(92) 또한 웨이퍼(18) 전체(또는 실질적으로 전체)를 커버할 정도로 충분히 크다. 안테나 어셈블리(90)에 의해 보충됨으로써 그 결과 얻어지는 플라즈마 방전은 주로 사실상 용량성인 반면, 안테나 어셈블리(76)에 의해 보충되는 플라즈마 방전은 부분적으로 유도성이다.
도 1이 추가 에너지생성기에 대해 RF 소스를 사용하는 것을 도시하고 있다 하더라도, 추가 이온 에너지생성기(74)에 대해 다른 에너지공급 소스(예컨대, 마이 크로파)를 사용할 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 추가 이온원(74)을 통과한 후, 에너지공급된 플라즈마는 유전체 윈도우(52)의 개구(51)를 통해 프로세스 챔버(16)로 들어간다. 상위 조절판(54a)과 하위 조절판(54b)으로 이루어진 구멍뚫린(apertured) 이중-층 조절판 어셈블리(54)는 프로세싱되고 있는 웨이퍼(18)의 표면에 걸쳐 반응성 플라즈마를 균일하게 분산한다. 복사 가열기 어셈블리(20)는, 램프에 의해 발생된 열을 프로세스 챔버(16)내에서 석영 핀(68)상에 배치된 웨이퍼(18)의 이면(backside) 방향으로 반사하여 전환하는 반사기(64)내에 존재하는 복수의 텅스텐 할로겐 램프(58)를 포함한다. 웨이퍼(18)와 밀접하게 접촉되는 열전대(24)는 웨이퍼(18)의 활성 온도 제어가 유지될 수 있도록 램프(58)로 피드백 루프를 제공한다. 열전대와 같은 하나 이상의 온도 센서(72)가 유전체 윈도우(52)의 외부에 장착되어 챔버 온도를 표시한다.
보편적인 플라즈마 애셔(101)의 통상적인 추가 에너지생성기에 있어서, 반도체 웨이퍼(102)는 보편적으로 도 4에 도시된 바와 같이 척(104)상에 고정된다. 이온 충동이 필요하면, 척(104)이 보편적으로 소정의 RF 퍼텐셜(추가 이온 발생을 제공하기 위함)로 바이어스되어, 용량성 플라즈마가 웨이퍼(102) 바로 위에 생성된다. 다음으로, 웨이퍼(102)와 척(104)은 활성 용량성 쉬스(106)내에 싸인다. 상기 활성 쉬스(106)가 플라즈마를 웨이퍼에 대해 양의 퍼텐셜로 상승시킴으로써, (대부분 하나 이상의 손실된 전자를 가진 양으로 대전되는) 이온이 웨이퍼(102)의 표면으로 유도된다. 쉬스(106)의 퍼텐셜은, 이온을 높은 에너지로 가속화시킴으로써 웨이퍼(102)에 충격을 가하게하는 메카니즘이다.
대조적으로, 본 발명의 실시예에 의하면 웨이퍼는 고-에너지 쉬스의 형성으로부터 보호될 수 있다. 이 외에도, 조밀한 플라즈마가 웨이퍼 부근에 형성된다. 이제 도 5를 참조하면, 플라즈마 프로세싱 동안 생성되는 용량성 쉬스를 나타내는 프로세스 챔버(16)의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 석영 핀(68)(및 열전대)상에 장착되는 웨이퍼(18)는 RF 퍼텐셜에서 바이어스되지 않는다. 일단 마이크로파-에너지공급된 플라즈마(또는 마이크로파 플라즈마가 동작하지 않을 경우에는, 입력 기체)가 개구(51)를 통해 프로세스 챔버(16)에 들어가면, RF 안테나(74)는 관련 활성 쉬스(106)를 이용하여 활성 용량성(또는 유도성과 용량성의 결합) 방전을 가열한다. 그러나, 통상적인 프로세스 챔버와 달리, 상기 쉬스(106)(1차 RF 방전으로 인해 생성됨)는 웨이퍼(18)와 조절판 어셈블리(54)의 마주하는 측에 위치된다. 따라서, 웨이퍼(18)는 활성 쉬스(106)에 의해 가속화되는 고-에너지 이온에 영향을 받지않는다. 대신, 이온은 웨이퍼(18)로 확산되어, 웨이퍼(18)를 둘러싸고있는 플로팅 퍼텐셜(Afloating potential@) 쉬스(108)와 관련된 최대 에너지로 웨이퍼(18)에 충돌한다. 조절판 어셈블리(54)의 조절판들 사이에는 쉬스 (및 그 내부의 홀) 또는 플라즈마 어느 것도 형성되지 않는다는 것이 도 5에 도시되어 있음을 알아야 한다.
이제 도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 관점에 따라 세부적인 조절판 어셈블리(54)가 도시되어 있다. 다시 말하면, 조절판 어셈블리(54)는 석영 또는 세라믹과 같은 유전 물질로 제조된 상위 조절판(54a)을 포함한다. 상위 조절판(54a)은 또한 플루오르 관련 에칭에 견디도록 사파이어로 코팅될 수도 있다. 도 6의 상부도에 도시된 바와 같이, 상위 조절판(54a)은 그 중심에 배치된 충돌 디스크(110)를 구비한다. 충돌 디스크(110)는, 도 7에 도시된 바와 같이 1차 플라즈마 방전이 그것에 충돌하여 상위 조절판(54a)의 개구(112)를 통해 내부 플레넘(plenum)(113)내로 균일한 방식으로 흐르도록 한다. 조절판 어셈블리(54)는, 아노다이징된 알루미늄(anodized aluminum)과 같은 물질로 제조되는 것이 바람직한 하위 조절판(54b)을 더 포함하며, 안테나(78 또는 92)로의 반대 용량성 전극 역할을 하도록 접지된다. 하위 조절판(54b)은 또한 내부에 복수의 홀(114)을 가져, 이 홀을 통해 2차 플라즈마 방전이 빠져나간다. 하위 조절판(54b)의 홀(114)은 상위 조절판(54a)의 개구(112)와 수적으로 동일하며, 서로에 대해 공간상으로 정렬되는 것이 바람직하다.
도 8에 보다 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 일련의 채널 또는 홈(116)이 하위 조절판(54b)을 통해 홀(114) 사이에 일반적으로 V-형상의 구성으로 형성되어 있다. 채널(116)은 물 또는 다른 냉각 물질을 순환시켜 조절판 어셈블리(54)에 대한 냉각 메카니즘을 제공한다. 채널(116)과 홀(114)은 임의의 채널(116)이 구멍뚫려 누설이 일어나는 것을 방지하도록 형성된다는 것을 알아야 한다.
이제 도 9를 참조하면, 하위 조절판 홀(114)의 세부적인 단면도가 도시되어 있다. 각 홀(114)은 하위 조절판(54b)의 내부면(118)(또는 플레넘 측)상의 제1 직경(d1)과 하위 조절판(54b)의 외부면(120)(또는 웨이퍼 측)상의 제2 직경(d2)을 갖는다. 제1 직경(d1)은 제2 직경(d2)보다 더 크다. 알 수 있는 바와 같이, 홀(114)의 플레넘 측은 일반적으로, 그 내부 직경이 d2가 될때 까지 90도 모따기에 의해 안으로 테이퍼링되는(taper) 사다리꼴(frustoconical) 형상이다. 이것은 하위 조절판(54b)의 두께를 통해 대략 중간쯤에 발생함으로써, 홀(114)은 사다리꼴 섹션(117)과 원통형 섹션(119) 두 가지 모두를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 홀(114)의 원통형 섹션(119)은 도 9에서 d3로 표현된 높이를 갖는다.
마지막으로, 도 10은 하위 조절판(54b)의 모따기된 홀(114)을 통한 마이크로-제트, 저-에너지 이온 생성 영역을 도시하는 것이다. 조절판 위의 플레넘에서의 1차 플라즈마 방전 결과로, 로컬 쉬스(122)가 홀(114)에 생성됨으로써, 결과적으로 전계를 일으킨다. 1차 방전으로부터의 전자 및 이온이 홀(114)에 진입하여, 각 홀을 통해 하위 조절판(54b)의 외부면(120)으로 전류 경로(점선 화살표(123)로 표시된 바와 같음)를 생성한다. 전류선(화살표 123)이 홀(114)에 근접하여 집중됨에 따라, 전류 밀도가 증가하여, 홀에 더 조밀한 플라즈마를 형성함으로써, 좁은 플라즈마 쉬스를 가진 플라즈마 제트를 형성한다. 마이크로 제트의 증가된 플라즈마 밀도는 또한, 홀내의 중성입자(neutral)의 밀도를 감소시키는 중립 온도를 증가시킬 수도 있다. 이러한 효과를 조합하면, 전자 온도를 증가시키고, 마이크로-제트에서의 방전의 화학작용을 변경할 수도 있다. 이 외에도, 이온이 또한 쉬스에 의해 가속화되어 홀(114)의 내부면(124)에 충돌함으로써, 2차 전자를 배출한다. 높은 플라즈마 밀도와 관련된 더 좁은 쉬스는 충돌이 거의 없이 쉬스(122)를 가로질러 전자의 가속화를 허용함으로써, 마이크로-제트에 매우 강력한 전자가 생성되는 결과를 가져온다. 2차 전자는 중성 기체 분자와 충돌할 수 있도록 충분한 에너지를 얻음으로써, 이들을 이온화하여 홀을 통해 마이크로-제트 형상의 방전(126)을 생성한다.
접지된 조절판(54b)에서의 마이크로-제트의 형성은 더 넓은 면적의 전극 부근에서 플라즈마 밀도를 증가시키는 고유의 특성을 갖는다. 통상적인 용량성으로 결합된 방전에서, 플라즈마 밀도는, 전극이 좁을수록 전계가 더욱 높고 Rf 전류 밀도가 더 크기 때문에 더 좁은 전극에서 가장 높으며, 상기 더 좁은 전극은 웨이퍼가 존재하는 곳이다. 여기서 마이크로-제트 형성을 용이하게 하는 내부에 홀을 가진 전극으로서 구멍이난 하위 조절판(54b)을 사용하면, 더 넓은 면적의 전극에서 플라즈마 밀도와 전력 소모를 증가시킨다. 더 큰 밀도는 플라즈마 쉬스 두께를 감소시킴으로써, 쉬스를 가로지르는 용량을 증가시키고, 하위 조절판(54b)과 안테나(78 또는 92) 사이의 유효 면적비를 증가시킨다. 증가된 면적비는 조절판의 이온 충돌 에너지를 감소시키며, 이는 조절판의 스퍼터링 및 스퍼터링 제품과의 웨이퍼의 상응하는 오염을 최소화한다. 이와 동시에, 웨이퍼 부근의 하위 조절판(54b) 영역에서의 증가된 플라즈마 밀도 및 더 큰 전자 온도 모두 웨이퍼의 이온 충돌 유속을 증가시키고 고유의 플라즈마 화학작용을 일으킬 수 있다. 따라서, 표면 반응은, 마이크로-제트를 이용하지않고는 달리 발생할 수 없는 웨이퍼에서 가능하다. 상기와 같은 이온 충돌은 웨이퍼상의 대전 현상이 완화되도록 하는 일정한 방식으로 발생한다.
마이크로-제트 방전(126)은 결국 웨이퍼에 충돌하는 1차 이온원이다. 웨이퍼가 그 플로팅 퍼텐셜에서(및 통상적인 애셔에서와 같이 2차 방전의 RF 용량성-전극 쉬스 퍼텐셜의 것이 아님) 바이어스되므로, 이온은 손상을 야기하기에 충분하지않은 에너지로 웨이퍼에 충돌한다. 이 외에도, 홀(114)의 낮은 종횡비(직경(d2)을 높이(d3)로 나눔)가 마이크로-제트 방전을 향상시킨다는 것이 또한 실험상으로 판정되었다. 그러나 홀(114)의 높이(즉, 하위 조절판(54b)의 두께)가 너무 작게 제조된다면, 하위 조절판의 냉각하는 물에 대한 용량이 없어진다. 반면, 홀의 직경이 종횡비를 낮출 정도로 너무 넓게 제조된다면, 플라즈마 방전을 균일하게 분산시키는데 있어서의 조절판의 효율성이 감소된다. 따라서, 본 발명 실시예(들)의 홀(114)은, 효과적인 조절판 냉각을 여전히 허용하면서, 이온이 풍부한 플라즈마를 효과적으로 생성하고 홀을 통해 웨이퍼까지 이송하기 위해 더 낮은 종횡비를 제공하도록 형성된다.
내부에 신뢰성있는 마이크로-제트를 발생시키는데 필요한 홀(114)의 크기 및 종횡비는 플라즈마 전력, 압력, 기체 조성 등과 같은 파라미터를 포함하는 프로세스 조건의 함수이다. 이러한 프로세스에서, 홀(114)내의 마이크로-제트의 "조명(lighting)"은 균일한 프로세싱을 달성하는데 필요하다. 상기 기재된 프로세스는 균일하고 신뢰성있는 마이크로-제트 조명을 달성하여 상기와 같은 균일한 프로세싱을 발생시킨다. 이것은 에칭 터널과 같은 다른 응용과 상이한데, 이 경우, 웨이퍼가 최소의 이온 충돌로 프로세싱될 수 있는 터널내에 "필드-프리 영역(field-free region)"을 생성하는데 있어서 마이크로-제트를 신뢰성있게 형성하지 않는 더 작은 홀을 가진 구멍이난 플레이트가 사용된다. 마찬가지로, 본 발명 실시예는 다른 종래 기술과 상이한데, 이 경우, 마이크로-제트의 형성을 이용하지 않고 플라즈마가 플레이트내의 홀을 통과하게 되는 간단한 용량성 전극을 제조하는데 더 큰 홀을 가진 구멍이난 플레이트가 사용된다.
본 발명이 바람직한 실시예와 관련하여 기술되었지만, 당업자들이라면 본 발명 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있으며, 상응하는 것들이 그 요소를 대신할 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 이 외에도, 본 발명의 본질적인 범위에서 벗어나지 않고 본 발명의 개시에 맞게 소정의 상황 또는 물질을 조정하도록 다양한 변형이 이루어질 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위한 최적의 모드로서 개시된 소정의 실시예로 제한되지 않고, 첨부된 특허청구범위의 범위내에서 이루어지는 모든 실시예를 포함하게 된다.

Claims (39)

  1. 워크피스의 플라즈마 프로세싱용 시스템에 있어서:
    기체를 플라즈마로 여기시키는 전력 발생기 어셈블리;
    내부에 배치된 워크피스를 프로세싱하는 프로세스 챔버;
    플라즈마 배기가스를 플라즈마 튜브로부터 상기 프로세스 챔버로 전달하는 플라즈마 튜브;
    활성화될 때 상기 플라즈마 배기가스의 이온 함량을 향상시키며, 상기 프로세스 챔버에 근접하게 위치된 추가 이온원;
    플라즈마 프로세싱 시스템용 조절판 어셈블리로서,
    관통하여 형성되는 제1의 복수의 홀을 가진 상위 조절판;
    내부 플레넘에 의해 상기 상위 조절판과 분리되며, 관통하여 형성되는 제2의 복수의 홀을 가지는 하위 조절판을 포함하며,
    상기 제2 복수의 홀은 각각 그 한 단부에 제1 직경을 갖고 그 맞은편 단부에 제2 직경을 갖는데, 상기 제1 직경이 상기 제2 직경보다 큰, 조절판 어셈블리; 및
    상기 추가 이온원의 활성화에 의해 생성된 쉬스에서 전계 전위로부터 워크피스를 차폐시키는 절연 수단을 포함하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절판에서, 상기 제2의 복수의 홀은 상기 제1 직경에서 시작하여 상기 제2 직경으로 안으로 테이퍼링하는, 상기 하위 조절판내에 안으로 테이퍼링하는 내부면을 정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조절판에서, 상기 제2의 복수의 홀은 사다리꼴 섹션과 원통형 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하위 조절판을 통하여 진행되는 복수의 채널을 더 포함하며, 상기 복수의 채널은 관통하여 순환되는 액체 냉각제를 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상위 조절판은 석영, 사파이어, 세라믹, 또는 사파이어-코팅된 석영 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하위 조절판은 전도성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 아노다이징된 알루미늄이며, 상기 하위 조절판은 접지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절판에서, 상기 제1의 복수의 홀과 상기 제2의 복수의 홀이 서로 정렬되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절판은 상기 상위 조절판 위에 배치되는 충돌 디스크를 더 포함하며, 상기 충돌 디스크는 플라즈마 방전이 충돌 디스크에 충돌하여 상기 제1의 복수의 홀을 통해 지향되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 채널은 상기 하위 조절판을 통해 일반적으로 V-형상의 구성으로 진행되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  11. 삭제
  12. 워크피스의 플라즈마 프로세싱용 시스템에 있어서:
    기체를 이온을 포함하는 플라즈마로 여기시키는 전력 발생기;
    내부에 배치된 워크피스를 프로세싱하는 프로세스 챔버;
    플라즈마 배기가스를 플라즈마 튜브로부터 상기 프로세스 챔버로 전달하는 플라즈마 튜브;
    상기 플라즈마 배기가스의 이온 함량을 향상시키는 추가 이온원으로서, RF 신호를 상기 플라즈마 배기가스에 전달하고, 상기 프로세스 챔버에 근접하지만, 상기 프로세스 챔버의 외부에 위치되는 RF 안테나 및 상기 프로세스 챔버로부터 상기 RF 안테나를 분리시키는 유전체 윈도우를 포함하는 추가 이온원; 및
    저에너지로 상기 워크피스를 향하여 이온을 가속시키면서, 상기 RF 신호에 의해 생성된 전계 전위들로부터 워크피스를 차폐시키는 두 개 이상의 조절판을 포함하는 조절판 어셈블리를 포함하는, 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 조절판 어셈블리의 상기 조절판들 중 하나가 전기적으로 접지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 조절판 어셈블리가 두 개 이상의 조절판을 포함하고, 이들 중 하나가 전기적으로 접지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기적으로 접지된 조절판이 유전 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  16. 반도체 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱에서 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법에 있어서:
    웨이퍼를 수용하는 프로세싱 챔버로 도입하기 위한 플라즈마 배기가스를 발생시키기 위해 기체 종으로부터 플라즈마를 생성하는 단계;
    상기 플라즈마가 상기 프로세싱 챔버내로 도입될 때, 추가 이온원을 활성화시켜서 상기 플라즈마 배기가스의 이온 함량을 향상시킴으로써, 내부에 1차 플라즈마 방전을 생성하는 단계;
    상기 1차 플라즈마 방전을 조절판 어셈블리내로 지향시킴으로써, 상기 조절판 어셈블리를 빠져나가는 2차 플라즈마 방전을 생성하는 단계; 및
    상기 2차 플라즈마 방전에 포함된 이온에 가해지는 전계의 강도를 감소시키는 단계를 포함하며, 상기 전계는 상기 추가 이온원을 활성화로부터 발생되며,
    상기 2차 플라즈마에 포함된 이온에 가해지는 전계의 강도를 상기 감소시키는 단계는 상기 이온이 웨이퍼에 형성된 반도체 소자에 손상을 야기하기에는 충분하지 않은 에너지로 웨이퍼에 충돌하도록 하는, 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 1차 플라즈마 방전이 상기 생성된 1차 플라즈마 방전에 포함된 이온에 가해지는 전계의 강도를 감소시키는 상기 조절판 어셈블리내로 지향되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 2차 플라즈마 방전에 포함된 이온에 가해지는 전계의 강도를 감소시키는 단계는 상기 1차 플라즈마 방전과 웨이퍼 사이에 상기 조절판 어셈블리가 배치되도록 상기 추가 이온원을 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버내에 배치된 핀상에 반도체 웨이퍼를 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 2차 플라즈마 방전이 실질적으로 마이크로-제트 형태로 형성되도록 상기 조절판 어셈블리를 구성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 조절판 어셈블리는 상위 조절판과 하위 조절판을 포함하며, 상기 하위 조절판은 관통하여 위치된 복수의 모따기된(chamfered) 홀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 하위 조절판내의 상기 모따기된 홀은 사다리꼴 섹션과 원통형 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 상위 및 하위 조절판은 상기 1차 플라즈마 방전에 의해 생성되는 고-에너지의 용량성 쉬스로부터 웨이퍼를 절연시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 모따기된 홀은 상기 상위 조절판내의 복수의 홀과 정렬되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    저-에너지 이온이 반도체 웨이퍼로 균일하게 이송되게 하는 방식으로, 상기 추가 이온원으로부터 상기 하위 조절판내의 상기 모따기된 복수의 홀을 통해 마이크로-제트를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 상위 조절판은 석영, 사파이어, 세라믹, 또는 사파이어-코팅된 석영 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  27. 제 21 항에 있어서,
    상기 하위 조절판은 전도성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 아노다이징된 알루미늄이며, 상기 하위 조절판은 접지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱에 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  29. 반도체 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱에서 사용하기 위한 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법에 있어서:
    웨이퍼를 수용하는 프로세싱 챔버로 도입하기 위한 1차 플라즈마 배기가스를 발생시키기 위해 기체 종으로부터 플라즈마를 생성하는 단계;
    상기 1차 플라즈마 배기가스가 상기 프로세싱 챔버내로 도입될 때 상기 1차 플라즈마 배기가스내의 이온에 작용하는 전계를 발생시키기 위하여 추가 이온원을 활성화시키켜서 향상된 1차 플라즈마 방전을 생성하는 단계; 및
    상기 향상된 1차 플라즈마 방전에 포함된 이온에 가해지는 전계의 강도를 감소시키기 위해서 상기 향상된 1차 플라즈마 방전을 조절판 어셈블리내로 지향시킴으로써, 상기 조절판 어셈블리를 빠져나가는 2차 플라즈마 방전을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 2차 플라즈마는 상기 이온이 웨이퍼 상에 형성되는 반도체 소자에 손상을 야기하기에 충분하지 않은 에너지로 웨이퍼에 충돌하도록 하는, 반도체 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱에 사용하는 저-에너지 이온을 생성하고 이송하는 방법.
  30. 워크피스의 플라즈마 프로세싱용 시스템에 있어서:
    기체를 플라즈마로 여기시키는 전력 발생기 어셈블리;
    내부에 배치된 워크피스를 프로세싱하는 프로세스 챔버;
    플라즈마 배기가스를 플라즈마 튜브로부터 상기 프로세스 챔버로 전달하는 플라즈마 튜브;
    상기 프로세스 챔버에 근접하게 위치되며, 제 1 밀도 및 제 1 에너지로 이온의 1차 방전을 생성하도록 RF 신호를 상기 플라즈마 배기가스에 전달하고 상기 프로세스 챔버에 근접하고 상기 프로세스 챔버 외부에 배치되는 RF 안테나 및 상기 프로세스 챔버로부터 상기 RF 안테나를 분리시키는 유전체 윈도우를 포함하는 추가 이온원; 및
    상기 1차 방전에 의해 생성된 전계 전위로부터 상기 워크피스를 차폐시키고, 제 2 밀도 및 제 2 에너지로 이온의 2차 방전을 생성하도록 구성되는 조절판 어셈블리를 포함하고, 상기 제 2 밀도는 상기 제 1 밀도보다 더 크고 상기 제 2 에너지는 상기 제 1 에너지보다 더 작으며,
    상기 추가 이온원은 부가적으로 자신의 활성화에 의해 생성되는 쉬스에서 전계 전위로부터 워크피스를 차폐시키도록 구성되는, 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 조절판 어셈블리는 1차 플라즈마 방전 및 상기 워크피스 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 워크피스는 상기 프로세스 챔버내에 위치된 핀상에 장착되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 조절판 어셈블리는:
    관통하여 형성되는 제1의 복수의 홀을 가진 상위 조절판, 및
    관통하여 형성되는 제2의 복수의 홀을 가지며, 내부 플레넘에 의해 상기 상위 조절판과 분리되는 하위 조절판을 더 포함하며,
    상기 제2의 복수의 홀은 각각 그 한 단부에 제1 직경을 갖고 그 맞은편 단부에 제2 직경을 갖는데, 상기 제1 직경이 상기 제2 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제2의 복수의 홀은 상기 제1 직경에서 시작하여 상기 제2 직경으로 안으로 테이퍼링하는, 상기 하위 조절판내의 안으로 테이퍼링하는 내부면을 정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 제2의 복수의 홀은 사다리꼴 섹션과 원통형 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  36. 제 33 항에 있어서,
    상기 하위 조절판을 통하여 진행되는 복수의 채널을 더 포함하며, 상기 복수의 채널은 관통하여 순환되는 액체 냉각제를 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 상위 조절판은 석영, 사파이어, 세라믹, 또는 사파이어-코팅된 석영 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  38. 제 33 항에 있어서,
    상기 하위 조절판은 아노다이징된 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
  39. 제 33 항에 있어서,
    상기 상위 조절판 위에 배치되는 충돌 디스크를 더 포함하며, 상기 충돌 디스크는 플라즈마 방전이 충돌 디스크에 충돌하여 상기 제1의 복수의 홀을 통해 지향되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세싱용 시스템.
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