KR101970618B1 - 균일한 플라즈마를 생성하기 위해 구획화된 빔 덤프를 구비한 전자 빔 플라즈마 소스 - Google Patents

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Abstract

전자 빔에 의해 피가공물 처리 챔버에서 플라즈마를 생성하는 플라즈마 반응기는 전자 빔 소스와, 전자 빔에 의해 생성된 플라즈마에서의 균일성을 촉진하도록 프로파일링된 구획화된 빔 덤프를 갖는다.

Description

균일한 플라즈마를 생성하기 위해 구획화된 빔 덤프를 구비한 전자 빔 플라즈마 소스{ELECTRON BEAM PLASMA SOURCE WITH SEGMENTED BEAM DUMP FOR UNIFORM PLASMA GENERATION}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 균일한 플라즈마를 생성하도록 플라즈마 소스들이 배열된 전자 빔 플라즈마 소스들에 관한 것이다.
피가공물을 처리하기 위한 플라즈마 반응기는 플라즈마 소스로서 전자 빔을 채용할 수 있다. 이러한 플라즈마 반응기는, 전자 빔 내의 전자 밀도 및/또는 운동 에너지의 불균일한 분포로 인하여, 불균일한 처리 결과들의 분포(예컨대, 피가공물의 표면에 걸친 에칭률 분포)를 나타낼 수 있다. 이러한 불균일성들은 빔의 전파 방향에 대해 횡단하는 방향으로 분포될 수 있다.
피가공물을 처리하기 위한 플라즈마 반응기는, 천장과 측벽과 상기 측벽 내의 전자 빔 개구를 포함하는 처리 챔버 인클로저를 갖는 피가공물 처리 챔버를 포함한다. 상기 처리 챔버 내의 피가공물 지지 페데스탈은 상기 천장을 향하고 있는 피가공물 지지면을 갖고 상기 피가공물 지지면과 상기 천장 사이에 피가공물 처리 영역을 규정한다. 상기 전자 빔 개구는 상기 피가공물 처리 영역을 향하고 있다. 상기 피가공물 처리 챔버에 대해 개방된 인클로저를 포함하는 전자 빔 소스 챔버와, 상기 피가공물 처리 챔버 내에서 상기 전자 빔 개구와는 반대인 상기 피가공물 처리 챔버의 일측면에 배치된 빔 덤프가 더 제공된다. 상기 전자 빔 개구와 상기 빔 덤프는 제 1 축선을 따라 그들 사이에 전자 빔 경로를 규정한다. 상기 빔 덤프는 상기 제 1 축선에 대해 횡방향인 제 2 축선을 따라 분포되고 서로로부터 절연된 금속 수집기들의 어레이를 포함한다. 상기 금속 수집기들의 어레이는 상기 제 2 축선을 따라 플라즈마 밀도 프로파일에 대해 원하는 영향을 미치도록 구조적으로 또는 전기적으로 프로파일링된다.
하나의 전기적으로 프로파일링된 실시예에서, 상기 빔 덤프는 상기 금속 수집기들의 어레이 중 개별 금속 수집기들에 연결되어 개별적으로 제어되는 음의 전압들의 소스와, 상기 원하는 프로파일에 따라 상기 개별적으로 제어되는 전압들을 설정하기 위한 제어기를 더 포함한다. 다른 전기적으로 프로파일링된 실시예에서, 상기 빔 덤프는 상기 금속 수집기들의 어레이 중 개별 금속 수집기들과 접지 사이에 연결되어 개별적으로 제어되는 가변적인 저항기들의 세트와, 상기 원하는 프로파일에 따라 상기 개별적으로 제어되는 가변적인 저항기들의 저항들을 설정하기 위한 제어기를 더 포함한다.
구조적으로 프로파일링된 실시예들에서, 구획된 빔 덤프는 원하는 프로파일에 따라 제 2 축선을 따르는 금속 수집기들의 밀도 분포를 갖는다. 하나의 구조적으로 프로파일링된 실시예에서, 상기 금속 수집기들의 어레이는 원하는 프로파일에 따라서 제 2 축선을 따라 배치된 서로 다른 영역들의 수집기들을 포함한다. 다른 구조적으로 프로파일링된 실시예에서, 상기 금속 수집기들의 어레이는 개별 공간들에 의해 서로로부터 이격되며, 상기 개별 공간들은 원하는 프로파일에 따라서 서로 다른 크기들을 갖고 제 2 축선을 따라 배치된다. 본 실시예의 하나의 태양에서, 상기 금속 수집기들은 균일한 크기 또는 면적을 가질 수 있다. 다른 태양에서, 상기 금속 수집기들의 어레이는 서로 다른 크기들의 수집기들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 금속 수집기들의 크기들과 이들 사이의 간격 모두가 원하는 프로파일에 따라서 제 2 축선을 따라 불균일하게 분포된다. 다른 실시예에서, 상기 빔 덤프는 제 2 축선을 따라 프로파일링된, 서로 다른 2차 전자 방출 계수들을 갖는 영역들로 구획화된다.
본 발명의 예시적 실시예들을 달성하고 상세하게 이해할 수 있는 방식으로, 첨부 도면들에 도시된 본 발명의 실시예들을 참조하여, 위에서 약술한 본 발명의 보다 구체적인 설명이 제공된다. 본 발명을 모호하게 하지 않도록 하기 위해, 어떤 주지된 공정들은 본원에서 설명되지 않음을 이해하여야 한다.
도 1a는 전기적으로 또는 구조적으로 프로파일링된 빔 덤프를 가지며, 플라즈마 소스로서 전자 빔을 갖는 플라즈마 반응기의 측면도이다.
도 1b는 도 1a의 부분 확대도이다.
도 1c는 도 1a의 플라즈마 반응기의 평면도이다.
도 2a는 제 1 실시예에 따라 전기적으로 프로파일링된 빔 덤프의 정면도이다.
도 2b는 제 2 실시예에 따라 전기적으로 프로파일링된 빔 덤프의 정면도이다.
도 2c는 제 1 실시예에 따라 구조적으로 프로파일링된 빔 덤프의 정면도이다.
도 2d는 제 2 실시예에 따라 구조적으로 프로파일링된 빔 덤프의 정면도이다.
도 2e 및 도 2f는 수집기 대 수집기 간격이 변하며, 균일한 크기의 금속 수집기들을 채용하여, 구조적으로 프로파일링된 빔 덤프들을 도시하고 있다.
도 2g 및 도 2h는 수집기 대 수집기 간격이 변하며, 상이한 크기의 금속 수집기들을 채용하여, 구조적으로 프로파일링된 빔 덤프들을 도시하고 있다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 에지 밀집형 전자 빔과 중앙 밀집형으로 프로파일링된 빔 덤프의 상호 작용을 특징화한 그래프들이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 중앙 밀집형 전자 빔과 에지 밀집형으로 프로파일링된 빔 덤프의 상호 작용을 특징화한 그래프들이다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들은 가능한 한 동일한 참조번호들을 사용하여 표시하였다. 일 실시예의 요소들과 특징들은 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에 유리하게 통합될 수 있을 것으로 생각된다. 그러나, 첨부 도면들은 본 발명의 단지 예시적인 실시예들을 도시하는 것이므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도입부
접지된 도전성 벽들을 구비한 처리 챔버에서, 전자 빔에 의해 생성된 플라즈마는 접지 전위보다 단지 몇 볼트 높은 플라즈마 전위(Vp0)로 존재한다. 이는 매우 낮은 전자 온도(Te~0.5 내지 1 eV)와, 이에 따라 발생되는 챔버 벽들의 피복(sheath)에서의 작은 전압 강하 때문이다. 이 피복은 챔버 내에서 전하적 중성을 유지하고 전자와 이온 플라즈마 전류들의 균형을 맞추기 위해 일부 전자들을 밀어낸다. 따라서, (금속) 빔 덤프가 접지에 연결되면, 소스로부터 주입된 고에너지 빔 전자들(Eb~2keV)은 빔 덤프 표면에 있는 저전압 피복에 의해 밀리지 않고 거기에 모두 수집되며, 이에 따라, 정상 상태에서 챔버 내에 일정한 고속 전자 밀도를 유지하게 된다. 그러나, 빔 덤프의 구획이 접지에 대해 음의 전위로 유지되면, 피복에서의 전압이 이 전위에 의해 결정되며 빔 전자들의 일부를 밀어내기에 충분할 수 있다. 밀려나가는 고에너지 빔 전자들의 분율은 (빔 전자들의 운동 에너지에 의해 결정된 임계값 초과인) 상기 전위의 절대값의 증가 함수이다. 그 다음, 밀려나간 고속 전자들은 전자 빔 소스 내의 음으로 바이어스된 격자와 음으로 바이어스된 빔 덤프 구획 사이에서 앞뒤로 튈 수 있으며, "자기경(magnetic mirror)" 기계에서의 포획과 유사하게 고속 전자들의 포획되는 결과를 낳는다. 정상 상태에서, 이는 고속 전자 밀도의 증가로 이어지고, 이에 따라, 플라즈마 이온화 및 플라즈마 밀도가 증가하게 된다. 이온화가 강화된 챔버의 영역들은 접지에 대해 음의 전위들로 유지되는 구획들을 가로지르는 자기장 선들 위에 놓인다. 따라서, 빔 덤프를 개별적으로 전위들이 제어되는 다수의 구획들로 분할하면, 전체 빔 폭에 걸쳐 플라즈마 균일성에 대한 제어가 가능해질 수 있다. 작은 분로 저항기들(이들에 걸쳐 무시할 수 있을 정도의 전압 강하들을 가짐)을 직렬로 배치하고 구획들을 통과하는 전류들을 측정하면, 밀려난 빔 전자들의 분율들의 공간 분포에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 이 정보는 전위들을 제어하는 공정을 자동화하는데 사용될 수 있다.
빔 덤프 구획들의 전기 전위들은 D.C. 바이어스 전력 공급기들을 사용하여 직접적으로 제어되거나, 일부 구획들을 저항기들을 통해 접지에 연결함으로써 간접적으로 제어될 수 있다. 저항기에 걸친 (저항기 값과 구획/저항기를 통과하는 전류의 곱인) 전압 강하는 접지에 대한 구획의 음의 전위를 결정하며, 이에 따라, 구획에 인접한 피복에서의 전압 강하를 결정한다. 밀려난 빔 전자들의 분율(및 그에 따른 이온화 강화)은 (임계값 초과인) 외부 저항기의 값의 증가 함수이다.
(챔버 중성 충전 압력에 따라 증가하는) 자기장을 가로지르는 확산은 전체 빔 폭에 걸쳐서 밀려난 빔 전자들의 스프레딩을 야기하고, 그에 따라 전기적 프로파일링의 효과를 완만하게 한다는 것이 주목된다. 또한, 확산은 접지된 구획들과 챔버 벽들에 의해 포획된 (튀어오르는) 고속 전자들의 수집을 촉진한다. 이는 고속 전자들의 전체 주입된 전류들과 수집된 전류들의 균형을 맞춤으로써, 챔버 내에서 일정한 고속 전자 밀도를 유지한다. 따라서, 정상 상태에서는, 빔 전자들의 흐름이 접지된 표면들을 향하여 조향되는 반면, 고속 전자 밀도(및 그에 따른 이온화)는 접지에 대해 큰 음의 전위들로 유지되는 구획들을 갖는 영역들에서 증가하게 된다.
또한, 접지에 대해 큰 음의 전위들로 일부 빔 덤프 구획들을 유지하면, 거의 모든 저에너지 플라즈마 전자들이 피복 전압 강하에 의해 밀려나기 때문에, 이 구획들로의 이온 전류들과 플라즈마 전자 간에 불균형이 생성됨에 유의한다. 이에 따라, (정상 상태에서) 챔버 내의 플라즈마 전자 밀도와 전하적 중성을 유지하기 위해, 챔버 내의 플라즈마 전위가 Vp0 미만으로 감소할 것으로 예상될 수 있다. 그 결과, 챔버 벽들과 접지된 빔 덤프 구획들로의 플라즈마 전자 전류가 증가하여 이 표면들로의 이온 전류를 초과함으로써, 챔버 내의 모든 표면들로의 전체 플라즈마 전류가 제로가 된다. 접지된 표면들의 전체 면적이 전력 공급기들을 사용하여 음으로 바이어싱되거나 외부 저항기들을 통해 접지에 연결된 빔 덤프 구획들의 면적보다 훨씬 더 크기 때문에, 플라즈마 전위에서의 이러한 감소는 작아질 것으로 예상된다는 것을 유의하여야 한다.
횡방향 플라즈마 균일성을 제어하는 다른 방법은, 무한대의 대형 외부 저항기로 상황을 재현하기 위해 구획들 중 일부를 유전체 물질로 제조하는(즉, 구획들이 유전체 인서트들 또는 스페이서들이 되는), "수동적으로" 구획화된 빔 덤프이다. 이러한 절연된(부유하는) 표면으로의 전체 전류는 제로이므로, 모든 저에너지 플라즈마 전자들이 피복 전압 강하에 의해 밀려난다고 가정하면, 벽으로의 빔 전자 전류(Ibw)는 이온 전류(Iiw)와 동일하여야 한다. 이로부터, 본 발명자들은 빔 전자들의 밀려난 분율(Ibw/Ib=(1-Ii/Ib))을 쉽게 얻는다. 이 방법에서는, 빔 덤프에서 유전체 인서트들이 분포되는 공간 주파수가 빔 폭을 가로질러 밀려난 전자 분율(및 그에 따른 이온화 및 플라즈마 밀도)의 프로파일을 제어한다. 유전체 인서트들(절연체들)의 공간적 밀도가 큰 영역들에서 이온화가 강화된다. 이러한 사실은 전자 빔 폭에 걸쳐 빔 전자들의 밀도 및/또는 운동 에너지의 분포에서의 불균일성들을 보상하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 "유전체 인서트들"의 방법은 (빔 평면에 대해 평행하며 빔 전자들을 구속하기 위해 사용되는) 자기장을 가로지르는 플라즈마의 확산이 상당할 때만 효과적임이 명백하며, 그렇지 않으면, 인서트들의 효과가 역전될 수 있다. 이러한 역효과는 유전체 인서트들의 공간적 밀도가 큰 영역들에서 이온화가 강화되지 않는 것-이온화가 상대적으로 저하되는 것-이다. 사실상, 플라즈마가 형성되기 전에 빔 전자들이 초기에 챔버로 진입하는 경우, 빔 전자들이 유전체의 표면을 충전하므로, 모든 전자들이 밀려나게 되고 표면으로의 전류가 제로가 된다. 이에 따라, 빔 전류가 도전성 구획들을 향하여 전환됨으로써, 이에 대응하는 플라즈마 생성 패턴을 형성하게 된다. 확산이 상당하지 않으면, 전환된 자기장들을 차폐하기 위해 유전체 구획들의 전방에 있는 용적을 플라즈마가 퍼져서 충전하지 않을 것이며, 전술한 역효과가 발생할 것이다.
상기 [18] 내지 [23](국문 <0006> 내지 <0012>)의 문단들에 제시한 정보는 빔 덤프로부터 2차 전자 방출(SEE)을 고려하고 있지 않다. 2차 전자 방출은 고에너지 1차 빔 전자들에 의해 유발될 수 있으며, 빔 덤프 물질에 크게 의존한다. 벽에 의해 방출된 2차 전자들의 플럭스가 입사된 (1차) 고에너지 빔 전자들의 플럭스의 큰(1 까지 또는 1 초과의) 분율을 나타내는 강력한 2차 전자 방출의 경우를 이제 고려해보자. 빔 덤프는 빔 전자들의 모든 운동 에너지를 여전히 흡수함에 유의한다. 통상적으로, 3개의 2차 전자들의 그룹들이 관찰된다. 즉, (a) 초기 빔 에너지와 동일하거나 가까운 에너지들을 갖는 탄성적으로 산란된(ES) 전자들-이들의 몫은 약간의 퍼센트 내지 수 퍼센트일 것으로 예상됨, (b) 약 50eV의 에너지들을 갖는 진정한 2차 전자들(TS)-이들의 몫(portion)은 최대 50 내지 60%임, 그리고 (c) ES와 TS 사이에 균등하게 퍼진 에너지들을 갖는 재확산된(RD) 전자들-이들의 몫은 30 내지 40%일 수 있음[이 데이터는 M. A. Furman 및 M. T. F. Pivi의 "Simulation Of Secondary Electron Emission Based On A Phenomenological Probabilistic Model", Report LBNL-52807/SLAC-PUB-9912, June 2, 2003, Lawrence Berkeley National Laboratory에 기초함]. 위 데이터는 빔 전자들의 에너지에 필적하는, 이온화를 유발하기에 충분한 에너지들을 갖는 상당한 몫의 2차 전자들이 존재한다는 것을 나타낸다. 따라서, 서로 다른 2차 전자 방출 계수들을 갖는 물질들로 제조된 구획들로 빔 덤프를 구성함으로써, 전자 빔 폭을 가로질러 이온화 프로파일을 제어할 수 있다. SEE 계수들이 큰 빔 덤프 구획들을 갖는 영역들에서 고속 전자 밀도와 이온화가 강화된다. 서로 다른 2차 전자 방출 계수들(수율들)을 갖는 금속들과 합금들의 예들은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 철(Fe), 스테인리스 스틸(SS)을 포함한다. 다른 금속의 표면 상에 (TiZr, TiZrV, Cu, AgTi와 같은) 얇은 금속 또는 합금 필름을 증착하거나, 벌크 금속 물체를 (열적으로 베이킹(thermal baking)하는 것과 같은) 표면 처리하는 것이 또한 2차 전자 방출 수율에 크게 영향을 미친다. 정상 상태에서, SEE 계수들이 큰 구획들의 전방에 있는 2차 전자들은 자기장을 가로질러 확산되어, [20]의 문단(국문<0009> 문단)에서 전술한 바와 같이 SEE 계수들이 작은 구획들과 챔버 벽들에서 수집되며, 이에 따라, 고에너지 전자들의 주입된 전류들과 수집된 전류들의 균형이 맞춰지고 챔버 내에서 이들의 밀도가 보존된다. 플라즈마 밀도보다 전자 빔 밀도가 10000배 더 작기 때문에, SEE의 존재(또는 전자 빔 전류에 대한 어떤 다른 효과들)가 SEE가 높은 빔 덤프 구획들의 전방에 있거나 챔버의 나머지에 있는 (Vp0와 비교하여) 플라즈마 전위를 현저하게 변화시킬 것으로 예상되지는 않음에 유의한다. 따라서, 모든 빔 덤프 구획들이 접지되면, 전자 및 이온 플라즈마 전류들이 챔버 내의 모든 표면들에서 국소적으로 균형이 맞춰진다.
전술한 설명은 이온화가 강화된 영역들의 분포가 빔 전자들을 밀어내는(또는 2차 전자들을 방출하는) 구획들의 분포와 동상(in-phase)이거나 이상(out-of-phase)(또는 그 중간의 어딘가)일 수 있다는 것을 나타낸다. 본원에 제시된 구획화된 빔 덤프 방법들을 이용함의 결과를 결정하는 요인들은, (a) 자기장을 가로지르는 확산 계수, (b) 입사된 빔 전자들을 밀어내는 구획들의 상대적 몫, (c) 빔 덤프 구획들의 물질들을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 통상의 기술을 갖는 자들은 웨이퍼 에칭 속도 측정들과 같은 경험적인 방법들을 이용하여 플라즈마 균일성에 대한 주어진 빔 덤프의 (전기적 또는 구조적) 프로파일의 효과를 용이하게 결정할 수 있으며, 이에 따라, 본원에 기술된 구획화된 빔 덤프 방법들을 이용하여 전자 빔 불균일성들을 보상할 수 있다.
예시적인 실시예들
도 1a - 1c를 참조하면, 플라즈마 반응기는 플라즈마 소스로서 전자 빔을 갖는다. 반응기는 원통형 측벽(102), 바닥(104) 및 천장(106)에 의해 밀폐된 처리 챔버(100)를 포함한다. 피가공물 지지 페데스탈(108)은 반도체 웨이퍼와 같은 피가공물(110)을 지지하며, 페데스탈(108)은 축(예컨대, 수직) 방향으로 이동가능하다. 가스 분배판(112)이 천장(106)과 통합되거나 천장에 장착되며, 처리 가스 공급기(114)로부터 처리 가스를 수득한다. 진공 펌프(116)는 바닥(104)을 통해 챔버를 배기시킨다. 피가공물(110)과 가스 분배판(112) 사이에 처리 영역(118)이 규정된다. 처리 영역(118) 내에서, 처리 가스는 피가공물(110)을 처리하기 위한 플라즈마를 생성하도록 이온화된다.
플라즈마는 전자 빔 소스(120)로부터의 전자 빔에 의해 처리 영역(118)에서 생성된다. 전자 빔 소스(120)는, 처리 챔버(100) 외부에 배치되며 도전성 인클로저(124)를 갖는 플라즈마 생성 챔버(122)를 포함한다. 도전성 인클로저(124)는 가스 입구 또는 목부(125)를 갖는다. 가스 입구(125)에는 전자 빔 소스 가스 공급기(127)가 커플링된다. 도전성 인클로저(124)는 처리 챔버(100)의 측벽(102)에 있는 개구(102a)를 통해 처리 영역(118)을 향하고 있는 개구(124a)를 갖는다.
전자 빔 소스(120)는 개구(124a)와 플라즈마 생성 챔버(122) 사이의 추출 격자(126)와, 도 1b의 확대도에 가장 잘 보이는 추출 격자(126)와 처리 영역(118) 사이의 가속 격자(128)를 포함한다. 추출 격자(126)와 가속 격자(128)는, 예컨대, 분리된 도전성 메쉬들로 형성될 수 있다. 추출 격자(126)와 가속 격자(128)는 서로로부터 그리고 도전성 인클로저(124)로부터 전기적으로 절연되도록 각각 절연체(130, 132)들과 장착된다. 그러나, 가속 격자(128)는 챔버(100)의 측벽(102)과 전기적으로 접촉되어 있다. 개구(124a 및 102a)들과 추출 및 가속 격자(126, 128)들은 일반적으로 서로 합동(合同)이며, 처리 영역(118)으로 전자 빔을 위한 얇고 넓은 유동 경로를 규정한다. 유동 경로의 폭은 대략 피가공물(110)의 직경(예컨대, 100 내지 400㎜)인 반면, 유동 경로의 높이는 약 2인치 미만이다.
전자 빔 소스(120)는 챔버(100)의 양 측면들에 인접한 한 쌍의 전자석(134-1 및 134-2)들을 더 포함하며, 상기 전자석(134-1)은 전자 빔 소스(120)를 둘러싼다. 2개의 전자석(134-1 및 134-2)들은 전자 빔 경로에 대해 평행한 자기장을 생성한다. 전자 빔은 피가공물(110) 위의 처리 영역(118)을 가로질러 흐르며, 빔 덤프(136)에 의해 처리 영역(118)의 반대 측에서 흡수된다. 빔 덤프(136)는 넓고 얇은 전자 빔을 포획하도록 구성된 형상을 갖는 도전체이다.
전자 빔 전파 방향(Y-축선)에 대해 횡방향인 축선(X-축선)을 따라 처리 영역(118) 내에서 플라즈마 균일성을 향상시키기 위해, 후술하는 바와 같이, 빔 덤프(136)는 전기적으로 또는 구조적으로 프로파일링된다.
플라즈마 D.C. 방전 전압 공급기(140)의 음극 단자는 도전성 인클로저(124)에 커플링되며, 전압 공급기(140)의 양극 단자는 추출 격자(126)에 커플링된다. 그 다음, 전자 빔 가속 전압 공급기(142)의 음극 단자는 추출 격자(126)에 연결되며, 전압 공급기(142)의 양극 단자는 처리 챔버(100)의 접지된 측벽(102)에 연결된다. 코일 전류 공급기(146)가 전자석(134-1 및 134-2)들에 커플링된다. 챔버(122) 전체에 걸쳐서 플라즈마를 생성하기 위해, 전압 공급기(140)로부터의 전력에 의해 생성된 D.C. 가스 방전에 의해 전자 빔 소스(120)의 챔버(122) 내에서 플라즈마가 발생된다. 이 D.C. 가스 방전이 전자 빔 소스(120)의 메인 플라즈마 소스이다. 전자들은 추출 격자(126)와 가속 격자(128)를 통해 챔버(122) 내의 플라즈마로부터 추출되며, 처리 챔버(100)로 유동하는 전자 빔을 생성한다. 전자들은 가속 전압 공급기(142)에 의해 제공된 전압과 동일한 에너지들로 가속된다.
(도 1c의 X 축선을 따라) 빔의 폭을 가로지르는 전자 밀도의 분포는 불균일성을 나타내기 쉽다. 이러한 불균일성들은, 예컨대, 전자 빔 소스 챔버(122) 내에서 발생할 수 있다. 이러한 불균일성들은 처리 영역(118)에서의 플라즈마 이온 밀도 분포에 영향을 미치며, 처리 챔버(100) 내에서 피가공물의 불균일한 처리로 이어질 수 있다. 이러한 불균일성들에 대항하기 위하여, X 축선을 따라 원하는 프로파일을 갖는 - 빔 덤프(136)로부터 반사된 전자들을 포함하는 - 고속 전자들의 밀도 분포를 생성하도록, X 축선에 대해 평행한 방향을 따라 빔 덤프(136)가 프로파일링된다. 이는 처리 영역(118) 내에서 플라즈마 이온 밀도의 원하는 X 축선 분포를 생성한다. 도 2a에 도시된 제 1 실시예에서, 빔 덤프(136)의 개별 도전성 요소들에 대해 프로파일링된 전압들의 세트를 인가함으로써, 빔 덤프(136)의 프로파일링이 이루어진다. 처리 영역(118) 내의 결과적인 강력한(energetic)(고속) 전자 밀도 분포는, 이하에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 빔 덤프(136)의 개별 도전성 요소들에 대해 인가된 전압들의 세트의 분포에 따라서 X 축선을 따라 프로파일링된다.
도 2a를 참조하면, 빔 덤프(136)는, 처리 영역(118)을 향하고 있으면서 전자 빔의 경로에 놓인 주면을 갖는다. 빔 덤프(136)는 X 축선에 대해 평행한(즉, 전자 빔 전파 방향 또는 Y 축선에 대해 횡방향인) 방향을 따라 연장하는 폭(W)을 갖는다. 빔 덤프(136)는, 빔 덤프(136)의 폭(W)을 따라 분포되고 빔 덤프(136)의 주면과 동일 평면인 개별적으로 절연된 금속 수집기(160)들의 어레이로 구성된다. 유전체 물질들로 형성된 절연 스페이서(162)들이 금속 수집기(160)들 중 인접한 금속 수집기들 사이에 배치된다. 각각의 금속 수집기(160)가 전압 단자(164)를 갖고 있으므로, 금속 수집기(160)들 중 서로 다른 금속 수집기들에 대해 서로 다른 음의 전압들이 동시에 인가될 수 있다. 빔 덤프 전압 공급기(166)는 단자(164)들에 대해 개별적으로 선택된 전압(V1, V2, V3, . . . Vn)들을 제공하며, 여기서, n은 정수이고 빔 덤프(136) 내의 금속 수집기(160)들의 개수이다. 제어기(168)는 빔 덤프 전압 공급기(166)에 의해 제공된 개별 전압(V1, V2, V3, . . . Vn)들을 제어한다.
(X 축선을 따라) 빔 덤프(136)의 폭을 가로질러 (빔 덤프(136)로부터 반사된 전자들을 포함한) 강력한 또는 "고속" 전자들의 밀도 분포에 영향을 미치도록, 금속 수집기(160)들의 어레이의 전압(V1, V2, V3, . . . Vn)들은 X 축선을 따라 불균일하게 분포되거나 "프로파일링"될 수 있다. 전압(V1, V2, V3, . . . Vn)들의 프로파일 또는 분포는 X 축선을 따른 이러한 밀도 분포의 불균일성에 대항하도록 선택된다. 이러한 불균일성은 챔버(100) 내에서 이미 처리된 피가공물들 또는 웨이퍼들의 통상적인 측정들로부터 결정될 수 있다. 이러한 측정들은 일 실시예에서 피가공물 표면을 가로지르는 에칭 깊이 분포의 측정들일 수 있다. 예컨대, X 축선을 따른 강력한 전자 분포가 (즉, 중앙에서 높고 에지에서 낮은) 중앙 밀집형이면, 금속 수집기(160)들에 동시에 인가되는 개별 전압들은 이러한 불균일성에 가장 잘 대항하도록 프로파일링될 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 우측 및 좌측 에지 금속 수집기(160R 및 160L)들에서 (크기 면에서) 최대이고 중앙 금속 수집기(160C)들에서 (제로까지) 최소가 되는 에지 하이(edge-high) 프로파일이 되도록, 금속 수집기(160)들에 대한 전압들이 프로파일링된다. 반대의 예에서, 전자 빔이 에지 하이 및 센터 로우(center-low)의 전자 밀도 분포를 갖는 것을 알 수 있다. 이 후자의 예에서는, 금속 수집기(160)들에 동시에 인가되는 전압들의 센터 하이 프로파일을 선택함으로써 불균일성이 보상된다.
도 2b는, 예컨대, 접지와 같은, 공통 전압 전위와 개별 단자(164)들 사이에 연결되어 개별적으로 제어되는 가변 저항기(170)들을 이용한 개별 금속 수집기(160)들에 대한 전압들의 전기적 프로파일링을 도시하고 있다. 서로 다른 가변 저항기(170)들의 저항들은 제어기(168)에 의해 통제되는 가변 저항 제어기(167)의 개별 출력(R1, R2, R3, . . . Rn)들에 의해 개별적으로 제어된다. X 축선을 따라 가변 저항들의 분포를 프로파일링함으로써, 도 2a의 실시예의 방식과 유사한 방식으로, 고속 전자 밀도의 X 축선 분포를 조절하기 위해, 빔 덤프(136)의 개별 금속 수집기(160)들에 대한 전압들의 원하는 프로파일이 얻어진다.
도 2a 및 도 2b의 실시예들에서 빔 덤프(136)의 프로파일링은, 도 2a의 실시예에서 개별 전압(V1, V2, V3, . . . Vn)들을 조절하거나, 도 2b의 실시예에서 개별 저항(R1, R2, R3, . . . Rn)들을 조절함으로써, 동적으로 조절될 수 있다. 이러한 조절은 빔 덤프(136)에 의해 제공되는 전압들의 X 축선을 따른 프로파일을 변경한다. 다른 실시예들이 반드시 동적 조절을 포함할 필요는 없다. 구체적으로, 빔 덤프(136)는 고정되거나 영구적인 구조에 따라 구조적으로 프로파일링될 수 있다. 예컨대, 서로 다른 크기들(면적들)의 어레이로 금속 수집기(160)들을 제공하고, 크기(면적)에 따라 X 축선을 따라 금속 수집기(160)들을 분포시킴으로써, 빔 덤프(136)가 프로파일링될 수 있다. 대안적으로(또는 부가적으로), 서로 다른 크기들(면적들)의 어레이로 절연 스페이서(162)들을 제공하고, 크기(면적)에 따라 X 축선을 따라 절연 스페이서(162)들을 분포시킴으로써, 빔 덤프(136)가 프로파일링될 수 있다. 이를 금속 수집기(160)들 또는 절연 스페이서(162)들의 횡방향 축선에 따른 면적 분포의 프로파일링이라 칭할 수 있다.
도 2c에서, 최대 면적들의 수집기(160)들은 중앙에 가장 가까운 반면, 최소 면적들의 수집기(160)들은 에지에 놓이도록 금속 수집기(160)들이 분포되며, 최대의 수집기(160C)는 중앙에 놓이고 최소의 수집기(160R 및 160L)들은 각각 우측 및 좌측 에지들에 놓인다. 도시된 실시예에서, 모든 금속 수집기(160)들은 접지와 같은 동일한 전압에 연결된다.
도 2d는 도 2c의 구조적으로 프로파일링된 빔 덤프의 변형을 도시하고 있으며, 여기서는, 서로 다른 크기의 금속 수집기(160)들의 분포가 도 2c의 분포와는 반대이고, 이에 따라, 최대 면적들의 수집기(160)들은 빔 덤프(136)의 우측 및 좌측 단부들에 가장 가까운 반면, 최소 면적들의 수집기(160)들은 빔 덤프(136)의 중앙에 가장 가깝다.
도 2c 및 도 2d의 구조적으로 프로파일링된 빔 덤프들에서, 금속 수집기(160)들은 서로 다른 크기들을 갖는 것으로 도시되어 있으며, X 축선을 따른 수집기의 크기 분포는 전술한 바와 같이 원하는 프로파일링을 따른다. 다른 실시예들에서, 금속 수집기(160)들은 동일한 크기일 수 있으며, 원하는 프로파일링은 절연 스페이서(162)들의 크기들을 변화시킴으로써 얻어진다. 예컨대, 도 2e에서, 구조적으로 프로파일링된 빔 덤프(136)는 다양한 크기들을 갖는 유전체 스페이서(162)들에 의해 분리된 균일한 크기의 금속 수집기(160)들을 가지며, 여기서, (X 축선을 따른) 스페이서의 크기는 중앙에서 에지까지 증가한다. 유사한 방식으로, 도 2f에서 구조적으로 프로파일링된 빔 덤프(136)는 다양한 크기들을 갖는 유전체 스페이서(162)들에 의해 분리된 균일한 크기의 금속 수집기(160)들을 가지며, 여기서, (X 축선을 따른) 스페이서의 크기는 중앙에서 에지까지 감소한다.
다른 실시예들에서, 원하는 프로파일을 얻기 위해, 금속 수집기(160)들과 그들 사이의 스페이서(162)들 모두의 크기들은 변할 수 있다. 예컨대, 도 2g의 구조적으로 프로파일링된 빔 덤프(136)에서, 금속 수집기(160)들의 크기들은 중앙에서 에지까지 감소하는 반면, 유전체 스페이서(162)들의 크기들은 중앙에서 에지까지 증가한다. 도 2h의 구조적으로 프로파일링된 빔 덤프(136)에서, 금속 수집기(160)들의 크기들은 중앙에서 에지까지 증가하는 반면, 유전체 스페이서(162)들의 크기들은 중앙에서 에지까지 감소한다.
도 3a는 절연 스페이서(162)들의 중앙 밀집형 프로파일 또는 금속 수집기(160)들의 에지 밀집형 프로파일을 갖는 빔 덤프(136)의 효과를 그래픽으로 도시하고 있다. 도 3a의 예에서, 전자 빔 소스(120)는 에지 밀집형 전자 빔을 제공하고, 순 효과는 보다 균일한 처리 영역(118) 내의 플라즈마 밀도 분포이다. 도 3b는 도 2a의 전기적으로 프로파일링된 빔 덤프(136)의 수집기(160)들의 세트에 인가되는 전압(V1, V2, V3, . . . Vn)들의 세트의 X 축선을 따른 원하는 프로파일링의 일례를 도시하고 있는 그래프이다. 도 3b의 그래프는 전압들의 크기들의 프로파일을 도시하고 있으나, 이 전압들이 음인 것으로 이해된다. 도 3c는 도 2b의 전기적으로 프로파일링된 빔 덤프(136)의 수집기(160)들의 세트에 연결된 가변 저항(R1, R2, R3, . . . Rn)들의 세트의 X 축선을 따른 원하는 프로파일링의 일례를 도시하고 있는 그래프이다.
도 4a는 절연 스페이서(162)들의 에지 밀집형 분포 또는 금속 수집기(160)들의 중앙 밀집형 분포를 갖는 빔 덤프(136)의 효과를 그래픽으로 도시하고 있다. 도 4a의 예에서, 전자 빔 소스(120)는 중앙 밀집형 전자 빔을 제공하고, 순 효과는 보다 균일한 처리 영역(118) 내의 플라즈마 밀도 분포이다. 도 4b는 도 2a의 전기적으로 프로파일링된 빔 덤프(136)의 수집기(160)들의 세트에 인가되는 전압(V1, V2, V3, . . . Vn)들의 세트의 X 축선을 따른 원하는 프로파일링의 일례를 도시하고 있는 그래프이다. 도 4b의 그래프는 전압들의 크기들의 프로파일을 도시하고 있으나, 이 전압들이 음인 것으로 이해된다. 도 4c는 도 2b의 전기적으로 프로파일링된 빔 덤프(136)의 수집기(160)들의 세트에 연결된 가변 저항(R1, R2, R3, . . . Rn)들의 세트의 X 축선을 따른 원하는 프로파일링의 일례를 도시하고 있는 그래프이다.
도 2c 및 도 2d의 실시예들에서, X 축선을 따른 서로 다른 크기의 금속 수집기들의 분포는 X 축선을 따라 대응하는 절연 스페이서(162)들의 밀도 분포(및 반대되는 금속 수집기(160)들의 분포)를 생성한다. 이 밀도는 X 축선을 따라 각각의 위치에 제공된 절연 스페이서(162)들 (또는 금속 수집기(160)들)의 평균 면적으로서 정량화될 수 있다. 예컨대, 도 2c의 실시예에서 서로 다른 크기의 금속 수집기(160)들의 중앙 밀집형 분포는 그 에지들 부근에 절연 스페이서(162)의 (또는, 동등하게, 그 중앙 부근에 금속 수집기(160)들의) 더 큰 평균 면적을 갖는다. 그 이유는 최대 면적의 금속 수집기(160)들이 중앙에 가장 가깝게 배치되기 때문이다(예컨대, 최대 면적을 갖는 중앙 금속 수집기(160)). 상이한 예에서, 도 2d의 실시예에서 서로 다른 크기의 금속 수집기(160)들의 에지 밀집형 분포는 그 에지들 부근에서 더 큰 금속 수집기(160)들의 평균 면적을 갖고 그 중앙 부근에서 최저의 평균 면적을 갖거나, 그 중앙 부근에서 더 높은 절연 스페이서(162)들의 평균 면적을 갖는다. 이 경우, 도 2d의 금속 수집기(160)들은 에지 밀집형 프로파일에 상응하는 밀도 분포를 갖는 반면, 절연 스페이서(162)들은 중앙 밀집형 분포를 갖는다고 말할 수 있다.
유사한 방식으로, 서로 다른 크기의 유전체 스페이서(162)들을 갖는 도 2e 및 도 2f의 실시예들에서, X 축선을 따라 서로 다른 위치들에 있는 유전체 스페이서(162)들의 간격은 원하는 프로파일에 따라 분포된다. 예컨대, 도 2e에서, 최소 크기의 스페이서(162)들이 중앙에 배치되어 있기 때문에, 균일한 크기의 금속 수집기(160)들의 분포는 중앙 밀집형이다. 유사하게, 도 2f에서, 최소 크기의 스페이서(162)들이 에지들에 배치되어 있기 때문에, 균일한 크기의 금속 수집기들의 분포는 에지 밀집형이다.
다른 실시예에 따르면, 서로 다른 2차 전자 방출 계수들을 갖는 서로 다른 물질들로 빔 덤프(136)의 서로 다른 구획들을 형성함으로써, 구획화된 빔 덤프(136)가 원하는 프로파일을 구비할 수 있다. 예컨대, 수집기(160)들 중 서로 다른 수집기들은 서로 다른 2차 전자 방출 계수들을 갖는 물질들로 형성된다. 이 실시예에서, 서로 다른 수집기(160)들을 서로로부터 절연시킬 필요가 없을 수 있으며, 이에 따라, 일 구현예에서는, 절연 스페이서들이 생략되고, 각각의 수집기(160)가 각 수집기의 인접한 수집기(160)들과 접촉하게 된다. 다른 구현예에서는, 전술한 실시예들에서 도시된 바와 같이, 절연 스페이서(162)들이 존재한다. 예컨대, 도 2a 내지 도 2h의 실시예들의 수집기(160)들 중 적어도 일부는 서로 다른 2차 전자 방출 계수들을 갖는다. X 축선을 따른 서로 다른 수집기(160)들의 2차 전자 방출 계수들의 분포는 (예컨대, 전자 빔 소스(122)에 의해 생성되는 불균일한 전자 전류 분포 또는 프로파일에 기인할 수 있는) 챔버(100) 내의 플라즈마 분포에서의 공지된 불균일성에 대항하도록 최적으로 구성된 특정 프로파일을 가질 수 있다. 예컨대, X 축선의 중앙 부근에서 플라즈마 밀도를 조장하여 공지된 센터 로우 플라즈마 분포 불균일성을 교정하기 위해 2차 전자 방출 계수 분포가 센터 하이일 수 있다. 또는, X 축선의 어느 한 단부 부근에서 플라즈마 밀도를 조장하여 공지된 센터 하이 플라즈마 분포 불균일성을 교정하기 위해 2차 전자 방출 계수 분포가 에지 하이일 수 있다. 개별 수집기(160)들의 개별 2차 전자 방출 계수들의 이러한 프로파일링은 전술한 실시예들의 구획화된 빔 덤프(136)의 공간적 및/또는 전기적 프로파일링의 대신일 수 있거나 그에 부가될 수 있다. 서로 다른 2차 전자 방출 계수들을 갖는 서로 다른 유전체 물질들의 예들은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 철(Fe), 스테인리스 스틸(SS)을 포함한다. 다른 금속의 표면 상에 (TiZr, TiZrV, Cu, AgTi와 같은) 얇은 금속 또는 합금 필름을 증착하거나, 벌크 금속 물체를 (열적으로 베이킹(thermal baking)하는 것과 같은) 표면 처리하는 것이 또한 2차 전자 방출 수율에 크게 영향을 미친다.
전자 빔 소스(120)에서의 메인 플라즈마 소스는 전압 공급기(140)에 의해 생성된 D.C. 가스 방전이지만, 임의의 다른 적당한 플라즈마 소스가 메인 플라즈마 소스로서 대신 채택될 수 있다. 예컨대, 전자 빔 소스(120)의 메인 플라즈마 소스는 환형 RF 플라즈마 소스, 용량적으로 결합된 RF 플라즈마 소스 또는 유도적으로 결합된 RF 플라즈마 소스일 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 실시예들에 관한 것이나, 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 다른 그리고 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 그 범위는 하기된 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (16)

  1. 피가공물을 처리하기 위한 플라즈마 반응기로서,
    천장과 측벽과 상기 측벽 내의 전자 빔 개구를 포함하는 처리 챔버 인클로저를 갖는 피가공물 처리 챔버로서, 상기 처리 챔버 내의 피가공물 지지 페데스탈은 상기 천장을 향하고 있는 피가공물 지지면을 갖고 상기 피가공물 지지면과 상기 천장 사이에 피가공물 처리 영역을 규정하며, 상기 전자 빔 개구는 상기 피가공물 처리 영역을 향하고 있는, 상기 피가공물 처리 챔버;
    상기 피가공물 처리 챔버의 상기 전자 빔 개구에 대해 개방된 전자 빔 소스 챔버 인클로저를 포함하는 전자 빔 소스 챔버; 및
    상기 피가공물 처리 챔버 내에서 상기 전자 빔 개구와는 반대인 상기 피가공물 처리 챔버의 일 측에 배치된 빔 덤프로서, 상기 전자 빔 개구와 상기 빔 덤프는 제 1 축선을 따라 상기 전자 빔 개구와 상기 빔 덤프 사이에서 전자 빔 경로를 규정하고, 상기 빔 덤프는 금속 수집기들의 어레이 및 절연 스페이서들의 어레이를 포함하며, 상기 금속 수집기들의 어레이 및 상기 절연 스페이서들의 어레이는 상기 제 1 축선에 대해 횡방향인 제 2 축선을 따라 분포되고, 상기 금속 수집기들은 상기 절연 스페이서들 중 각각의 절연 스페이서에 의해 서로로부터 분리된, 상기 빔 덤프;를 포함하는,
    플라즈마 반응기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 수집기들의 어레이 중 각각의 금속 수집기에 연결되어 개별적으로 제어되는 전압들의 소스와, 상기 개별적으로 제어되는 전압들을 설정하기 위한 제어기를 더 포함하는,
    플라즈마 반응기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 수집기들의 어레이 중 각각의 금속 수집기와 공통 전압 소스 사이에 연결되어 개별적으로 제어되는 가변적인 저항기들의 세트와, 상기 개별적으로 제어되는 가변적인 저항기들의 저항들을 설정하기 위한 제어기를 더 포함하는,
    플라즈마 반응기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 수집기들의 어레이는 상기 제 2 축선을 따라 상기 금속 수집기들의 면적 분포를 갖는,
    플라즈마 반응기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 스페이서들의 어레이는 상기 제 2 축선을 따라 상기 금속 수집기들의 면적 분포를 갖는,
    플라즈마 반응기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 수집기들 중 각각의 금속 수집기는 서로 다른 크기를 갖고, 상기 제 2 축선에 대해 각각의 개별적인 금속 수집기의 크기의 함수로서 위치결정되는,
    플라즈마 반응기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 스페이서들 중 각각의 절연 스페이서는 서로 다른 크기를 갖고, 상기 제 2 축선에 대해 각각의 개별적인 절연 스페이서의 크기의 함수로서 위치결정되는,
    플라즈마 반응기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 금속 수집기들의 어레이는 상기 금속 수집기들의 각각의 면적에 따라서 상기 제 2 축선을 따라 분포되며, 상기 절연 스페이서들의 어레이는 상기 절연 스페이서들의 각각의 면적에 따라서 상기 제 2 축선을 따라 분포되는,
    플라즈마 반응기.
  9. 피가공물을 처리하기 위한 플라즈마 반응기로서,
    천장과 측벽과 상기 측벽 내의 전자 빔 개구를 포함하는 처리 챔버 인클로저를 갖는 피가공물 처리 챔버로서, 상기 처리 챔버 내의 피가공물 지지 페데스탈은 상기 천장을 향하고 있는 피가공물 지지면을 갖고 상기 피가공물 지지면과 상기 천장 사이에 피가공물 처리 영역을 규정하며, 상기 전자 빔 개구는 상기 피가공물 처리 영역을 향하고 있는, 상기 피가공물 처리 챔버;
    상기 피가공물 처리 챔버의 상기 전자 빔 개구에 대해 개방된 전자 빔 소스 챔버 인클로저를 포함하는 전자 빔 소스 챔버;
    상기 피가공물 처리 챔버 내에서 상기 전자 빔 개구와는 반대인 상기 피가공물 처리 챔버의 일 측에 배치된 빔 덤프로서, 상기 전자 빔 개구와 상기 빔 덤프는 제 1 축선을 따라 상기 전자 빔 개구와 상기 빔 덤프 사이에서 전자 빔 경로를 규정하고, 상기 빔 덤프는 상기 제 1 축선에 대해 횡방향인 제 2 축선을 따라 분포되고 서로로부터 절연된 금속 수집기들의 어레이를 포함하는, 상기 빔 덤프; 및
    상기 금속 수집기들의 어레이 중 각각의 금속 수집기에 연결되어 개별적으로 제어되는 전압들의 소스와, 원하는 프로파일에 따라 상기 개별적으로 제어되는 전압들을 설정하기 위한 제어기;를 포함하는,
    플라즈마 반응기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 개별적으로 제어되는 전압들의 소스는 상기 금속 수집기들의 어레이에 커플링되어 공급되는 개별적으로 조절가능한 전압의 어레이를 포함하는,
    플라즈마 반응기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 개별적으로 제어되는 전압들의 소스는 상기 금속 수집기들의 어레이 중 각각의 금속 수집기에 커플링되어 개별적으로 제어되는 가변적인 저항기들의 어레이를 포함하는,
    플라즈마 반응기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가변적인 저항기들 각각에 커플링된 공통 전압 소스를 더 포함하고, 상기 공통 전압 소스는 상기 가변적인 저항기들 각각의 저항을 제어하는,
    플라즈마 반응기.
  13. 피가공물을 처리하기 위한 플라즈마 반응기로서,
    천장과 측벽과 상기 측벽 내의 전자 빔 개구를 포함하는 처리 챔버 인클로저를 갖는 피가공물 처리 챔버로서, 상기 처리 챔버 내의 피가공물 지지 페데스탈은 상기 천장을 향하고 있는 피가공물 지지면을 갖고 상기 피가공물 지지면과 상기 천장 사이에 피가공물 처리 영역을 규정하며, 상기 전자 빔 개구는 상기 피가공물 처리 영역을 향하고 있는, 상기 피가공물 처리 챔버;
    상기 피가공물 처리 챔버의 상기 전자 빔 개구에 대해 개방된 전자 빔 소스 챔버 인클로저를 포함하는 전자 빔 소스 챔버; 및
    상기 피가공물 처리 챔버 내에서 상기 전자 빔 개구와는 반대인 상기 피가공물 처리 챔버의 일 측에 배치된 빔 덤프로서, 상기 전자 빔 개구와 상기 빔 덤프는 제 1 축선을 따라 상기 전자 빔 개구와 상기 빔 덤프 사이에서 전자 빔 경로를 규정하고, 상기 빔 덤프는 상기 제 1 축선에 대해 횡방향인 제 2 축선을 따라 분포된 금속 수집기들의 어레이를 포함하며, 상기 수집기들의 각각은 개별적인 2차 전자 방출 계수를 갖고, 상기 금속 수집기들의 어레이는 상기 제 2 축선을 따라 2차 전자 방출 계수들의 분포를 제공하는, 상기 빔 덤프;를 포함하는,
    플라즈마 반응기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 금속 수집기들의 어레이는 서로로부터 분리되지 않은,
    플라즈마 반응기.
  15. 제 13 항에 있어서,
    절연 스페이서들의 임의의 어레이를 더 포함하며, 상기 금속 수집기들의 어레이는 상기 절연 스페이서들 중 각각의 절연 스페이서에 의해 서로로부터 분리되는,
    플라즈마 반응기.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 빔 소스 챔버는 상기 제 2 축선을 따라 불균일한 소스 프로파일을 갖는 전자 빔을 제공하며, 상기 2차 전자 방출 계수들의 분포와 상기 소스 프로파일은 서로에 대해 상보적인(complementary),
    플라즈마 반응기.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9111728B2 (en) * 2011-04-11 2015-08-18 Lam Research Corporation E-beam enhanced decoupled source for semiconductor processing
US8900403B2 (en) 2011-05-10 2014-12-02 Lam Research Corporation Semiconductor processing system having multiple decoupled plasma sources
US9443700B2 (en) * 2013-03-12 2016-09-13 Applied Materials, Inc. Electron beam plasma source with segmented suppression electrode for uniform plasma generation
US20140356768A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Banqiu Wu Charged beam plasma apparatus for photomask manufacture applications
US9799491B2 (en) * 2015-10-29 2017-10-24 Applied Materials, Inc. Low electron temperature etch chamber with independent control over plasma density, radical composition and ion energy for atomic precision etching
CN108987228A (zh) * 2017-06-02 2018-12-11 北京北方华创微电子装备有限公司 用于处理工件的等离子体反应装置
CN112578426B (zh) * 2020-11-26 2022-09-20 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种可调节型阵列式法拉第筒

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5874807A (en) 1997-08-27 1999-02-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Large area plasma processing system (LAPPS)
US6291940B1 (en) 2000-06-09 2001-09-18 Applied Materials, Inc. Blanker array for a multipixel electron source
US6407399B1 (en) 1999-09-30 2002-06-18 Electron Vision Corporation Uniformity correction for large area electron source
US20040104353A1 (en) 2002-11-29 2004-06-03 Berglund C. Neil One dimensional beam blanker array

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3755073A (en) * 1971-06-21 1973-08-28 Atomic Energy Commission Hybrid laser plasma target - neutral beam injection fusion system
US5003178A (en) 1988-11-14 1991-03-26 Electron Vision Corporation Large-area uniform electron source
US20020004309A1 (en) 1990-07-31 2002-01-10 Kenneth S. Collins Processes used in an inductively coupled plasma reactor
JPH04326725A (ja) 1991-04-26 1992-11-16 Tokyo Electron Ltd プラズマ装置
KR100271244B1 (ko) 1993-09-07 2000-11-01 히가시 데쓰로 전자빔 여기식 플라즈마장치
JPH08222553A (ja) 1995-02-16 1996-08-30 Tokyo Electron Ltd 処理装置及び処理方法
GB2326971B (en) 1997-07-03 2001-12-12 Applied Materials Inc Electron flood apparatus for neutralising charge build up on a substrate during ion implantation
US5903106A (en) 1997-11-17 1999-05-11 Wj Semiconductor Equipment Group, Inc. Plasma generating apparatus having an electrostatic shield
JP2970654B1 (ja) 1998-05-22 1999-11-02 日新電機株式会社 薄膜形成装置
JP2991192B1 (ja) 1998-07-23 1999-12-20 日本電気株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2001085414A (ja) 1999-09-17 2001-03-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
US6356026B1 (en) 1999-11-24 2002-03-12 Texas Instruments Incorporated Ion implant source with multiple indirectly-heated electron sources
US6452338B1 (en) * 1999-12-13 2002-09-17 Semequip, Inc. Electron beam ion source with integral low-temperature vaporizer
JP2001203168A (ja) * 2000-01-21 2001-07-27 Hitachi Ltd 電子ビーム処理装置
US20020078893A1 (en) 2000-05-18 2002-06-27 Applied Materials , Inc. Plasma enhanced chemical processing reactor and method
US6804327B2 (en) 2001-04-03 2004-10-12 Lambda Physik Ag Method and apparatus for generating high output power gas discharge based source of extreme ultraviolet radiation and/or soft x-rays
WO2003084865A2 (en) 2001-06-14 2003-10-16 Hyperion Catalysis International, Inc. Field emission devices using modified carbon nanotubes
JP2004207314A (ja) * 2002-12-24 2004-07-22 Tokyo Electron Ltd 膜改質の終点検出方法、その終点検出装置及び電子ビーム処理装置
US6914014B2 (en) * 2003-01-13 2005-07-05 Applied Materials, Inc. Method for curing low dielectric constant film using direct current bias
US20060105182A1 (en) 2004-11-16 2006-05-18 Applied Materials, Inc. Erosion resistant textured chamber surface
KR20050008065A (ko) 2003-07-14 2005-01-21 삼성전자주식회사 고밀도 플라즈마 반응기
DE10336273A1 (de) 2003-08-07 2005-03-10 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Erzeugung von EUV- und weicher Röntgenstrahlung
US7470329B2 (en) * 2003-08-12 2008-12-30 University Of Maryland Method and system for nanoscale plasma processing of objects
US7579604B2 (en) * 2005-06-03 2009-08-25 Axcelis Technologies Inc. Beam stop and beam tuning methods
US20070278417A1 (en) 2005-07-01 2007-12-06 Horsky Thomas N Ion implantation ion source, system and method
JP2007051996A (ja) 2005-08-19 2007-03-01 Ngk Insulators Ltd 電子線照射装置
KR20070041220A (ko) 2005-10-14 2007-04-18 세메스 주식회사 플라즈마 처리 장치
US7498592B2 (en) 2006-06-28 2009-03-03 Wisconsin Alumni Research Foundation Non-ambipolar radio-frequency plasma electron source and systems and methods for generating electron beams
KR101358779B1 (ko) 2007-07-19 2014-02-04 주식회사 뉴파워 프라즈마 멀티 코어 플라즈마 발생 플레이트를 구비한 플라즈마반응기
EP2073243B1 (en) 2007-12-21 2018-10-03 Applied Materials, Inc. Linear electron source, evaporator using linear electron source, and applications of electron sources
US9997325B2 (en) 2008-07-17 2018-06-12 Verity Instruments, Inc. Electron beam exciter for use in chemical analysis in processing systems
KR20110122664A (ko) * 2008-07-17 2011-11-10 베러티 인스트루먼트, 인코퍼레이티드 처리 시스템의 화학적 분석에 사용하기 위한 전자 빔 여기 장치
US20110199027A1 (en) 2008-10-16 2011-08-18 Yong Hwan Kim Electron beam generator having adjustable beam width
US9269546B2 (en) 2010-10-22 2016-02-23 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with electron beam plasma source having a uniform magnetic field
US9111728B2 (en) 2011-04-11 2015-08-18 Lam Research Corporation E-beam enhanced decoupled source for semiconductor processing
US20120258607A1 (en) 2011-04-11 2012-10-11 Lam Research Corporation E-Beam Enhanced Decoupled Source for Semiconductor Processing
US9177756B2 (en) 2011-04-11 2015-11-03 Lam Research Corporation E-beam enhanced decoupled source for semiconductor processing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5874807A (en) 1997-08-27 1999-02-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Large area plasma processing system (LAPPS)
US6407399B1 (en) 1999-09-30 2002-06-18 Electron Vision Corporation Uniformity correction for large area electron source
US6291940B1 (en) 2000-06-09 2001-09-18 Applied Materials, Inc. Blanker array for a multipixel electron source
US20040104353A1 (en) 2002-11-29 2004-06-03 Berglund C. Neil One dimensional beam blanker array

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