KR101155840B1 - 플라즈마 처리 장치 및 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101155840B1
KR101155840B1 KR1020097007101A KR20097007101A KR101155840B1 KR 101155840 B1 KR101155840 B1 KR 101155840B1 KR 1020097007101 A KR1020097007101 A KR 1020097007101A KR 20097007101 A KR20097007101 A KR 20097007101A KR 101155840 B1 KR101155840 B1 KR 101155840B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inductor
plasma
terminal
chamber
radio frequency
Prior art date
Application number
KR1020097007101A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090068233A (ko
Inventor
게오르기 비노그라도프
블라디미르 메나가리쉬빌리
Original Assignee
램 리써치 코포레이션
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 램 리써치 코포레이션 filed Critical 램 리써치 코포레이션
Publication of KR20090068233A publication Critical patent/KR20090068233A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101155840B1 publication Critical patent/KR101155840B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating 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)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 챔버, 및 상기 챔버에 인접하는 무선 주파수 유도 자계를 제공하는 1개 이상의 유도 코일을 포함하는 플라즈마 처리 장치를 개시한다. 본 발명은 무선 주파수 전원에 접속되는 유도 코일의 일측 단자, 개방 단부인 유도 코일의 타측 단자, 및 유도 코일의 실질적인 중심 위치에 위치되는 유도 코일의 접지 단자를 더 포함한다.
플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 챔버, 인덕터, 단자, 접지 단자

Description

플라즈마 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PLASMA PROCESSING}
본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
유도 결합 플라즈마(ICP) 소스는 전자를 가속시키는 원형(vortex) 전계를 생성하여 처리 기체를 이온화하고 플라즈마 방전을 유지하는 유도 자계를 통하여 유도 결합 플라즈마를 발생시킨다. 유도 결합 플라즈마는 일반적으로 하이 플라즈마(전자 및/또는 이온) 밀도 및 무선 주파수(RF) 포텐셜 변동이 로우 레벨인 매체에 특징이 있다. 유도 결합 플라즈마로 수행되는 플라즈마 화학 처리가 신속하게 수행되어 반도체 웨이퍼 및 장치에 대한 이온 손상을 적게 한다. 잘 설계된 유도 방전은 용량 결합 플라즈마(CCP) 소스에 비해 실질적으로 더 넓은 범위의 방전 조건(예컨대, 가스 압력 및 전력)에서 작동한다.
고 전력(수 ㎾까지) 인덕터가 약 수십 A의 범위인 RF 고전류를 반송하는 것은 이 기술 분야에 공지되어 있다. 옴의 법칙에 따른 이러한 전류는 인덕터를 따라 분배된 수 ㎸의 RF 고전압을 발생시켜 인덕터가 용량 특성을 나타내게 한다. 따라서, 인덕터는 플라즈마와 상호 작용하는 용량 전극으로 간주될 수도 있다. 필연적으로, 이러한 고전압 인덕터로부터의 기생 RF 용량 전류가 발생되거나 또는 방전 플라즈마로 조사되어 플라즈마 포텐셜의 RF 변동을 발생시킨다. RF 변동은 제조 웨 이퍼의 전기적 손상 및 처리 챔버에서의 기생 RF 용량 플라즈마 또는 RF 시스(sheaths)의 발생 때문에 플라즈마 처리에 특히 유해하다. 인덕터로부터의 기생 용량 전류는 플라즈마 및 처리 불균일성, 처리 챔버(예컨대, 아킹) 및 제조 웨이퍼의 수 종류의 손상, 및 RF 전력 손실의 실질적인 증가의 주요 원인이다.
미국 특허 5,965,034호 공보는 특히 페이즈 및 안티-페이즈 RF 전압으로 구성되는 푸시-풀 전압을 발생시킬 수 있는 헬리컬 공진기로서의 셀프 밸런스 인덕터를 개시한다. RF 푸시-풀 구조에 의하면, 페이즈 및 안티-페이즈 용량 전류는 본래 서로 상쇄되는 플라즈마에서 발생되어 용량 문제를 제거한다. 그럼에도 불구하고, 공진을 위한 임피던스 정합 요구에 의해 헬리컬 공진기는 여기 주파수에서 전기적 파장에 적합해야 한다. 컴팩트 로우(compact low) 종횡비(다소 평평한)의 고밀도 플라즈마 반응기의 제한된 공간에서 효율적인 자기 공진 인덕터를 제작하는 것은 어렵다. 따라서, 공진시에 여기를 요구하지 않는 고유의 셀프 밸런스 유도 결합 플라즈마 소스를 개발하는 것이 바람직하다.
본 발명은 플라즈마 처리 챔버; 챔버에 인접하는 무선 주파수 유도 자계를 제공하는 1개 이상의 인덕터; 무선 주파수 전원에 접속되는 상기 인덕터의 일측 단자; 개방 단부인 상기 인덕터의 타측 단자; 및 인덕터의 실질적인 중심 위치에 위치되는 상기 인덕터의 접지 단자를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 개시한다.
본 발명의 선택적인 실시형태는 인덕터가 중심 위치에 대하여 용량적으로 대칭인 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 선택적인 실시형태는 일측 단자와 접지 단자 사이의 인덕터에 의해 야기되는 플라즈마의 커패시턴스 및 접지 단자와 타측 단자 사이의 인덕터의 플라즈마의 커패시턴스가 실질적으로 동일한 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 선택적인 실시형태는 인덕터가 중심 위치에 대하여 기하학적으로 대칭인 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 선택적인 실시형태는 인덕터가 원통 스파이럴 코일(cylindrical spiral coil)[헬릭스(helix)]인 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 선택적인 실시형태는 인덕터가 플랫 스파이럴 코일(flat spiral coil)인 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 선택적인 실시형태는 챔버가 돔형이고 인덕터가 돔형 스파이럴 코일(dome-shaped spiral coil)인 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 선택적인 실시형태는 복수의 인덕터가 제공되는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 선택적인 실시형태는 챔버가 유전체 또는 반도체 재료로 제조된 플랫 루프(flat roof)를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 선택적인 실시형태는 플랫 루프가 내부 링 홈 및 상기 내부 링 홈에 인접하고 동축인 외부 링 홈의 한 쌍 이상을 갖는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 선택적인 실시형태는 인덕터 각각이 외부 링 홈 각각에 삽입되는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 선택적인 실시형태는 무선 주파수 전원 각각이 각각 개별적이고 독립적으로 제어되는 RF 발생기에 의해 제공되는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 선택적인 실시형태는 복수의 가스 입구가 내부 링 홈의 상측 저면을 관통하여 내부 링 홈에 처리 가스를 제공하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 선택적인 실시형태는 무선 주파수 전원 각각이 파워 스플리터를 사용하여 단일 RF 발생기에 의해 제공되는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 선택적인 실시형태는 플라즈마 처리 원통 챔버; 상기 원통 챔버로 처리 가스를 도입시키는 가스 입구; 원통 스파이럴형이고 원통 챔버의 일부를 인접하게 감싸는 무선 주파수 유도 자계를 제공하는 1개 이상의 유도 코일; 무선 주파수 전원에 접속되는 유도 코일의 일측 단자; 개방 단부인 유도 코일의 타측 단자; 및 유도 코일의 기하학적인 중심 위치에 위치되는 유도 코일의 접지 단자를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 플라즈마 처리 챔버; 챔버에 인접하는 무선 주파수 유도 자계를 제공하는 1개 이상의 인덕터; 무선 주파수 전원에 접속되는 인덕터의 일측 단자; 개방 단부인 인덕터의 타측 단자; 및 인덕터의 실질적인 중심 위치에 위치되는 인덕터의 접지 단자를 포함하는 장치에 의해 플라즈마를 발생시키는 공정; 및 챔버에서 플라즈마를 이용하여 워크피스(workpiece)를 처리하는 방법을 개시한다.
본 발명의 이러한 및 다른 특징, 양상 및 이점은 이하의 도면 및 청구항이 참조될 때 바람직하고 비제한적이며 예시적인 실시형태의 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
도면은 본 발명을 한정하지 않고 예시만을 위한 목적으로 이용된다. 명세서 전체에서, "예시"라는 단어는 "예, 사례 또는 예증"을 의미하는 것으로 사용된다. "예시"로서 설명된 임의의 실시형태는 다른 실시형태에서 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석될 필요는 없다.
도면을 참조하면, 동일 참조 부호는 대응하는 부분을 제공한다.
도 1은 제 1 실시형태에 의한 플라즈마 처리 장치의 예시적인 단면도이며;
도 2는 유도 코일 및 유도 챔버의 예시적인 측면도이며;
도 3은 유도 코일 및 유도 챔버의 예시적인 평면도이며;
도 4는 플랫 스파이럴 유도 코일이 장착된 플라즈마 처리 장치의 예시적인 사시도이며;
도 5는 돔형 유도 코일이 장착된 플라즈마 처리 장치의 예시적인 단면도이며;
도 6은 홈이 형성된 플랫 루프의 예시적인 단면 사시도이며;
도 7은 멀티 유도 코일의 예시적인 회로도이며;
도 8은 멀티 유도 코일의 예시적인 회로도이고;
도 9는 안정한 ICP 방전의 압력 범위를 나타내는 예시적인 그래프이다.
첨부 도면을 참조하여 이하에 설명된 상세한 설명은 현재 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명하는 것으로 의도되며, 본 발명이 구성 및/또는 이용될 수 있는 형태만을 나타내는 것으로 의도되지 않는다.
(a) 제 1 실시형태
도 1은 본 발명의 의한 플라즈마 처리 장치의 간략한 단면도의 예시적인 도면이다. 플라즈마 처리 장치(100)는 처리 챔버(104)와 결합된 유도 챔버(101)를 포함하므로 처리 가스가 가스 입구(108)로부터 워크피스(106)로 제공될 수 있다. 처리 챔버(104)에는 제어 바이어스 RF 전원(107)과 결합된 온도 안정화 서셉터 또는 정전 척(ESC)인 페더스탈(105)이 구비되어 있다.
도 2는 유도 챔버(101) 및 유도 코일(102)(도 1에 도시됨)의 측면도의 예시적인 도면이다. 도면에서, 유도 챔버(101)는 예시적인 원통 구성을 갖는다. 유도 챔버(101)는 다른 형상이나 외형으로 구성될 수 있고, 그 몇몇 비제한적인 예는 플랫 실링(flat ceiling), 각뿔대, 직사각형 등을 포함할 수 있다. 플라즈마 처리 적용에 의해, 챔버 구성은 페더스탈(105)을 거쳐 균일한 엔티티 밀도를 생성하기 위해 선택되어 처리 균일성을 위한 고밀도의 엔티티(즉, 에칭제 종)를 제공한다. 유도 챔버(101)는 석영, 세라믹, 실리콘 또는 다른 적절한 재료 등의 유전체 또는 반도체 재료로 제조된다. 또한, 챔버(101 및 104)는 초점 링을 갖는 처리 키트(도시되지 않음), 커버(도시되지 않음) 및 다른 요소를 포함할 수 있다.
챔버(101)의 형상에 대응하여, 유도 코일(102)은 유도 챔버(101)를 근접하게 감싸는 평평한 형상의 원통 스파이럴 코일로 구성되어 있고, 그 비제한적인 예는 코일, 안테나, 전송 선로 등의 임의의 인덕터를 포함할 수 있다. 유도 코일(102)은 RF 전원(103)과 결합된 일측 단자(102a) 및 개방 단부인 타측 단자(102b)를 갖는다. 또한, 유도 코일(102)은 대략 유도 코일(102) 길이의 실질적인 중심 위치에 위치되는 접지 단자(102c)를 갖고, 접지 단자(102c)의 높이는 단자(102a 및 102b) 높이의 중간이다.
도 3은 단자(102a 및 102b) 및 접지 단자(102c)를 포함하는 유도 코일(102)의 평면도의 예시적인 도면이다. 도시된 바와 같이, 단자(102a 및 102b)는 접지 단자(102c) 및 유도 코일(102)의 중심축을 포함하는 평면에 대하여 대칭되게 배열된다. 따라서, 하측 와인딩(W1)의 길이는 상측 와인딩(W2)의 길이와 실질적으로 동일하다. 또한, 하측 와인딩(W1)의 회전 수 및 직경은 상측 와인딩(W2)의 회전 수 및 직경과 실질적으로 동일하다. 즉, 접지 단자(102c)는 유도 코일(102)의 중심에 위치되어 유도 코일(102)이 접지 단자(102c)에 대하여 기하학적으로 대칭이 되게 한다. 그럼에도 불구하고, 접지 단자(102c)가 정확하게 중심에 위치되도록 요구되지 않지만, 유도 챔버(101)가 전기적인 유도 및 용량 작용의 변동을 가질 수 있기 때문에 임의의 변동에 의해 실질적으로 중앙에 위치되게 된다.
RF 전력이 유도 코일(102)에 제공되면, 자계가 발생된다. 자계는 전자를 가속시키는 원형(vortex) 전계를 차례로 생성하여 처리 가스를 이온화시키고 플라즈마 방전을 유지시킨다. 유도 코일(102)은 대략 동일한 페이즈(P1) 및 안티 페이즈(P2) 인티그럴 용량 포텐셜(즉, 전압)을 발생시킨다. 단자(102b)는 공통 유도 자계를 갖는 유도 코일(102)의 상측부 및 하측부로 인해 대향하는 단자(102a)에서 RF 전압에 대하여 동일 전압 및 반대 전압을 발생시킨다.
또한, 유도 코일(102)은 실질적으로 동일한 2개의 코일로 구성된 코일로서 생각될 수 있다. 한쪽 코일[하측 와인딩(W1)]은 고 유도 전류를 반송하여 플라즈마 방전에서 원형 유도 전계를 발생시키는 반면에, 다른쪽 코일[상측 와인딩(W2)]은 제 1 코일[하측 와인딩(W1)]에 의해 발생된 용량 전류의 용량 보상기로서 실질적으로 기능한다.
하측 와인딩(W1) 및 상측 와인딩(W2)은 접지 단자(102c)에 대하여 기하학적으로 대칭이라는 사실로 인해 실질적으로 서로 균형이 맞추어진다. 따라서, 인티그럴 기생 용량 전류 인덕터 플라즈마 접지가 실제로 상쇄되고, 그 결과 인덕터 플라즈마의 용량 상호 작용의 균형이 맞추어진다. 이 용량 균형은 인덕터 플라즈마의 용량 상호 작용의 인티그럴 용량 전압 대칭 정도에 의해 결정된다. 대칭이 높을수록 더욱 상호적인 커멘서레이션(commensuration)은 하측 및 상측 와인딩의 전압이 되고, 인덕터 플라즈마의 순 용량 전류가 최소화된 더 양호한 용량 균형이 달성된다. 용량 밸런스 유도 결합 플라즈마 소스는 반도체 플라즈마 처리에 특히 유용하다.
처리 챔버(104)에서는 제어된 바이어스 RF 전원(107)에 결합된 페더스탈(105)이 구비되어 있고, 용량 밸런스 유도 결합 플라즈마 소스는 워크피스(106)상에서 양 이온을 가속시키는 고전압 시스를 발생시킨다. 초기 처리 가스는 유도 챔버(101)로 진입되어 이온화되고 해리된다. 페더스탈(105)상의 워크피스(106)는 용량 밸런스 유도 결합 플라즈마 소스에 의해 발생되는 방전 플라즈마로부터 공급 된 1종 이상의 입자에 의해 처리된다.
RF 전원(107)은 페더스탈(105)에서 RF 바이어스 파워를 독립적으로 제어하여 플라즈마 표면 상호 작용의 비율 및 특성을 조절할 수 있고, 그 결과 플라즈마가 처리된다. 따라서, 분리된 플라즈마 처리가 발생된다. 처리 엔지니어는 방전 플라즈마, 가스 압력, 유동률 등에 대하여 가장 광범위한 범위의 조건 및 방법으로 반도체 제조 공정을 셋업하고 제어할 수 있다. 분리된 플라즈마 공정은 저, 중, 및 고 밀도 플라즈마 가스 방전 상황을 실현한다.
상술한 공정 중 몇몇 전형적인 적용의 비제한적인 예는 재료, 유전체, 반도체 등의 에칭; 질화, 산화, 플라즈마 주입 등의 표면 개질; 및 플라즈마 강화 화학 기상 증착법(CVD)을 이용한 각종 박막의 증착을 포함할 수 있다. 상술한 공정 중 몇몇 전형적인 적용의 다른 비제한적인 예는 글래스 또는 플라스틱 기판의 제조 및/또는 그 개질을 포함할 수 있고, 이는 상술한 플라즈마 소스 및 공정을 이용한다. 따라서, 본 발명은 반도체 공정에만 한정되지 않지만, 마스크 제조, 광학, 마이크로-전자-기계(MEMS 기술), 의료 및 다른 장치 처리 등의 다른 예시적인 공정에 적용될 수 있는 것으로 고려된다. 특히, 본 실시형태에서 개시된 원통 플라즈마 소스는 플라즈마 에칭/CVD 또는 선택적인 노광에서 레지스트 경화를 제거하기 위한 레지스트 애슁(ashing)[스트리핑(stripping)] 등의 다운스트림(다운 플로우 또는 리모트) 적용의 다수의 경우에 이용될 수 있다.
셀프 밸런스 인덕터는 밸런싱을 위한 부가적인 요소를 필요로 하지 않는다. 고유의 용량 구조 자체는 여기 주파수를 포함하는 가스 방전 처리 조건의 가장 광 범위한 범위하에서 고도의 용량 대칭성을 소유한다. 따라서, 본 발명에 의한 플라즈마 처리 장치는 간단하면서 저 비용으로 용이하게 작동될 수 있다.
(b) 다른 실시형태
도 4는 커멘서레이틀리하게 구성된 플랫 루프 유도 챔버에 대해 용량 대칭 인덕터로 구성된 팬케이크를 나타내는 예시적인 도면이다. 유도 코일(202)은 플랫 루프(201c)에 인접한 플랫 스파이럴 코일이다. 플랫 루프(201c)는 유전체 또는 반도체 재료로 제조되어 유도 코일(202)이 플랫 루프(201c)를 통해서 플라즈마 방전 볼륨과 연통되게 한다.
도 5는 돔형 챔버(301)를 위한 용량 대칭 인덕터의 예시적인 도면이다. 챔버(301)는 돔형(반구)이고, 대응적으로 구성된 유도 코일(302)은 돔형의 스파이럴 코일이다. 유도 코일(302)은 챔버(301)를 인접하게 감싼다. 챔버(301)는 유전체 또는 반도체 재료로 제조되어 유도 코일(302)이 챔버(301)를 통해서 플라즈마 방전 볼륨과 연통되게 한다.
본 실시형태에서, 유도 코일(202 및 302)의 형상은 기하학적으로 대칭적이지 않다. 그러나, 유도 코일(202 및 302)은 기하학적으로 대칭적일 필요는 없지만, 본 발명에 적용하기 위해 용량적으로 대칭적이다. 유도 코일(202 및 302)은 RF 전원(203 및 303)에 접속되는 단자(202a 및 302a), 개방된 단자(202b 및 302b)의 한쌍을 포함하고, 접지 단자(202c 및 302c)를 갖는다. 유도 코일(202 및 302)은 접지 단자(202c 및 302c)에 대하여 용량적으로 대칭이지만, 그럼에도 불구하고, 다른 직경을 갖는 비등가의 외부 및 내부 턴, 및 인덕턴스를 실질적으로 갖는다. 용량 전 류 인덕터-플라즈마-접지가 임의의 환경 요소의 상호 작용에 의존하기 때문에 유도 코일(202 및 302)의 용량 밸런싱 위치의 공식화는 어렵다. 그 결과, 접지 단자(202c 및 302c)의 위치는 순 용량 전류 인덕터-플라즈마-접지를 최소화하기 위해 실험적으로 검출된다.
도 6은 예를 들면, 실리콘, 세라믹스, 사파이어, 석영, 또는 다른 유전체 또는 반도체 재료로 제조될 수 있는 플랫 루프(301c)의 단면 사시도의 예시적인 도면이다. 루프(301c)는 세 쌍의 내부 홈(301d) 및 외부 홈(301f)을 갖고, 이는 링형, 동축형 및 교대로 서로 인접하게 구성된다. 3개의 유도 코일(302) 각각이 외부 홈(301f) 각각에 삽입된 상태로 내부 홈(301d)에 처리 가스를 제공하는 내부 홈(301d)의 (상측)저면을 관통하는 몇 개의 가스 입구(308)가 있다. 더 높은 방위 플라즈마 균일성을 달성하기 위해, 유도 코일(302)의 회전수가 증가(예컨대, 4배)할 수 있다.
도 7은 유도 코일(302)의 회로도를 나타내는 예시적인 도면이고, 유도 코일(302) 각각은 독립적인 RF 전원(303)에 접속되는 단자(302a), 개방된 단자(302b), 및 접지 단자(302c)를 갖는 낮은 종횡비 콤팩트 링형 원통 인덕터를 나타낸다. 유도 코일(302)은 접지 단자(302c)에 대하여 기하학적으로 대칭이다. 유도 코일(302)은 독립적인 전력 제어에 의해 개별적인 RF 전원(303)으로부터 전기적으로 에너자이징될 수 있거나, 또는 대안으로 유도 코일(302)은 모든 코일에서 방전 전력을 제어하는 대응하는 파워 스플리터를 사용하여 1개 또는 2개의 RF 발생기로부터 피딩된다. 도 8은 1개의 파워 스플리터(309)를 갖는 회로도를 나타내는 예시 적인 도면이다. 파워 스플리터(309)는 단일 RF 전원(303)으로부터 피딩되어 내부 홈(301d)에서 독립적인 링 방전을 발생시키는 유도 코일(302) 각각에 의해 3개의 유도 코일(302)로 RF 파워를 분산(분할)시킨다.
도 9는 유도 코일(302)과 안정한 ICP 방전의 압력 범위를 도시하는 예시적인 도면이다. 일본의 가부시키가이샤 에프오아이에 의해 제조된 공업용 300㎜ 웨이퍼 에처의 홈이 패인 루프에서 단일 밸런스 코일만을 이용하여 약 3000watt까지 RF 방전이 발생된다. 작동 압력 범위는 1m Torr에서 100m Torr까지의 5개의 범위를 커버한다. 이러한 방전 수행은 본 발명에 의한 셀프 밸런스 인덕터의 특별한 장점을 증명한다. 본 실험적인 실시형태의 전체 압력 범위에서 코일 전류는 실제로 일정(6 내지 8A, rms)하다. 따라서, 실제 방전 파워는 5개 범위의 광범위한 처리 범위에서도 대략 일정하다. 홈이 패인 루프가 없는 다른 플라즈마 에처는 이러한 광범위한 처리 범위 수행을 달성할 수 없다.
또한, 본 발명이 구조적 특징 또는 방법적 액트에 대해 구체적인 언어로 상당히 상세하게 설명되었지만, 첨부된 청구항에 규정된 본 발명은 기재된 구체적인 특징 또는 액트에 반드시 한정되는 것이 아니다. 또한, 구체적인 특징 및 액트는 본 발명의 청구항을 실시하는 바람직한 형태로 개시되어 있다. 따라서, 본 발명의 예시적인 실시형태가 개시될 지라도, 다수의 변화 및 대안적인 실시형태는 당업자가 생각할 것이다. 예를 들면, 인덕터는 중공 관형의 코일일 수 있다. 이러한 변화 및 대안적인 실시형태가 계획되고 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
본 명세서에서 사용된 표현 및 용어 뿐만 아니라 개요는 설명을 위한 것이고 한정되는 것으로 간주되지 않아야 한다.
전체 명세서를 통해서 좌, 우, 앞, 뒤, 상, 하, 전진, 후진, 시계 방향, 반시계 방향, 업, 다운 등의 라벨, 또는 상측, 하측, 후방, 전방, 수직, 수평, 인접, 말단 등의 다른 유사한 용어는 단지 설명의 편의상 사용되었고, 임의의 특정하게 고정된 방향 또는 방위를 의미하는 것으로 의도되지는 않는다. 그 대신에, 물체의 다양한 부분 간의 상대적인 위치 및/또는 방향/방위를 반영하는데 이용된다.
또한, 본 명세서(특히, 청구항)를 통해서 "제 1", "제 2", "제 3", 등의 부재의 참조는 일련의 또는 수적인 제한을 나타내는데 사용되지 않지만, 대신 그룹의 각종 부재를 구별하거나 식별하는데 이용된다.

Claims (16)

  1. 플라즈마 처리 챔버;
    상기 챔버에 인접하는 무선 주파수 유도 자계를 제공하는 1개 이상의 인덕터;
    무선 주파수 전원에 접속되는 상기 인덕터의 일측 단자;
    개방 단부인 상기 인덕터의 타측 단자; 및
    상기 인덕터의 실질적인 중심 위치에 위치되는 상기 인덕터의 접지 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인덕터는 상기 중심 위치에 대하여 용량적으로 대칭인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 일측 단자와 상기 접지 단자 사이의 인덕터에 의해 야기되는 플라즈마의 커패시턴스 및 상기 접지 단자와 상기 타측 단자 사이의 인덕터의 플라즈마의 커패시턴스는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인덕터는 상기 중심 위치에 대하여 기하학적으로 대칭인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인덕터는 원통 스파이럴 코일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인덕터는 플랫 스파이럴 코일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 돔형이고; 상기 인덕터는 돔형 스파이럴 코일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    복수의 인덕터가 제공되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 유전체 또는 반도체 재료로 제조된 플랫 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 플랫 루프는 내부 링 홈 및 상기 내부 링 홈에 인접하고 동축인 외부 링 홈의 한 쌍 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 인덕터 각각은 상기 외부 링 홈 각각에 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 전원 각각은 각각 개별적이고 독립적으로 제어되는 RF 발생기에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    복수의 가스 입구가 상기 내부 링 홈의 상측 저면을 관통하여 상기 내부 링 홈에 처리 가스를 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 전원 각각은 파워 스플리터를 사용하여 단일 RF 발생기에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  15. 플라즈마 처리 원통 챔버;
    상기 원통 챔버로 처리 가스를 도입시키는 가스 입구;
    원통 스파이럴형이고 상기 원통 챔버의 일부를 인접하게 감싸는 무선 주파수 유도 자계를 제공하는 1개 이상의 유도 코일;
    무선 주파수 전원에 접속되는 상기 유도 코일의 일측 단자;
    개방 단부인 상기 유도 코일의 타측 단자; 및
    상기 유도 코일의 기하학적인 중심 위치에 위치되는 상기 유도 코일의 접지 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  16. 플라즈마 처리 챔버,
    상기 챔버에 인접하는 무선 주파수 유도 자계를 제공하는 1개 이상의 인덕터,
    무선 주파수 전원에 접속되는 상기 인덕터의 일측 단자,
    개방 단부인 상기 인덕터의 타측 단자, 및
    상기 인덕터의 실질적인 중심 위치에 위치되는 인덕터의 접지 단자를 포함하는 장치에 의해 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
    상기 챔버에서 상기 플라즈마를 이용하여 워크피스를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
KR1020097007101A 2006-11-29 2007-11-26 플라즈마 처리 장치 및 방법 KR101155840B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/606,813 US9137884B2 (en) 2006-11-29 2006-11-29 Apparatus and method for plasma processing
US11/606,813 2006-11-29
PCT/JP2007/073270 WO2008069157A1 (en) 2006-11-29 2007-11-26 Apparatus and method for plasma processing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090068233A KR20090068233A (ko) 2009-06-25
KR101155840B1 true KR101155840B1 (ko) 2012-06-20

Family

ID=39462959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097007101A KR101155840B1 (ko) 2006-11-29 2007-11-26 플라즈마 처리 장치 및 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9137884B2 (ko)
JP (1) JP4815533B2 (ko)
KR (1) KR101155840B1 (ko)
CN (1) CN101543140B (ko)
TW (1) TWI448212B (ko)
WO (1) WO2008069157A1 (ko)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8698401B2 (en) * 2010-01-05 2014-04-15 Kaufman & Robinson, Inc. Mitigation of plasma-inductor termination
TW201301335A (zh) * 2011-05-17 2013-01-01 Intevac Inc 供電漿應用的大面積電感耦合式電漿源
WO2013052713A1 (en) 2011-10-05 2013-04-11 Intevac, Inc. Inductive/capacitive hybrid plasma source and system with such chamber
CN103060772B (zh) * 2011-10-19 2014-11-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学气相沉积装置、化学气相沉积方法
US10170278B2 (en) 2013-01-11 2019-01-01 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma source
KR101712263B1 (ko) * 2014-04-22 2017-03-03 김일욱 헬리컬공명플라즈마 안테나 및 이를 구비하는 플라즈마 발생 장치
PT2996504T (pt) 2014-05-21 2017-01-02 Philip Morris Products Sa Artigo gerador de aerossol tendo um susceptor de multimaterial
TWI660685B (zh) * 2014-05-21 2019-06-01 瑞士商菲利浦莫里斯製品股份有限公司 電熱式氣溶膠產生系統及用於此系統中之匣筒
TWI666992B (zh) * 2014-05-21 2019-08-01 瑞士商菲利浦莫里斯製品股份有限公司 氣溶膠產生系統及用在氣溶膠產生系統中之料匣
TWI661782B (zh) * 2014-05-21 2019-06-11 瑞士商菲利浦莫里斯製品股份有限公司 電熱式氣溶膠產生系統、電熱式氣溶膠產生裝置及產生氣溶膠之方法
US9472379B2 (en) * 2014-06-20 2016-10-18 Applied Materials, Inc. Method of multiple zone symmetric gas injection for inductively coupled plasma
JP6539986B2 (ja) * 2014-11-05 2019-07-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR102606168B1 (ko) * 2016-04-20 2023-11-29 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램
US10163642B2 (en) * 2016-06-30 2018-12-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device, method and tool of manufacture
US10032661B2 (en) 2016-11-18 2018-07-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device, method, and tool of manufacture
CN107256822B (zh) * 2017-07-27 2019-08-23 北京北方华创微电子装备有限公司 上电极组件及反应腔室
KR101986744B1 (ko) * 2017-09-27 2019-06-07 주식회사 유진테크 플라즈마 처리 장치 및 방법
CN108181374A (zh) * 2018-02-08 2018-06-19 聚光科技(杭州)股份有限公司 等离子体-质谱分析系统的工作方法
US10354838B1 (en) 2018-10-10 2019-07-16 Lam Research Corporation RF antenna producing a uniform near-field Poynting vector
TW202209406A (zh) * 2020-07-02 2022-03-01 日商東京威力科創股份有限公司 電漿處理裝置
JP7203869B2 (ja) * 2021-01-18 2023-01-13 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法、およびプログラム
US20220238332A1 (en) * 2021-01-28 2022-07-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and method for forming the same
CN114899074A (zh) * 2022-07-07 2022-08-12 北京芯士联半导体科技有限公司 等离子体处理装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4849675A (en) * 1986-09-24 1989-07-18 Leybold Ag Inductively excited ion source
US5036252A (en) 1988-04-26 1991-07-30 Hauzer Holding Bv Radio frequency ion beam source
US5976993A (en) 1996-03-28 1999-11-02 Applied Materials, Inc. Method for reducing the intrinsic stress of high density plasma films
US6875307B2 (en) * 1997-03-27 2005-04-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for plasma processing

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4016389A (en) * 1975-02-21 1977-04-05 White Gerald W High rate ion plating source
US5241245A (en) * 1992-05-06 1993-08-31 International Business Machines Corporation Optimized helical resonator for plasma processing
US5277751A (en) * 1992-06-18 1994-01-11 Ogle John S Method and apparatus for producing low pressure planar plasma using a coil with its axis parallel to the surface of a coupling window
KR100238627B1 (ko) 1993-01-12 2000-01-15 히가시 데쓰로 플라즈마 처리장치
US5531834A (en) * 1993-07-13 1996-07-02 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Plasma film forming method and apparatus and plasma processing apparatus
JP3181473B2 (ja) * 1993-08-19 2001-07-03 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US5919382A (en) * 1994-10-31 1999-07-06 Applied Materials, Inc. Automatic frequency tuning of an RF power source of an inductively coupled plasma reactor
US5573595A (en) * 1995-09-29 1996-11-12 Lam Research Corporation Methods and apparatus for generating plasma
US5965034A (en) 1995-12-04 1999-10-12 Mc Electronics Co., Ltd. High frequency plasma process wherein the plasma is executed by an inductive structure in which the phase and anti-phase portion of the capacitive currents between the inductive structure and the plasma are balanced
DE19900179C1 (de) * 1999-01-07 2000-02-24 Bosch Gmbh Robert Plasmaätzanlage
WO2001005020A1 (en) * 1999-07-13 2001-01-18 Tokyo Electron Limited Radio frequency power source for generating an inductively coupled plasma
DE19933841A1 (de) * 1999-07-20 2001-02-01 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung und Verfahren zum Ätzen eines Substrates mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas
JP4522003B2 (ja) * 2001-02-26 2010-08-11 株式会社エフオーアイ プラズマ処理装置
KR100561848B1 (ko) * 2003-11-04 2006-03-16 삼성전자주식회사 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치
JP2006216903A (ja) * 2005-02-07 2006-08-17 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4849675A (en) * 1986-09-24 1989-07-18 Leybold Ag Inductively excited ion source
US5036252A (en) 1988-04-26 1991-07-30 Hauzer Holding Bv Radio frequency ion beam source
US5976993A (en) 1996-03-28 1999-11-02 Applied Materials, Inc. Method for reducing the intrinsic stress of high density plasma films
US6875307B2 (en) * 1997-03-27 2005-04-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for plasma processing

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090068233A (ko) 2009-06-25
CN101543140A (zh) 2009-09-23
JP4815533B2 (ja) 2011-11-16
US9137884B2 (en) 2015-09-15
TWI448212B (zh) 2014-08-01
JP2010507878A (ja) 2010-03-11
CN101543140B (zh) 2013-09-18
TW200833181A (en) 2008-08-01
US20080122367A1 (en) 2008-05-29
WO2008069157A1 (en) 2008-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101155840B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 방법
KR100238627B1 (ko) 플라즈마 처리장치
KR101920842B1 (ko) 플라즈마 소스 디자인
KR101094124B1 (ko) 균일한 프로세스 레이트를 발생시키는 안테나
JP3905502B2 (ja) 誘導結合プラズマ発生装置
US7426900B2 (en) Integrated electrostatic inductive coupling for plasma processing
KR101505228B1 (ko) 하이브리드 용량성-커플링 및 유도성-커플링 플라즈마 프로세싱 시스템에 대한 방법 및 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
KR20070096205A (ko) 하이브리드형 플라즈마 반응장치
KR100803794B1 (ko) 마그네틱 코어 블록에 매설된 플라즈마 방전 튜브를 구비한유도 결합 플라즈마 소스
KR100805557B1 (ko) 다중 마그네틱 코어가 결합된 유도 결합 플라즈마 소스
KR101533684B1 (ko) 혼합 플라즈마 반응기
TWI439186B (zh) 化合物電漿來源及利用該來源以解離氣體的方法
KR100332257B1 (ko) 플라즈마 처리장치
KR101939277B1 (ko) 기판 처리 장치
KR100743842B1 (ko) 자속 채널에 결합된 플라즈마 챔버를 구비한 플라즈마반응기
KR20170019321A (ko) 선단 에지 제어를 위한 자화된 에지 링
KR20220061203A (ko) 다수의 전자 소스를 포함하는 플라즈마 처리 장치
KR20080054832A (ko) 다중 루프 코어 플라즈마 발생기 및 이를 구비한 플라즈마반응기
KR101040541B1 (ko) 플라즈마 발생용 하이브리드 안테나
JP2024008836A (ja) プラズマ処理装置
US20230402255A1 (en) Equipment and Method for Improved Edge Uniformity of Plasma Processing of Wafers
KR100805558B1 (ko) 마그네틱 코어에 결합된 다중 방전 튜브를 구비한 유도 결합 플라즈마 소스
KR20090069346A (ko) 멀티 레이저 스캐닝 라인을 갖는 다중 루프 코어 플라즈마반응기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150522

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160526

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170529

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180525

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190529

Year of fee payment: 8