KR19990026531A - 플라즈마 가공장치 - Google Patents

플라즈마 가공장치 Download PDF

Info

Publication number
KR19990026531A
KR19990026531A KR1019970048706A KR19970048706A KR19990026531A KR 19990026531 A KR19990026531 A KR 19990026531A KR 1019970048706 A KR1019970048706 A KR 1019970048706A KR 19970048706 A KR19970048706 A KR 19970048706A KR 19990026531 A KR19990026531 A KR 19990026531A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
coil
antenna
chamber
trough
Prior art date
Application number
KR1019970048706A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100505176B1 (ko
Inventor
레슬리 미카엘 리아
요티 키론 바르드와야
Original Assignee
바르드와야 자이
서페이스 테크놀로지 시스템스 리미티드
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
Priority claimed from GBGB9620150.4A external-priority patent/GB9620150D0/en
Priority claimed from GBGB9621939.9A external-priority patent/GB9621939D0/en
Application filed by 바르드와야 자이, 서페이스 테크놀로지 시스템스 리미티드 filed Critical 바르드와야 자이
Publication of KR19990026531A publication Critical patent/KR19990026531A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100505176B1 publication Critical patent/KR100505176B1/ko

Links

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
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • 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
    • H01J37/32917Plasma diagnostics
    • H01J37/32935Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or 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
    • H01J37/32917Plasma diagnostics
    • H01J37/3299Feedback systems
    • 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)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Abstract

웨이퍼 가공 챔버(11)는 웨이퍼 지지부(12), 유전체 윈도우(13) 및 챔버내에 플라즈마를 유도하기 위해 유전체 윈도우(13) 외부에 위치된 동축 코일(14,15)을 포함한다. 다양한 코일/유전체 윈도우가 이들의 제어용 프로토콜과 함께 기술된다.

Description

플라즈마 가공장치
본 발명은 플라즈마 가공장치에 관계한다.
플라즈마 가공장치는 반도체 소자 제조와 코팅의 침적 또는 표면 에칭이 요구되는 기타 공정에서 널리 사용된다. 특히 이들 공정이 대규모로 수행될 때 배치(batch)간의 균일성은 매우 중요해진다.
일반적으로 이러한 플라즈마는 진공챔버에서 발생되며, 플라즈마 발생수단이 챔버외부나 보호벽내에 위치되어서 고주파 전력이 적용될 때 플라즈마 전위의 교란을 감소시키는 것이 좋다.
따라서, US-A-4844775에서 처럼 단일 코일로 플라즈마 챔버를 에워싸자는 제안이 있었으며 수많은 이해 당사자들이 가공챔버의 한 단부에 대해 단일한 나선코일을 위치시키는 것을 제안했다. 이의 일례는 EP-A-0379828이다. 통상 유전체 윈도우가 코일에 인접하여 제공된다. US-A-5309063은 이의 변형을 발표하는데 단일 코일이 유전체 컵내에서 플라즈마 챔버안으로 재입력된다. US-A-52801154 및 US-A-5397962에서 회전 전자기장을 생성하도록 위치된 이격된 복수의 안테나가 제안된다.
그러나, 이들 방법은 예컨대 작업편 근처에서 플라즈마 균일성 부족을 겪는다. 어떤 경우에 균일성의 조절된 부족이 바람직하다. 이것은 공지 기술의 장치로는 달성하기 어려우며 본 발명의 방법에 의해 가능하다.
도 1은 플라즈마 가공장치의 개략적 도면이다.
도 2는 도 1의 장치에서 사용하는 코일 어셈블리를 통한 단면도이다.
도 3은 도 2의 어셈블리를 위에서 바라본 도면이다.
도 4는 또다른 코일 어셈블리를 보여준다.
도 5 및 도 6은 또다른 코일 어셈블리의 수직 단면도와 평면도이다.
도 7은 또다른 코일 어셈블리를 통한 수직 단면도이다.
도 8 및 도 9는 또다른 코일 어셈블리의 수직 단면도 및 평면도이다.
도 10은 코일 어셈블리의 또다른 구체예의 수직 단면도이다.
도 11은 또다른 코일 어셈블리의 수직 단면도이다.
도 12 및 도 13은 또다른 코일 어셈블리의 평면도 및 수직 단면도이다.
도 14 및 도 15는 또다른 코일 어셈블리의 평면도 및 수직 단면도이다.
도 16은 또다른 코일 어셈블리의 평면도이다.
도 17은 코일을 3차원적으로 보여준다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 플라즈마 가공장치 11 : 웨이퍼 가공 챔버
12 : 웨이퍼 지지부 13,31,37 : 유전체 윈도우
14,15,14a,15a,14b,15b,14d,15d,14e,15e,29,14f,15f,15g : 코일
14i,14j : 안테나 16 : 작업 용적
17 : 축 18 : 전원
19 : 임피던스 일치 시스템 20,21 : 링
22,23 : 지지 구조물 24 : 브레이싱 스트럿(bracing strut)
25,27 : 어셈블리 26,33,35 : 측벽
28 : 채널 30 : 절연물질
32 : 유전체 홈통 34 : 저부
한 측면에서 본 발명은 작업공간의 한 쌍의 대향면의 대칭중심을 통해 축이 통과하도록 하는 규칙적 단면의 작업공간을 가지는 가공챔버 및 전기장을 유도하며 챔버벽에 또는 인접하여 배치되며 상기 축 및 서로에 대해 동축이며 단면의 형상에 대응하는 기하학적 모양의 코일 부위를 가지는 복수의 고주파(RF) 플라즈마 발생 안테나를 포함하는 플라즈마 가공장치로 구성된다.
코일의 기하가 챔버의 작업공간의 단면과 일치한다는 것은 방출된 플라즈마가 본질적으로 챔버에 합치한다는 것을 의미한다. 게다가 이러한 배열로 독립적인 코일이 제공된다는 것은 작업공간의 상이한 부분간에 코일의 독립적인 제어 및 플라즈마의 제어를 허용한다는 것을 의미한다. 따라서, 선호되는 구체예에서 장치는 안테나의 유효 출력을 변화시키는 수단을 더욱 포함한다. 예컨대, 이러한 수단은 공급되는 RF전력의 상대적 위상, 크기 또는 주파수와 코일과 작업공간간의 상대적 간격을 변화시킬 수 있다.
단면 및 코일 부위는 원형, 정사각, 직사각, 육각 또는 팔각일 수 있다. 코일 부위는 챔버를 둘러쌀 수 있지만 챔버의 단부상이나 챔버에 인접하여 배치되는 것이 좋다. 챔버는 코일 부위에 인접한 적어도 하나의 유전체 윈도우를 포함할 수 있다. 이 윈도우는 챔버에 대해 다시 들어갈 수 있으며 관련 코일부위의 적어도 폭위로 평행하게 연장되는 복수의 윈도우가 있을 수 있다. 따라서, 코일 부위가 원형일 경우 일련의 이격된 환형 윈도우가 있을 수 있다.
이 장치는 플라즈마나 플라즈마 유도 공정의 균일도를 탐지하기 위한 적어도 하나의 탐지기와 균일성을 향상시키기 위해 안테나의 유효 상대출력을 변화시키기 위한 피이드백 수단을 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에서, 본 발명은 작업공간을 가지는 가공챔버, 적어도 하나의 고주파(RF) 플라즈마 발생 안테나를 포함하는 플라즈마 가공장치로 구성되는데, 각 안테나는 챔버벽에 위치된 유전체 홈통에 배치된다.
안테나는 평면이 아닐 수 있으며 적어도 하나의 벽과 베이스 또는 홈통을 통해 전력을 전달할 수 있으며 하나는 홈통의 한 벽에 인접 위치되고 다른 하나는 다른 벽에 인접 위치되고 세 번째 것은 베이스에 인접할 수 있다.
또다른 측면에서 본 발명은 안테나가 의도된 플라즈마의 표면 깊이의 적어도 두배만큼 분리되는 플라즈마 가공장치로 구성된다.
본 발명은 작업공간을 가지는 가공챔버, 의도된 플라즈마의 표층깊이의 적어도 두배만큼 분리되는 복수의 고주파(RF) 플라즈마 발생 안테나를 포함하는 플라즈마 가공장치를 포함한다.
도 1은 플라즈마 가공장치(10)를 개략적 수직단면도로 보여준다. 상기 장치는 웨이퍼 가공챔버(11)와 웨이퍼를 지탱하며 가공을 위해 적당한 높이로 이동되는 수단(12)을 포함한다. 가공챔버(11)는 일반적으로 원형 또는 직사각 단면의 금속용기이나 다른 다중측부 형상도 가능하다. 하나 이상의 구멍이 가스가 통과될 수 있도록 그리고 진단을 허용하도록 존재한다. 챔버(11)의 일부(13) 또는 재입력모듈이 유전물질로 구성되며 전기 코일(14,15)(예컨대 2개)이 이러한 유전체 부분(13) 외부에 위치되어 챔버(11)내에서 고주파 전력을 플라즈마와 결합시키는데 사용된다. 챔버는 플라즈마가 충돌되는 원통형 또는 직사각 작업공간(16)을 포함한다. 이 공간은 단부면 대칭중심을 통과하는 축(17)을 가진다.
플라즈마를 챔버내에 한정시켜서 플라즈마 밀도를 증가시키기 위해서 자석(도시 안됨)이 챔버(11)의 벽이나 상부 주변에 특정 방향으로 위치될 수 있다. 이 목적으로 작은 영구자석의 사용은 공지되며 기술된 모든 구체예에 적용가능하다.
통상의 작동조건하에서 챔버(11)내에 고진공이 유지되는데 유전물질로된 부분(13)이 챔버(11)의 주구조물에 적절히 밀봉될 필요가 있다.
고주파 전력을 플라즈마에 연결시키기 위한 코일은 유전체 지대의 표면에 근접하여 플라즈마에 효율적인 변환작용을 일으킨다. 코일은 이후에 기술된 방식으로 여러 형태로 감길 수 있다.
적절한 전원(18)으로 발생된 고주파 전력은 임피던스 일치시스템(19)에 의해 각 코일(14,15)에 공급된다. 이 시스템은 전원에 일정한 임피던스를 제공하며 각 코일(14,15)에 공급된 RF전력이 조절될 수 있게 한다. 혹은, 별도의 전원과 임파던스 일치시스템이 각 코일에 대해 사용될 수 있거나 다른 시스템이 사용될 수 있다. 각 코일에 공급된 RF 전력의 제어는 작동자에 의해 이루어진다. 혹은, 제어가 플라즈마나 공정의 공간적 균일성을 모니터하는 시스템으로부터 수신된 제어신호에 의해 이루어져서 피이드백 루우프를 형성한다. 따라서, 더 많은 RF전력이 코일(14,15)에 의해 대칭축(17)으로 부터 플라즈마에 연결될 수 있고 보통 발생하는 플라즈마의 벽손실이 보상될 수 있게 한다.
코일구성의 세부사항은 도 2 및 기타 뒤따르는 도면에 도시된다. 모든 경우에 다중 코일이 사용되어 각 코일에 공급된 고주파 전력의 상대적 위상, 크기 또는 진동수를 조절하거나 각 코일의 물리적 위치를 조절함으로써 플라즈마의 공간적 균일성을 제어할 수 있다.
도 2 및 도 3은 평면형이거나 환형에 가까우며 플라즈마 챔버(11)의 상부에 고정된 유전물질로된 해당 환형 링(20,21)뒤에 위치되는 코일(14a,15a)을 보여준다. 그러나, 도 14 및 도 15에 도시된 형태의 코일이 코일(14a,15a)을 대신하여 전력 전달을 향상할 수 있다. 이 경우에 링(20,21)은 유전체 홈통으로 대체될 것이다. 환형 유전체 링의 지탱 구조물(22,23) 역시 환형이기 때문에 챔버가 진공이 될 때 발생하는 힘에 대해 지지하기 위해서 여러 개의 브레이싱 스트럿(24)이 필요하다. 어떤 상황에서는 특히 최내각 코일이 작은 직경일 때 최내각 유전체 링(20)은 유전물질로된 원형 디스크로 대체되어 중심 지지 필요성을 제거할 수 있다.
또다른 유전체 링 구조물로서 유전물질로된 단일 디스크가 사용될 수 있으며 그 뒤에 환형 나선코일이 고정된다. 이 방법은 시스템의 복잡성을 감소하지만 더큰 직경으로 인해 결점을 가지며 유전체 디스크는 그것에 가로질러 차등적인 대가압에 가까운 압력을 참아내기 위해서 두꺼운 재료로 구축되어야 한다. 고주파 전력이 플라즈마로 연결될 수 있는 효율은 코일과 플라즈마간의 거리가 증가될 때 감소된다.
평면형 환형 나선 코일이 유전체 윈도우 외부에 위치되고 플라즈마가 코일 아래에서 챔버에 형성될 때 RF자력선은 거의 방사상이 되어 더 큰 거리에 걸쳐서 플라즈마와 교차한다. 패러데이 법칙에 따르면 방위각 전기장과 관련 전류가 플라즈마내에 유도된다. 플라즈마 전류는 코일 전류 방향에 반대이며 RF가 플라즈마에 침투하기 위해 표층깊이 정도의 두께를 가지는 윈도우 근처의 층에 한정된다.
별도의 코일 유닛이 충분히 떨어져 있다면 코일 유닛간의 교차는 최소여서 각 코일이 별도로 처리될 수 있다.
원형코일과 원통형 작업공간이 여러 구체예에서 기술될지라도 이것은 평면형 환형 직사각 코일이나 육각코일 또는 플라즈마 챔버나 작업공간에 적절한 기타 형상의 코일의 사용을 배제하지는 않는다. 유전체 윈도우는 코일 모양과 적절한 형상의 환형지대에 부합하도록 일편형일 수 있다.
모든 경우에 원형, 정사각, 육각 또는 다른 적당한 단면 형상의 전도성 재료로된 단일 또는 다중 가닥으로 코일이 구측될 수 있으며, 특히 고전력 작동을 위해 물이나 기타 용매가 통과될 수 있는 관형 전도성 재료로 코일이 형성될 수 있다.
모든 구체예에서 챔버로의 가스 공급은 유전체 링간의 적절한 지지링에 고정된 작업공간의 대칭축 주위의 링에 있는 일련의 작고 등간격의 구멍에 이송될 수 있다. 그러나, 이것이 챔버의 다른 위치에 있는 또다른 가스이송지점의 사용을 배제하지는 않는다.
게다가, 챔버내에 플라즈마를 잘 한정시키기 위해서 챔버의 측벽에 위치된 것에 추가해서 소형 영구자석이 지지링의 일부나 전부에 있는 적당한 슬롯에 위치될 수 있다.
도 4는 플라즈마 챔버 내부에 위치된 여러 개의 환형 평면, 또는 평면 코일(14b,15b)을 보여준다. 각 코일은 각 코일의 개별권선이나 전체 코일 유닛 주위에 연속적 고형 또는 신축성 절연재료에 의해 플라즈마로부터 전기적 절연된다. 각 코일유닛에 전기 연결은 챔버벽이나 상부에 있는 적당한 진공 시일(seal)을 통해 플라즈마 챔버내로 도입된다.
적어도 도 2 내지 도 4에 도시된 코일은 단일 권선 코일이며 평면형 코일이나 솔레노이드는 아니다. 어떤 경우에 단일권선 및 다중권선 코일의 혼합이 사용될 수 있다.
도 5 및 도 6은 유전재료로 일부 또는 전체가 구축된 원형대칭 어셈블리(25)가 챔버상부에 다시 들어간다. 코일(14d,15d)은 솔레노이드형이며 어셈블리(25)의 측벽(26)에 인접하여 어셈블리의 외부에 위치되며 수직이거나 축에 대해 적당한 각도로 고정된다. 각 코일(14d,15d)의 중심은 대칭축(17)상에 있다.
솔레노이드 코일이 유전체 윈도우 외부에 위치되어 윈도우 위치에 따라 코일내부나 외부에 플라즈마가 챔버에 형성될 때 RF자력선은 코일축에 거의 평행하며(일정한 직경의 솔레노이드의 경우) 더 큰 거리에 걸쳐 자력선이 플라즈마와 교차한다. 패러데이 법칙에 따라서 방위각 전기장과 관련 전류가 플라즈마내에 유도된다. 플라즈마 전류는 코일전류 방향에 반대이며 RF가 플라즈마에 침투하도록 표층깊이 정도의 두께를 가지는 윈도우 근처의 층에 한정된다. 별도의 코일 유닛이 충분히 간격이 떨어진다면 코일 유닛간의 교차는 최소여서 각각 별도로 취급될 수 있다.
따라서, 플라즈마 방전 및 재료가공의 원리 (MA Lieberman, A.J. Lichtenberg(wiley 1994))로부터 표층깊이 δ는 (m/e2μ0n3)1/2이다. 여기서 m은 전자질량이고 e는 전자의 전하량이며 μ0는 자유공간의 투자율이며 n3는 플라즈마 가장자리의 전자밀도이다.
유도성 결합 플라즈마에서 전자밀도는 대표적으로 1×1017m-3이상이어서 표층깊이는 17㎜미만이다.
따라서, 안테나가 적어도 표층깊이 두배만큼 떨어진다면 안테나는 분리된 공간영역으로 결합된다. 본 출원인은 안테나를 100㎜정도 떨어뜨려서 안테나 바로전방에 균일한 플라즈마를 발생시키는 것이 아니다. 안테나로부터 떨어진 적절한 거리에 위치된 기질위에 확산에 의해 균일한 플라즈마를 형성하는 밀집 플라즈마로된 국부지역을 발생한다. 이러한 방법은 공계류중인 플라즈마 가공장치라는 명칭의 PCT출원에 기술된 피이드백 제어시스템에 특히 적합하다.
도 5 및 도 6에 도시된 도면은 다중 솔레노이드 코일을 이용한다. 적어도 하나의 코일은 코일보다 작은 직경의 유전체 구조물(26) 지대에 인접하며 적어도 하나의 코일은 코일보다 큰 직경의 유전체 구조물(26) 지대에 인접한다. 고주파전력은 유전체 구조물에 의해 인접 코일로부터 떨어진 챔버 내부에서 플라즈마 지역에 결합된다. 이중 교차선 지대(26)는 유전체 재료나 전도성 재료일 수 있다.
도 7, 도 8 및 도 9는 전도성 재료로 일부 또는 전부가 구축된 원형 대칭어셈블리(27)를 보여주는데, 이것은 챔버 상부에 다시 들어간다(교차선 영역은 전도성 또는 유전체일 수 있다). 코일(14e,15e,29)은 솔레노이드형이며 어셈블리의 외부상에 축방향 대칭 채널(28)에 위치된다. 각 코일의 중심은 대칭축(17)상에 있다. 코일(14e,15e)은 유전체 재료로된 채널(28)에 위치된다.
도 8 및 도 9의 배치에서, 각 코일은 코일보다 더 작은 직경으로 형성된 지대와 코일보다 더 큰 직경으로 형성된 지대의 플라즈마 지역에 결합될 수 있다.
도 10은 플라즈마 챔버(11) 내부에 위치된 여러 개의 축방향 집중 솔레노이드 코일(14f,15f)을 보여준다. 각 코일(14f,15f)은 각 코일의 개별권선이나 전체 코일 유닛 주위의 연속 고형 또는 신축성 절연재(30)를 수단으로 플라즈마로부터 전기 절연된다. 각 코일 유닛으로의 전기 연결은 챔버벽이나 상부에서 적당한 진공 시일을 통해 플라즈마 챔버로 도입된다.
도 11에서 적어도 하나의 동축 코일이 환형 유전체 윈도우(31)에 인접한 챔버 벽주위에 연장된 환형 코일(15g)로 구성될 수 있다. 도시된 권선의 수가 더 많으면 적절한 밀봉설비가 유전체 윈도우(31)에 대해 제공될 필요가 있다. 당해분야 숙련자라면 필요한 밀봉방법에 익숙할 것이다. 게다가, 윈도우(31)의 대향면상에 있는 챔버부위간에 강력한 기계적 부착을 위해 외부 요오크등이 필요하다.
위에서 언급한 바대로 고주파 전력이 유전체 윈도우를 통해 가공챔버내에서 플라즈마에 유도성 결합될 수 있으며 윈도우의 반대면에 인접한 안테나가 플라즈마를 향한다. 윈도우는 플라즈마가 형성되는 저압의 챔버 내부와 안테나가 위치되는 대기압의 외부간에 압력차를 유지하는 역할을 한다.
유전체 윈도우는 챔버의 측벽부나 단부 부위를 형성한다. 다중 안테나가 사용될 때 높은 RF결합 효율용 얇은 윈도우 필요성과 이들간에 압력차를 견디는 적절한 두께의 윈도우 필요성의 균형을 맞추기 위해서 특정 안테나에 대한 작고 별도의 다중 유전체 윈도우를 사용하는 것이 이롭다. 이러한 배치는 도 2, 5, 7 및 도 8에 도시된다.
특히 안테나는 챔버의 측벽이나 단부에 고정된 유전재료로 구축된 홈통에 위치될 수 있다. 원통형 챔버의 경우에 집중적 원형 홈통이 챔버단부에 설치될 수 있다. 그러나 이러한 설계는 원통형 챔버에 국한되지 않으며 특정챔버에 적절한 다른 형태의 유전재료로된 홈통이 형성될 수 있다.
홈통형태로 유전체 윈도우와 함께 작동하는 3개의 안테나 설계가 도 12 내지 도 17에 기술된다. 기술은 유전체 홈통의 원통형 기하에 대해서 설명되나 유사한 설계가 다른 기하에도 적용될 수 있다. 각 경우에 하나 이상의 권선으로된 단일 안테나가 각 유전체 홈통에 위치된다.
제 1 설계는 도 12 및 도 13에 도시된다. 안테나(14h)는 유전체 홈통(32)의 윤곽과 비슷한 윤곽을 갖는 단일 권선 코일이다. 직사각 단면 파이프를 형성하기 위해 4번째 측부의 폐쇄부나 내면에 냉각유체 파이프를 부착할 수 있다. 코일(14h)에 흐르는 전류는 유전체 홈통(32)의 다른 측부에 플라즈마에 전기장과 관련전류를 유도한다. 유전체 홈통(32)과 안테나(14h)의 기하학적 모양 때문에 전력이 홈통의 양면상이나 아래로 플라즈마에 결합된다. 따라서 작고 구조적으로 강한 유전체 윈도우를 유지하면서 전력이 비교적 큰 부피의 플라즈마에 결합된다. 이러한 평탄하지 않은 안테나 설계가 여러 개의 집중 유전체 홈통 윈도우에서 다중 안테나플라즈마 챔버상에 사용될 수 있다.
도 14 및 도 15에서 또다른 평탄하지 않은 안테나(14i) 설계가 도시된다. 안테나(14i)는 한 권선이 유전체 홈통의 한 측벽(33)에 인접하여 감기고 두 번째 권선은 홈통의 저부(34)에 인접하여 감기고 제 3 권선은 홈통의 제 2 측벽(35)에 인접하여 감기도록 배치되는 3개의 권선 코일이다. 따라서 코일의 각 권선은 홈통(32)의 각면에 대해 인접하여 전력을 플라즈마에 결합시켜서 전력이 결합되는 플라즈마의 부피를 증가시킨다. 코일은 원형 단면의 재료를 써서 감긴 것으로 도시되지만 다른 단면이 사용될 수 있으며 재료는 냉동유체가 통과될 수 있는 홈통, 다중가닥의 와이어, 로드 또는 관일 수 있다. 3개의 권선 코일이 도시될지라도 더 많거나 더 적은 수의 권선을 사용할 수 있다. 예컨대 2개의 권선중 하나는 홈통(32)의 저부 근처에, 다른 하나는 한면 근처에 있을 수 있으며 6개의 권선의 경우에 두개는 각 측벽 근처에 그리고 두 개는 저부근처에 위치할 수 있다. 이러한 안테나설계의 잇점은 하나 이상의 권선을 사용함으로써 코일의 인덕턴스가 단일 권선 코일보다 증가될 수 있으며 RF전원과 안테나 간에 필요한 동조회로를 단순화할 수 있다. 이러한 설계의 안테나는 다중 안테나 시스템상에서 여러 개의 집중 유전체 홈통에 각각 위치될 수 있다.
도 16 및 도 17에 도시된 설계는 나선형이며 유전체 홈통 왼도우(37)에 위치되는 단일 권선 안테나(14j)이다. 나선은 코일 지대가 홈통(37)의 3면에 인접하도록 감긴다. 전력은 유전체 홈통의 3면에 인접하여 플라즈마에 결합된다. 나선의 피치는 여러 변수에 따라 선택되며 균형이 잡혀져야 하며 예컨대 더 촘촘한 피치는 주어진 홈통면에 인접하여 코일이 더 자주 통과하여 국부 플라즈마에 전력을 더 효율적으로 결합함을 의미하며 코일을 구축하는데 사용된 와이어, 로드 또는 파이프의 길이가 더 길어져 더 큰 저항손실을 가져옴을 의미한다.
다중망 코일이 사용은 더 큰 규모의 플라즈마원이 구축될 수 있게 하여서 더 큰 면적의 작업편을 가공할 수 있게 한다. 규칙적 단면의 코일과 챔버가 발표될지라도 다중망 코일의 여러 장점이 다른 단면의 코일에도 획득될 수 있으며 신장 모양 같은 규칙적이지 않은 코일도 가능하다.

Claims (22)

  1. 축이 한쌍의 대향면의 대칭중심을 통과하도록 규칙적 단면의 작업 공간을 가지는 가공 챔버 및 전기장을 유도하는 복수의 고주파(RF) 플라즈마 발생 안테나를 포함하는 것으로서 각 안테나는 상기 단면의 모양에 대응하는 기하학적 모양의 코일부위를 가지며 챔버벽이나 챔버벽에 인접 배치되며 코일 부위는 서로 상기 축에 대해 동축인 플라즈마 가공장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 안테나의 유효 출력을 변화시키는 수단을 더욱 포함함을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 변화수단이 공급된 RF 전력의 크기, 주파수 또는 상대적 위상이나 코일과 작업공간간의 상대적 간격을 변화시킴을 특징으로 하는 장치.
  4. 앞선 청구항중 한 항에 있어서, 상기 단면과 코일 부위가 원형, 정사각형, 직사각형, 육각형 또는 팔각형임을 특징으로 하는 장치.
  5. 앞선 청구항중 한 항에 있어서, 코일부위가 챔버를 둘러쌈을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항 내지 4 항중 한 항에 있어서, 코일 부위가 챔버 단부상이나 단부에 인접 배치됨을 특징으로 하는 장치.
  7. 앞선 청구항중 한 항에 있어서, 챔버가 코일부위에 인접하는 적어도 하나의 유전체 윈도우를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 윈도우가 오목함을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 7 항 또는 8 항에 있어서, 복수의 분리된 윈도우를 포함하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 각 윈도우가 관련 코일 부위의 적어도 폭위로 평행하게 연장됨을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 6 항 또는 제 7 항 내지 10 항중 한 항에 있어서, 안테나가 의도된 플라즈마의 표층깊이의 적어도 2배만큼 떨어짐을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 7 항 내지 10 항 또는 제 11 항중 한 항에 있어서, 윈도우가 홈통 형태임을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 코일이 단일 권선 안테나이며 코일의 단면이 윈도우의 내부 윤곽과 일치함을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 코일이 다중 권선을 가지며 각 권선이 홈통의 베이스와 측부에 인접 배치됨을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 코일이 홈통의 각 면과 베이스에 인접하여 홈통을 따라 연장되는 나선형 형태임을 특징으로 하는 장치.
  16. 첨부 도면을 참조로 기술된 플라즈마 장치.
  17. 앞선 청구항중 한 항에 있어서, 플라즈마나 플라즈마 유도공정의 균일도를 탐지하는 수단과 안테나의 유효출력을 변화시켜 균일성을 향상시키기 위한 피이드백 수단을 포함하는 장치.
  18. 작업공간을 갖는 가공챔버, 적어도 하나의 고주파(RF) 플라즈마 발생 안테나를 포함하며 각 안테나가 챔버의 벽에 위치된 각 유전체 홈통에 배치되는 플라즈마 가공장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 각 안테나가 평면이 아니며 홈통의 베이스와 적어도 하나의 벽을 통해 전력을 전달함을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 각 안테나가 홈통의 한 벽에 인접한 제 1 권선, 홈통의 다른 벅에 인접한 제 2 권선 및 홈통에 인접한 제 3 권선을 가짐을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 18 항 또는 19 항에 있어서, 안테나가 의도된 플라즈마의 표층깊이의 적어도 두배만큼 떨어짐을 특징으로 하는 장치.
  22. 작업공간을 가지는 가공챔버, 복수의 고주파(RF) 플라즈마 발생 안테나를 포함하며 안테나는 의도된 플라즈마의 표층깊이의 적어도 두배만큼 떨어지는 플라즈마 가공장치.
KR1019970048706A 1996-09-27 1997-09-25 플라즈마가공장치 KR100505176B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9620150.4 1996-09-27
GBGB9620150.4A GB9620150D0 (en) 1996-09-27 1996-09-27 Plasma processing apparatus
GB9621939.9 1996-10-22
GBGB9621939.9A GB9621939D0 (en) 1996-10-22 1996-10-22 Plasma processing apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990026531A true KR19990026531A (ko) 1999-04-15
KR100505176B1 KR100505176B1 (ko) 2005-10-10

Family

ID=26310113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970048706A KR100505176B1 (ko) 1996-09-27 1997-09-25 플라즈마가공장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6259209B1 (ko)
EP (2) EP1324371B1 (ko)
JP (1) JP3967433B2 (ko)
KR (1) KR100505176B1 (ko)
AT (1) ATE396494T1 (ko)
DE (2) DE69736081T2 (ko)

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6849471B2 (en) 2003-03-28 2005-02-01 Reflectivity, Inc. Barrier layers for microelectromechanical systems
US6969635B2 (en) 2000-12-07 2005-11-29 Reflectivity, Inc. Methods for depositing, releasing and packaging micro-electromechanical devices on wafer substrates
US6534922B2 (en) * 1996-09-27 2003-03-18 Surface Technology Systems, Plc Plasma processing apparatus
US6158384A (en) * 1997-06-05 2000-12-12 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with multiple small internal inductive antennas
US6273022B1 (en) * 1998-03-14 2001-08-14 Applied Materials, Inc. Distributed inductively-coupled plasma source
US6155199A (en) * 1998-03-31 2000-12-05 Lam Research Corporation Parallel-antenna transformer-coupled plasma generation system
TW469534B (en) 1999-02-23 2001-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plasma processing method and apparatus
US6229264B1 (en) 1999-03-31 2001-05-08 Lam Research Corporation Plasma processor with coil having variable rf coupling
US6192829B1 (en) * 1999-05-05 2001-02-27 Applied Materials, Inc. Antenna coil assemblies for substrate processing chambers
US7041224B2 (en) 1999-10-26 2006-05-09 Reflectivity, Inc. Method for vapor phase etching of silicon
US6949202B1 (en) 1999-10-26 2005-09-27 Reflectivity, Inc Apparatus and method for flow of process gas in an ultra-clean environment
US6290864B1 (en) 1999-10-26 2001-09-18 Reflectivity, Inc. Fluoride gas etching of silicon with improved selectivity
US6451161B1 (en) * 2000-04-10 2002-09-17 Nano-Architect Research Corporation Method and apparatus for generating high-density uniform plasma
US6694915B1 (en) * 2000-07-06 2004-02-24 Applied Materials, Inc Plasma reactor having a symmetrical parallel conductor coil antenna
US6685798B1 (en) * 2000-07-06 2004-02-03 Applied Materials, Inc Plasma reactor having a symmetrical parallel conductor coil antenna
US6402301B1 (en) 2000-10-27 2002-06-11 Lexmark International, Inc Ink jet printheads and methods therefor
US7098599B2 (en) 2000-12-27 2006-08-29 Japan Science & Technology Corporation Plasma generator
US7189332B2 (en) 2001-09-17 2007-03-13 Texas Instruments Incorporated Apparatus and method for detecting an endpoint in a vapor phase etch
US6965468B2 (en) 2003-07-03 2005-11-15 Reflectivity, Inc Micromirror array having reduced gap between adjacent micromirrors of the micromirror array
TW200420201A (en) * 2002-12-16 2004-10-01 Japan Science & Tech Agency Plasma generation device, plasma control method and substrate manufacturing method
US7183716B2 (en) * 2003-02-04 2007-02-27 Veeco Instruments, Inc. Charged particle source and operation thereof
CN1759467A (zh) 2003-03-26 2006-04-12 关西Tlo株式会社 远紫外区光源和远紫外区光源用靶
KR100513163B1 (ko) * 2003-06-18 2005-09-08 삼성전자주식회사 Icp 안테나 및 이를 사용하는 플라즈마 발생장치
US7645704B2 (en) 2003-09-17 2010-01-12 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus of etch process control in fabrications of microstructures
US7273533B2 (en) * 2003-11-19 2007-09-25 Tokyo Electron Limited Plasma processing system with locally-efficient inductive plasma coupling
KR100709354B1 (ko) * 2005-06-17 2007-04-20 삼성전자주식회사 다채널 플라즈마 가속장치
JP4405973B2 (ja) * 2006-01-17 2010-01-27 キヤノンアネルバ株式会社 薄膜作製装置
US8920600B2 (en) * 2006-08-22 2014-12-30 Mattson Technology, Inc. Inductive plasma source with high coupling efficiency
US8992725B2 (en) 2006-08-28 2015-03-31 Mattson Technology, Inc. Plasma reactor with inductie excitation of plasma and efficient removal of heat from the excitation coil
JP4621287B2 (ja) * 2009-03-11 2011-01-26 株式会社イー・エム・ディー プラズマ処理装置
JP5400434B2 (ja) * 2009-03-11 2014-01-29 株式会社イー・エム・ディー プラズマ処理装置
US20110278260A1 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 Applied Materials, Inc. Inductive plasma source with metallic shower head using b-field concentrator
JP5606821B2 (ja) * 2010-08-04 2014-10-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US20140150975A1 (en) * 2010-09-06 2014-06-05 Emd Corporation Plasma processing device
JP5462369B2 (ja) * 2010-09-10 2014-04-02 株式会社イー・エム・ディー プラズマ処理装置
JP5745812B2 (ja) * 2010-10-27 2015-07-08 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR101196309B1 (ko) * 2011-05-19 2012-11-06 한국과학기술원 플라즈마 발생 장치
KR101921222B1 (ko) * 2011-06-30 2018-11-23 삼성디스플레이 주식회사 플라즈마를 이용한 기판 처리장치 및 이를 이용한 유기 발광 표시장치의 제조 방법
KR101241049B1 (ko) 2011-08-01 2013-03-15 주식회사 플라즈마트 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법
WO2013052713A1 (en) * 2011-10-05 2013-04-11 Intevac, Inc. Inductive/capacitive hybrid plasma source and system with such chamber
KR101246191B1 (ko) 2011-10-13 2013-03-21 주식회사 윈텔 플라즈마 장치 및 기판 처리 장치
US8901820B2 (en) * 2012-01-31 2014-12-02 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Ribbon antenna for versatile operation and efficient RF power coupling
US20130256271A1 (en) * 2012-04-03 2013-10-03 Theodoros Panagopoulos Methods and apparatuses for controlling plasma in a plasma processing chamber
KR101332337B1 (ko) 2012-06-29 2013-11-22 태원전기산업 (주) 초고주파 발광 램프 장치
KR20140087215A (ko) * 2012-12-28 2014-07-09 주식회사 윈텔 플라즈마 장치 및 기판 처리 장치
US11096868B2 (en) * 2013-08-26 2021-08-24 Lighthouse for Nurses Medical Devices LLC Pill pouch
US9433071B2 (en) * 2014-06-13 2016-08-30 Plasma Innovations, LLC Dielectric barrier discharge plasma generator

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4496425A (en) 1984-01-30 1985-01-29 At&T Technologies, Inc. Technique for determining the end point of an etching process
DE3854792D1 (de) 1987-02-24 1996-02-01 Ibm Plasmareaktor
JPH0727764B2 (ja) * 1988-03-16 1995-03-29 株式会社日立製作所 マイクロ波イオン源
US4990229A (en) * 1989-06-13 1991-02-05 Plasma & Materials Technologies, Inc. High density plasma deposition and etching apparatus
KR920014373A (ko) * 1990-12-03 1992-07-30 제임스 조렙 드롱 Vhf/uhf 공진 안테나 공급원을 사용하는 플라즈마 반응기 및 플라즈마를 발생시키는 방법
US6077384A (en) * 1994-08-11 2000-06-20 Applied Materials, Inc. Plasma reactor having an inductive antenna coupling power through a parallel plate electrode
US5280154A (en) * 1992-01-30 1994-01-18 International Business Machines Corporation Radio frequency induction plasma processing system utilizing a uniform field coil
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
KR100281345B1 (ko) * 1992-12-01 2001-03-02 조셉 제이. 스위니 전자기 결합성 플래너 플라즈마 장치에서의 산화물 에칭 공정
KR100238627B1 (ko) * 1993-01-12 2000-01-15 히가시 데쓰로 플라즈마 처리장치
US5433812A (en) * 1993-01-19 1995-07-18 International Business Machines Corporation Apparatus for enhanced inductive coupling to plasmas with reduced sputter contamination
US5309063A (en) * 1993-03-04 1994-05-03 David Sarnoff Research Center, Inc. Inductive coil for inductively coupled plasma production apparatus
US5401350A (en) 1993-03-08 1995-03-28 Lsi Logic Corporation Coil configurations for improved uniformity in inductively coupled plasma systems
JPH0786179A (ja) * 1993-09-10 1995-03-31 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
JP3294690B2 (ja) * 1993-10-20 2002-06-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング装置の制御方法
KR100264445B1 (ko) * 1993-10-04 2000-11-01 히가시 데쓰로 플라즈마처리장치
JP3045444B2 (ja) * 1993-10-20 2000-05-29 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置およびその制御方法
WO1995015672A1 (en) 1993-12-01 1995-06-08 Wisconsin Alumni Research Foundation Method and apparatus for planar plasma processing
US5468296A (en) * 1993-12-17 1995-11-21 Lsi Logic Corporation Apparatus for igniting low pressure inductively coupled plasma
JPH07263187A (ja) * 1994-03-18 1995-10-13 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
US5522934A (en) * 1994-04-26 1996-06-04 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus using vertical gas inlets one on top of another
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
US5753044A (en) * 1995-02-15 1998-05-19 Applied Materials, Inc. RF plasma reactor with hybrid conductor and multi-radius dome ceiling
ATE181637T1 (de) 1994-10-31 1999-07-15 Applied Materials Inc Plasmareaktoren zur halbleiterscheibenbehandlung
US5589737A (en) * 1994-12-06 1996-12-31 Lam Research Corporation Plasma processor for large workpieces
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
US5556521A (en) * 1995-03-24 1996-09-17 Sony Corporation Sputter etching apparatus with plasma source having a dielectric pocket and contoured plasma source
WO1997001655A1 (en) * 1995-06-29 1997-01-16 Lam Research Corporation A scalable helicon wave plasma processing device with a non-cylindrical source chamber
US5653811A (en) 1995-07-19 1997-08-05 Chan; Chung System for the plasma treatment of large area substrates
EP0756309A1 (en) * 1995-07-26 1997-01-29 Applied Materials, Inc. Plasma systems for processing substrates
KR100290813B1 (ko) * 1995-08-17 2001-06-01 히가시 데쓰로 플라스마 처리장치
US6054013A (en) 1996-02-02 2000-04-25 Applied Materials, Inc. Parallel plate electrode plasma reactor having an inductive antenna and adjustable radial distribution of plasma ion density
US5683548A (en) * 1996-02-22 1997-11-04 Motorola, Inc. Inductively coupled plasma reactor and process
JP2921493B2 (ja) * 1996-07-02 1999-07-19 日本電気株式会社 プラズマ発生装置

Also Published As

Publication number Publication date
US6259209B1 (en) 2001-07-10
EP0838839B1 (en) 2008-05-21
JP3967433B2 (ja) 2007-08-29
KR100505176B1 (ko) 2005-10-10
DE69736081T2 (de) 2007-01-11
EP1324371B1 (en) 2006-06-07
DE69736081D1 (de) 2006-07-20
ATE396494T1 (de) 2008-06-15
EP1324371A1 (en) 2003-07-02
DE69738704D1 (de) 2008-07-03
EP0838839A3 (en) 1998-05-13
JPH10233297A (ja) 1998-09-02
EP0838839A2 (en) 1998-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100505176B1 (ko) 플라즈마가공장치
US6534922B2 (en) Plasma processing apparatus
US6523493B1 (en) Ring-shaped high-density plasma source and method
US7810449B2 (en) Plasma processing system with locally-efficient inductive plasma coupling
US6265031B1 (en) Method for plasma processing by shaping an induced electric field
KR101091356B1 (ko) 대규모 유도 결합 플라즈마 소스용 유도 소자
US5874704A (en) Low inductance large area coil for an inductively coupled plasma source
KR100430465B1 (ko) 플라즈마를발생하기위한방법및장치
EP0413282B1 (en) Method and apparatus for producing magnetically-coupled planar plasma
US5565738A (en) Plasma processing apparatus which uses a uniquely shaped antenna to reduce the overall size of the apparatus with respect to the plasma chamber
JP4869059B2 (ja) アンテナ、プラズマ処理装置および基板の処理方法
KR101357123B1 (ko) 플라즈마 처리장치
KR100796867B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
JP2006332055A (ja) プラズマ処理チャンバ、プラズマ反応器、大気圧プラズマ処理システム及びプラズマ処理システム
KR100899959B1 (ko) 유도성 플라즈마 프로세서용 적층 rf 여기 코일
US6136140A (en) Plasma processing apparatus
USRE40963E1 (en) Method for plasma processing by shaping an induced electric field
JPH1041095A (ja) プラズマ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
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: 20120719

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140115

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140722

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150720

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160715

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170710

Year of fee payment: 13

EXPY Expiration of term