KR20000076898A - 플라스마 처리장치 - Google Patents

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KR20000076898A
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겐이치 다카기
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아네르바 가부시키가이샤
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Abstract

과제: 기판홀더의 기판재치면에서는 보이지 않는 위치에 전력도입부를 설치함으로써 전력도입창에 퇴적한 막이 박리되더라도 이것이 기판에 대한 먼지가 되지 않게 한다.
해결수단: 진공용기는 하부용기(32)와 전력도입부(34)와 상부용기(36)로 되고, 이는 서로 연통해 있다. 전력도입부(34)와 상부용기(36)로 방전용기를 구성하고 있다. 하부용기(32)는 금속제이다. 전력도입부(34)는 원환형상이고, 유전체(48) 내부에 원환형상의 안테나(46)를 매립한 것이다. 유전체(48) 내외주와 저면은 유전성의 가리개(50)가 가려져 있다. 기판홀더(38) 표면(기판(26)을 얹는면)의 높이위치는 전력도입부(34)의 최상부 높이보다 높은 위치에 있다. 방전용기 내부에서는 전력도입부(34)에서 공급되는 고주파전력에 의해 방전이 생겨 플라스마가 발생된다. 이 플라스마에 의해 기판(26)이 처리된다.

Description

플라스마 처리장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 플라스마 처리장치에 관한 것으로, 특히 플라스마를 발생시키는 교류전력을 진공용기 내부에 도입하는 구조에 특징이 있는 플라스마 처리장치에 관한 것이다.
도 17은 유전결합형 플라스마 발생장치를 갖는 종래의 플라스마 처리장치의 정면단면도이다. 진공용기는 하부용기(10)와 상부용기(12)로 되고, 양자는 서로 연통해 있다. 개략 원통형상의 하부용기(10)는 금속제이다. 상부용기(12)는 방전용기로 되어 있고, 그 측벽은 유전체제의 전력도입창(14)으로 되어 있다. 전력도입창(14)은 가령 내경 362mm, 높이 100mm의 원통형상이다. 전력도입창(14) 주위에는 그것을 둘러싸듯이 거의 환상(루프형)의 안테나(18)가 배치되어 있다. 상부용기(12) 상판(16)은 금속제로 접지되어 있다. 진공용기 내부는 배기구(20)에서 배기된다. 처리가스는 상판(16)에 접속된 가스도입계(22)에서 도입된다. 피처리기판(26)은 기판홀더(24)상에 얹혀 있다. 기판홀더(24)가 플라스마 처리시의 위치에 있을 때는 그 표면(기판(26)을 얹은 면)은 상부용기(12) 하단(하부용기(10)와 연통된 부분) 근방에 위치하고 있다.
도 17의 플라스마 처리장치는 다음과 같이 사용된다. 진공용기 내부에 처리가스를 도입하여 100Pa 이하의 소망하는 방전압력으로 유지한다. 그 상태로 안테나(18)에 주파수 13.56MHz의 고주파 전력을 공급하고, 전력도입창(14)을 통하여 전력을 상부용기(12) 내부에 공급한다. 이에 따라 상부용기(12)내에 플라스마가 발생한다. 플라스마중의 활성종은 기판홀더(24)에 얹혀 있는 기판(26) 표면을 처리한다(가령 에칭하거나 성막하거나 한다).
도 19는 도 17의 장치에서 사용되는 안테나(18)의 사시도이다. 이 안테나(18)는 실질적으로 환상으로, 그 일부에 급전부로서의 절단부를 넣고 있다. 안테나(18)의 횡단면 형상은 수평방향으로 가느다란 구형이다. 이 횡단면 상하방향 치수(a)는 2mm, 수평방향 치수(b)는 15mm이다. 상하방향 치수(a)는 원통형상의 전력도입창 중심측에 평행으로 잰 치수이며, 안테나폭이라 부를 수 있다. 수평방향 치수(b)는 전력도입창 중심축에 수직으로 잰 치수이며, 안테나 두께라 부를 수 있다.
안테나(18)를 사용하여 플라스마를 생성할 경우, 주파수 13.56MHz의 고주파전력을 사용하면 거의 완전한 유도결합에 의해 플라스마가 생성된다(특개평 8-203695호 공보를 참조). 이 안테나(18)는 상부용기(12)내의 플라스마를 마주보는 내주면 부분의 면적이 작기 때문에(즉, 안테나폭(a)이 작기 때문에) 거의 완전한 유도결합만에 의해 플라스마 발생이 실현되고, 효율적으로 플라스마 생성이 가능해진다.
도 18은 도 17에 있어서 기판교환을 할때의 상태를 나타내는 정면단면도이다. 기판홀더(24)를 내려서 게이트밸브(28)를 열고 기판반입출구(30)를 개방하여 적당한 기판반송장치(도시않음)를 사용하여 기판(26)을 교환한다. 유전체제의 전력도입창(14)에는 기판반입출구(30)를 설치하기 곤란하므로 이와 같이 하부용기(10)에 기판반입출구(30)를 설치하여 기판홀더(24)를 내려가지고 기판(26)을 교환할 필요가 있다.
일반적으로 진공용기중에서 플라스마 처리를 행하면 진공용기 내벽면에 막이 퇴적한다. 가령, 기판상의 산화막을 에칭할 경우는 프레온계의 처리가스를 사용하므로 유기계막이 퇴적한다. 또, CVD 프로세스에서는 기판 이외의 부분에도 막이 퇴적한다. 진공용기 내벽면에 퇴적한 막은 진공용기 내벽면의 온도가 변화하면 박리되기 쉽다. 그 이유는, 퇴적막의 열팽창계수가 진공용기의 내벽면의 열팽창계수와 다른 점에 기인하여 진공용기의 내벽면 온도가 변화하면 퇴적막에 응력이 발생하기 때문이다. 박리한 퇴적막은 진공용기내에 낙하하여 먼지의 원인이 된다. 퇴적막의 응력에 의한 박리를 방지하기 위하여는 진공용기를 일정온도로 가열유지할 필요가 있다.
도 17 표시의 플라스마 처리장치에서는 고주파전력을 도입하기 위한 전력도입창(14)은 불가결이지만, 이 전력도입창(14)은 유전체로 되어 있기 때문에 금속제의 하부용기(10)에 비해 소정온도로 균일하게 가열하기가 곤란하다. 전력도입창(14)의 가열방법은 저항가열이나 광가열, 액체에 의한 가열 등이 생각된다. 그러나, 전력도입창(14) 근방에는 고주파 전계가 강하게 되어 있으므로 저항가열이나 램프에 의한 광가열의 경우는 그 전기회로가 고주파 전계를 교란함과 동시에 고주파전력이 가열용 전기회로에 중첩되어 전기회로를 손상시킬 경우가 있다. 또, 유전체로서 일반적인 석영유리를 사용하면 이 석영유리는 적외영역의 광을 대부분 투과하기 때문에 광을 사용한 가열방법은 가열효율이 나쁘고 균일한 가열이 어렵다. 액체를 사용한 가열방법은 전력도입창을 2중구조로 하여 그 틈새에 액체를 유입시켜 전력도입창의 온도제어를 행하게 되는데, 액체 누설의 위험이 있고, 전력도입창 구조도 복잡해진다. 이와 같이, 유전체제의 전력도입창을 균일하게 가열하기는 쉽지 않다. 전력도입창을 균일하게 가열할 수 없으면 전력도입창 내벽면에 퇴적한 막이 응력에 의해 박리할 위험성이 증대한다.
전력도입창은 기판이 커짐에 따라 커지는 경향이 있기 때문에 전력도입창에는 온도구배(句配)가 발생하기 쉽다. 이 온도구배도 퇴적막 박리를 쉽게 하는 원인이 된다. 또한, 유전체제의 전력도입창이 대형화하면 파손의 위험성도 증대된다.
결국, 종래의 플라스마 처리장치는 유전체제의 전력도입창 내벽면에 막이 퇴적해버리면 이 퇴적막 박리를 막기 어렵다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 행해진 것으로, 그 목적은 전력도입창에 퇴적한 막이 박리하여도 이것이 기판에 대한 먼지가 되지 않는 플라스마 처리장치를 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 먼지가 적고 경제효율이 좋은 플라스마 처리장치를 제공함에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 방전용기에서 기판교환이 가능한 플라스마 처리장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 정면단면도,
도 2는 도 1의 플라스마 처리장치 1부를 절결표시한 사시도,
도 3은 도 1의 플라스마 처리장치에서 사용하고 있는 전력도입부 1부를 절결표시한 사시도,
도 4는 각종 전력도입부 횡단면을 확대표시한 단면도,
도 5는 도 1의 플라스마 처리장치에 있어서 기판반입출구가 보이도록 절단한 측면단면도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태의 방전용기와 그 근방을 표시한 정면단면도,
도 7은 본 발명의 제 3 실시형태의 방전용기와 그 근방을 표시한 정면단면도,
도 8은 본 발명의 제 4 실시형태의 방전용기와 그 근방을 표시한 정면단면도,
도 9는 본 발명의 제 5 실시형태의 방전용기와 그 근방을 표시한 정면단면도,
도 10은 본 발명의 제 6 실시형태의 정면단면도,
도 11은 도 10에 표시한 처리장치에서 사용하고 있는 전력도입부 일부를 절결표시한 사시도,
도 12는 본 발명의 제 7 실시형태의 정면단면도,
도 13은 도 12에 표시한 처리장치에서 사용하고 있는 전력도입부 일부를 절결표시한 사시도,
도 14는 본 발명의 제 8 실시형태의 정면단면도,
도 15은 도 14에 표시한 처리장치에서 사용하고 있는 전력도입부 일부를 절결표시한 사시도,
도 16은 본 발명의 제 9 실시형태의 일부를 절결표시한 사시도,
도 17은 종래의 플라스마 처리장치의 정면단면도,
도 18은 도 17 표시의 플라스마 처리장치의 기판교환시의 상태를 나타낸 정면단면도,
도 19는 도 17 표시의 플라스마 처리장치에서 사용하고 있는 안테나 일부를 절결표시한 사시도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
26: 기판 32: 하부용기
34: 전력도입부 36: 상부용기
38: 기판홀더 40: 가스도입계
42: 히터 44: 배기구
46: 안테나 48: 유전체
50: 가리개 59: 기판반입출구
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 플라스마 처리장치는 플라스마를 발생시키기 위한 교류전력을 진공용기 내부에 도입하기 위한 전력도입부에 특징이 있다. 이 전력도입부는 유전체를 구비하고 있어 이 유전체의 적어도 일부는 진공용기의 내부공간에 노출하여 있다. 그리고, 이 유전체가 노출한 부분은 플라스마 처리시의 위치에 있는 기판홀더의 기판재치면에서 보이지 않는 위치이고, 또 기판홀더의 기판재치면과 진공용기의 배기구 사이에 위치하고 있다.
전력도입부의 유전체 부분을 이와 같은 위치에 배치하면 기판에서 보이는 진공용기 부분을 금속재료로 만들 수 있다. 이 금속제 진공용기 부분은 소망온도로 가열유지하기가 용이하므로 이 진공용기 부분에 막이 퇴적하더라도 이 퇴적막에 막응력이 발생하지 않는다. 때문에, 이 진공용기 부분에서는 퇴적막이 벗겨지기 어렵다. 한편, 전력도입부의 유전체 부분에 퇴적한 막은 상기 금속제의 진공용기 부분에 비하면 온도변화에 기인하여 생기는 막응력에 의해 벗겨지기 쉽다. 그러나, 전력도입부는 기판에서는 보이지 않는 위치에 있고, 또 기판보다 하류측에 위치하고 있으므로 전력도입부의 퇴적막이 벗겨지더라도 이것이 기판에 낙하하는 일은 없고, 기판에 대한 먼지로서 악영향을 미치는 일은 없다.
또, 기판에서 보이는 부분의 진공용기 부분을 금속으로 만들면 이 부분에 기판의 반입출구를 설치하기도 쉽다. 이같은 위치에 기판반입출구를 설치하면 기판홀더를 플라스마 처리시의 위치로 유지한 채 기판교환이 가능해진다. 따라서, 기판홀더의 이동기구가 불필요해지고, 기판홀더를 간력화할 수 있다.
또한, 전력도입부의 유전체를 진공용기 일부(진공봉지부분)로 이용할 경우는 종래장치와 비교하여 진공용기의 일부로서의 유전체 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 유전체가 파손할 위험성이 적어지고, 안전성이 향상된다. 또, 전력도입부를 해체하지 않고서도 금속제 진공용기 부분을 개방하는 것만으로 진공용기 내부의 보수작업이 가능하게 된다. 즉, 취급에 주의를 요하는 전력도입부의 착탈을 하지 않아도 되는 점에서 보수작업이 쉬워진다.
본 발명을 도입가스의 흐름방향의 관점에서 표현하면 다음과 같이 된다. 가스도입계에서 도입된 도입가스가 진공용기 내부를 흐를 때의 흐름방향 따라 상류와 하류를 정의하면, 전력도입부의 유전체가 진공용기의 내부공간에 노출해 있는 부분보다 상류측에 기판홀더의 기판재치부가 존재하고, 상기 노출부분 보다 하류측에 배기계의 배기구가 존재하고 있다.
전력도입부의 대표적 구성은 다음과 같다. 전력도입부는 실질적으로 원환형상의 안테나를 포함하고, 이 안테나와 진공용기의 내부공간 사이에 유전체가 존재한다. 이 안테나에 고주파 전력이 공급된다. 안테나는 유전체 내부에 매립되어도 좋고, 유전체제의 창의 대기측에 배치하여도 된다. 또, 다른 구성으로는, 전력도입부는 실질적으로 원환형상의 구형도파관이다. 이 구형도파관에 있어서, 진공용기의 내부공간에 노출해 있는 표면에는 유전체제의 창이 형성되어 있어, 이 구형도파관에 마이크로파 전력이 공급된다.
발명의 실시형태
이하, 본 발명의 적합한 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 정면단면도이고, 도 2는 그 일부를 절결표시한 사시도이다. 진공용기는 하부용기(32)와 전력도입부(34)와 상부용기(36)로 되고, 이들은 서로 연통해 있다. 전력도입부(34)와 상부용기(36)로 방전용기를 구성하고 있다. 개략원통형상의 하부용기(32)는 금속제이다. 전력도입부(34)는 원환형상이고, 방전용기의 하방부분을 구성하고 있다. 지공용기 내부에는 기판홀더(38)가 배치되어 있어, 처리대상인 기판(26)은 기판홀더(38)상에 얹혀진다. 기판홀더(38) 표면(기판(26) 재치면)의 높이위치는 전력도입부(34)의 최상부 높이보다 높은 위치에 있다. 방전용기 내부에서는 전력도입부(34)에서 공급되는 고주파 전력에 의해 방전이 생기고 플라스마가 발생한다.
기판홀더(38)에는 바이어스전압을 인가할 수 있게 하여도 된다. 바이어스전압으로는, 직류바이어스전압 단독, 교류바이어스전압 단독, 직류바이어스전압과 교류바이어스전압의 병용의 3종류중의 어느 하나를 채용할 수 있다. 또, 기판홀더(38)에는 기판온도를 조정하기 위한 온도조정기구를 설치하여도 된다.
상부용기(36)는 금속제이고, 하부용기(32)와 동일하게 접지전위이다. 상부용기(36) 상판에는 가스도입계(40)가 접속되어 있다. 이 가스도입계(40)의 선단에는 샤워해드형상의 가스분출구를 설치하는 것이 바람직하다. 가스도입계(40)는 상부용기(36) 측벽에 접속할 수도 있다. 상부용기(36) 측벽의 대기측에는 히터(42)를 설치하고 있다. 이 히터(42)에 의해 상부용기(36) 내벽면을 소망온도(가량 70℃ 이상의 적당온도)로 가열유지할 수 있다.
상부용기(36) 내부는 전력도입부(34)와 기판홀더(38)간의 환상의 틈새(37)를 통하여 하부용기(32) 내부와 이어져 있다. 가스도입계(40)에서 공급된 처리가스는 상기 환상의 틈새(37)를 통하여 하부용기(32)내로 인도되고, 배기구(44)에서 배기된다. 이에 따라 상부용기(36) 내부가 소망의 감압상태로 유지된다.
전력도입부(34)는 실질적으로 환상의(일부에 잘림부를 갖는다) 안테나(46)를 내장하고 있다. 도 3은 전력도입부(34) 일부를 절결표시한 사시도이다. 이 전력도입부(34)는 실질적으로 환상의 안테나(46)를 횡단면이 구형인 환상의 유전체(48; 가령 알루미나 등의 세라믹스) 내부에 매립한 것이다. 그리고 유전체(48) 표면을 도전성(즉 금속제)의 가리개(50)로 가리고 있다. 가리개(50)는 유전체(48) 내주면과 외주면과 저면을 가리고 있다. 유전체(48) 상면은 방전공간 내에 노출해 있다. 가리개(50)는 진공용기의 일부로서 조립한 상태에서는 상부용기(36) 및 하부용기(32)에 접촉해 있어 접지전위로 되어 있다. 따라서, 이 전력도입부(34)는 가리개(50)가 존재하지 않는 방향 즉 상방을 향하여 고주파전력을 진공용기 내부에 공급하게 된다. 안테나(46)에는 잘림부가 있고, 이 잘림부에 2개의 단자(52)가 접합해 있다. 이들 단자(52)는 반경방향 외방으로 뻗어 있어 플라스마 발생용 전원에 접속되어 있다. 단자(52) 부근에는 가리개(50)가 부분적으로 제거되어 있어 유전체(48)가 외주면으로 노출해 있다. 이 전력도입부(34)의 치수는 내경이 340mm, 외경이 500mm, 높이가 80mm이다.
도 4a는 전력도입부(34)의 횡단면 확대도이다. 유전체(48) 상면(진공용기 내부공간에 면하고 있는 표면)과 안테나(46) 상단과의 거리(H)는 방전특성에 영향을 준다. 거리(H)를 짧게 하면 강한 전계를 진공용기내에 발생할 수 있으므로 효율좋은 방전을 행할 수 있다. 한편, 거리(H)를 짧게 하는데는 다음과 같은 제약이 있다. 플라스마(56)가 발생하면 유전체(48) 상면에는 부전압의 시스(54)가 형성된다. 부시스(54) 두께(t)는 플라스마 밀도에 의존해 있다. 이 두께(t)는 안테나(46)와 플라스마(56) 사이의 용량결합에 영향을 주고, 정합조건을 변화시킨다. 안테나(46)와 플라스마(56) 사이의 거리(H와 t의 합계치와 거의 같다)중 부시스(54)의 두께(t)가 점하는 비율이 상대적으로 작아지면 두께(t)가 다소 변화되더라도 안테나(46)와 플라스마(56) 사이의 거리(H+t)의 변화비율은 비교적 적어도 된다. 따라서, 거리(H)를 어느 정도 크게해 두면 부시스(54)의 두께(t)가 다소 변화되더라도 정합조건은 그다지 변화되지 않는다. 그래서, 안정된 방전을 얻기 위해서는 거리(H)는 5mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 거리(H)는 아무리 크게 하여도 안테나(46)와 가리개(50; 접지전위)와의 최단거리 까지다. 거리(H)가 안테나(46)와 가리개(50)의 최단거리보다 커지면 안테나(46)와 플라스마(56)와의 전기적 결합보다 안테나(46)와 가리개(50)와의 전기적 결합쪽이 강해져, 효율좋게 플라스마(56)에 전력을 공급하는 것이 불가능해지기 때문이다. 안테나(46)와 가리개(50)와의 거리는 실제로는 플라스마 처리장치의 크기의 제약으로 스스로 정해지는 것으로, 통상은 수 10mm 정도이다.
이 실시예에서는 유전체(48)를 일체형으로 하고 있으나 도 4b와 같이 유전체(48)상에 다른 원환형상의 유전체(58)를 겹쳐도 좋다. 이 유전체(58)는 안정된 방전을 얻기 위한 거리를 확보하는 역할을 맡는다.
도 4a로 돌아가서, 안테나(46)의 횡단면은 구형이고, 그 수평방향 치수(a)가 안테나폭이다. 이 좁은 안테나폭 부분이 플라스마와 대향하게 된다. 효율적인 플라스마 생성을 행하기 위하여는 전력도입부(34)의 횡단면에 있어서 유전체(48)의 수평방향(즉 반경방향)의 치수에 있어서의 중심위치에 안테나(46)를 배치하는 것이 바람직하다. 이 실시형태에서는 안테나(46)의 내경이 420mm, 외경은 422mm, 높이(안테나의 두께)는 20mm이다. 안테나폭(a)은 2mm이다. 일반적으로는 안테나의 두께는 안테나폭의 3배 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 실시형태에서는 안테나의 두께는 안테나폭의 10배로 되어 있다.
상기 구성을 갖는 플라스마 처리장치는 다음과 같이 사용한다. 도 1에 있어서, 진공용기 내부를 배기계에서 배기하고, 소정의 진공상태로 한다. 그 후, 가스도입계(40)에서 처리가스를 상부용기(36)내에 도입하고, 동시에 배기계에서 배기하여 소망의 감압상태(가령 100Pa 이하의 압력)로 유지한다. 다음에, 플라스마 발생용 전원에서 안테나(46)에 고주파 전력을 공급하여 상부용기(36) 내부에 플라스마를 생성한다. 고주파전력은 주로 유전체(48) 상면 근방의 처리가스 입자를 활성화시켜서 플라스마를 생성한다. 생성된 플라스마는 상부용기(36)내에서 확산하여 기판홀더(38)상의 기판(26) 표면에 이른다. 기판(26) 표면은 플라스마중의 활성종에 의해 처리된다(에칭되거나 성막된다).
이같은 플라스마 처리장치에 있어서, 기판(26) 표면에서는 금속제 상부용기(36)의 내벽면만 보이고 전력도입부(34)를 볼 수는 없다. 상부용기(36) 내벽면은 일정온도로 유지되어 있으므로 상부용기(36) 내벽면에 막이 퇴적되더라도 이 퇴적막은 벗겨지기 어렵다. 즉, 상부용기(36) 내벽면의 온도변화가 작기 때문에 퇴적막과 상부용기와의 열팽창계수차에 기인한 막응력이 그다지 발생하지 않고, 퇴적막은 박리되기 어렵다. 이에 비하여, 전력도입부(34)는 온도제어를 하지 않았기 때문에 전력도입부(34)의 방전공간에의 노출면(특히 유전체(48) 상면)에 퇴적한 막은 막응력에 의해 박리되기 쉽다. 그러나, 전력도입부(34)는 기판(26) 표면에서는 보이지 않는 위치에 있으므로 전력도입부(34)에서 퇴적막이 박리되었다 하더라도 그 박리물이 기판표면에 낙하하지 않아 기판표면에 대한 먼지로서 악영향을 미치는 일은 없다.
플라즈마 처리장치와 같이 고밀도 플라스마를 이용하는 장치에서는 공급가스가 과도로 해리(解離)했을 때 생성되는 가스분자가 문제되는 일이 있다. 가령, 실리콘산화막의 에칭으로 사용하는 C4F8가스는 CF, CF2라는 고해리의 활성종이 많이 발생한다. 실리콘산화막 에칭의 화학반응식에 따르면 C:F의 성분비가 1:4인 것이 바람직하나 고해리의 활성종은 C/F의 비율이 크기 때문에 에칭을 위한 이상적 비율에서 벗어나 있다. 따라서, 상기 고해리의 활성종이 증가하면 에칭반응시에 C가 많은 퇴적막이 반대로 형성되어 버린다. 이 고해리 활성종은 진공용기 내벽면에도 퇴적한다. 때문에, 고해리 활성종을 억제하는 것은 진공용기 내벽면의 퇴적막을 감소시키는데 이어져 먼지를 감소시키는 것이 된다.
고해리의 활성종은 다음과 같은 메카니즘으로 발생한다고 생각된다. 전력도입부(34)의 유전체(48) 상면근방은 고주파전력이 실제로 공급되는 영역으로, 이 영역의 전자는 처리가스의 분자결합에너지를 초과하는 높은 에너지를 가지고 있다. 이같은 전자가 처리가스를 고도로 해리하여 고해리 활성종을 발생시키고 있다. 활성종은 하전입자와 중성입자로 대별되나, 플라스마중에서는 중성입자밀도 쪽이 하전입자 밀도보다 크다. 하전입자는 주로 플라스마의 공간전위차(전기적 포텐셜의 차)에 따라 확산하고, 한편, 중성입자는 1Pa 정도보다 높은 압력에서는 가스 흐름이나 압력차의 영향을 받는 것이다. 이 실시형태에서는 전력도입부(34)는 기판홀더(38)의 기판재치면(상면)보다 배기측(도면의 하측)에 배치되어 있으므로 전력도입부(34) 근방에서 발생한 고해리 가스분자는 기판(26) 방향으로 확산하지 않고 처리가스와 함께 배기되기 쉽다. 따라서, 고해리의 가스분자가 기판(26)에 도달하는 확율은 낮아진다.
이 실시형태에서는 진공용기 일부를 겸한 유전체(48)의 진공용기 내부에 노출하는 면적은 도 17 표시의 종래의 플라스마 처리장치와 비교하여 작게 할 수 있다. 따라서, 진공용기 일부를 겸한 유전체를 작게 할 수 있고, 유전체가 파손할 위험성이 작아져서 안전성이 향상된다.
플라스마 처리장치는 실제 사용에 있어서는 보수작업도 필요하다. 도 17 표시의 종래의 플라스마 처리장치는 보수작업시에 유전체의 전력도입창(14)의 해체·부착을 할 필요가 있어 그 취급은 충분히 주의하지 않으면 안된다. 이에 비해 도 1 표시의 본 실시형태의 플라스마 처리장치는 상부용기(36)만을 해체하더라도 방전용기의 내부 보수작업이 가능하고, 보수작업이 쉬워진다.
본 실시형태의 전력도입부(34)는 도 3과 같이 유전체(48) 상면이 모두 방전용기의 내부공간에 노출하고 있다. 그러나, 방전효율이 저하하지 않을 정도로 유전체(48) 상면 일부를 다시 도전성 가리개(50)로 가려도 된다. 즉, 유전체(48) 상면의 내주측과 외주측을 도전성 가리개(50)로 가려서 유전체(48) 상면의 반경방향 중앙부분만을 원환상으로 노출시켜도 된다. 이 때, 유전체(48)의 원환상 노출부분의 반경방향 노출폭은 안테나폭(a)의 2배 이상으로 하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 안테나(46)의 횡단면 형상은 도 4a와 같이 구형이지만, 이것을 도 4c와 같이 상단이 예각인 나이프상으로 하여도 된다. 이렇게 하면, 안테나(46a)와 플라스마 사이의 용량결합은 더욱 작아진다. 안테나의 형상은 본 발명의 본질에 관한 것은 아니므로 이 밖에도 안테나의 형상은 여러가지로 변경할 수 있으며, 이같이 하여도 본 발명의 효과는 상실되지 않는다.
다음에, 기판의 반입출에 대하여 설명한다. 도 5는 도 1의 플라스마 처리장치에 있어서 기판 반입출구가 보이도록 절단한 측면단면도이다. 상부용기(36) 측벽에는 기판 반입출구(59)가 설치되어 있다. 게이트밸브(60)를 열고 적당한 기판 이송장치를 사용하여 기판(26)을 반입출할 수 있다. 이와 같이 상부용기(36)에 기판반입출구(59)를 설치함으로써 기판홀더(38)를 플라스마 처리를 행할 때와 같은 위치에 유지한 채 기판(26)의 반입출이 가능해진다. 따라서, 기판홀더(38)의 승강장치는 불필요하게 되고, 기판홀더(38)를 개략화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태의 정면단면도이다. 단, 방전용기와 그 근방만을 표시하고 있다. 이 제 2 실시형태는 상부용기의 상부형상과 전력도입부 구조가 제 1 실시형태와 다르다. 그 이외 부분은 제 1 실시형태와 동일하다. 상부용기(36b) 상부는 돔형상(즉, 둥근 천장)으로 되어 있다. 또, 전력도입부(34b)는 그 횡단면 형상에 있어서, 그 상면(즉 유전체(48b) 표면)이 중심을 향하여 내려가도록(즉, 중심에 접근함에 따라 기판홀더의 기판재치면에서 이격되는 방향) 경사져 있다. 처리가스는 가스도입계(40)에서 샤워형태으로 도입되고, 기판에는 항상 새로운 처리가스가 공급된다. 상기와 같이 상부용기(36b)를 돔형상으로 하고 또 전력도입부(34b) 상면을 경사지게 함으로써 방전용기의 내부공간에는 직각으로 교차되는 모서리부가 없어졌다. 이에 따라 처리가스가 고여있게 되기 어렵다. 이에 비해, 도 1 표시의 제 1 실시형태에서는 상부용기(36) 측벽과 그 상판의 교차부위나 전력도입부(34) 상면과 상부용기(36) 측벽의 교차부위에 있어서, 직각으로 교차하는 모서리부가 있기 때문에 이 부분에 처리가스의 와류가 생기기 쉽다. 따라서, 처리가스가 고이기 쉽다. 제 2 실시형태는 제 1 실시형태와 비교하여 처리가스의 흐름이 원활하고, 처리가스가 효율적으로 교환된다. 또한, 상부용기(36b)의 측벽에 보조용 가스도입구를 설치하여 가스흐름을 교정하여도 된다. 이리하면 처리가스 교환이 더욱 원활하게 된다. 처리가스 흐름이 원활해지면 그만큼 진공용기 내벽에 퇴적되는 막도 적어지고 먼지발생이 없어진다.
도 4d는 도 6의 제 2 실시형태에서 사용하고 있는 전력도입부(34b)의 횡단면 형상을 확대표시한 것이다. 유전체(48b) 상면(즉, 전력도입부(34b) 상면)은 중심을 향하여(도면 우측을 향하여) 내려가도록 경사져 있다. 안테나(46b)의 횡단면 형상은 2mm×20mm의 구형이고, 그 길이방향은 유전체(48b) 표면에 대하여 수직으로 되어 있다. 안테나(46b) 상단에서 유전체(48b) 표면까지의 거리는 도 4a의 경우와 동일하게 5mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시형태의 정면단면도이다. 단, 방전용기와 그 근방만을 표시하고 있다. 이 제 3 실시형태는 전력도입부 구조만이 제 2 실시형태와 다르다. 그 이외 부분은 제 2 실시형태와 동일하다. 전력도입부(34c)는 그 횡단면형상에 있어서, 그 상면이 아래로 볼록한 곡선으로 되어 있고(3차원적으로는 곡면임), 이 곡선이 전체로서 중심을 향하여 내려가도록 경사져 있다. 이 실시형태에서는 도 6 표시의 제 2 실시형태보다 더욱 와류발생이 적어지고, 처리가스 흐름이 원활해진다. 도 4e는 도 7의 제 3 실시형태에서 사용하고 있는 전력도입부(34c)의 횡단면 형상을 확대표시한 것이다. 유전체(48c) 상면(즉, 전력도입부(34c) 상면)은 곡면으로 되어 있다. 안테나(46c)의 횡단면 형상은 2mm×20mm의 구형이고, 그 길이방향은 유전체(48c) 표면의 접선에 대하여 수직으로 되어 있다. 안테나(46c) 상단에서 유전체(48c) 표면까지의 거리는 도 4a의 경우와 동일하게 5mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이 실시형태와 같이 전력도입부(34c) 상면을 곡면으로 함으로써 클리닝가스를 사용한 클리닝이 용이하다. 크리닝에 요하는 시간은 클리닝가스 입자가 가장 도달하기 어려운 영역(전력도입부(34c) 상면과 상부용기(36c) 측벽이 교차하는 모서리부(86))에서의 클리닝 효율에 의해 결정된다. 도 7 표시의 제 3 실시형태는 전력도입부(34c) 상면을 곡율이 큰 곡면으로 함으로써 도 6 표시의 제 2 실시형태보다 상기 모서리부(86)에서의 클리닝가스입자의 도달률을 향시킬 수 있어 클리닝 속도를 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시형태의 정면단면도이다. 단, 방전용기와 그 근방만을 표시하고 있다. 이 제 4 실시형태는 전력도입부 구조만이 제 3 실시형태와 다르다. 그 이외 부분은 제 3 실시형태와 동일하다. 전력도입부(34d) 상면의 형상은 도 7 표시의 제 3 실시형태와 동일하다. 따라서, 처리가스 흐름은 양호하다. 단, 안테나를 유전체에 매립하는 대신 판상의 전력도입부(62)를 사용하고 있다. 도 4f는 도 8의 제 4 실시형태에서 사용하고 있는 전력도입부(34d)의 횡단면 형상을 확대표시한 것이다. 전력도입창(62)은 아래로 볼록한 곡면으로 되어 있는 곡면판이다. 그 두께는 가령 5mm이다. 전력도입창(62) 하측에 안테나(46d)가 배치되어 있다. 전력도입창(62)에서 진공봉지되어 있기 때문에 안태나(46d)는 대기중에 배치되어 있다. 안테나(46d)의 형상은 도 4e 표시의 것과 같다. 안테나(46d)는 그 둘레방향 수개소에 있어서 유전체제의 대좌(64)로 지지되어 있다. 대좌(64)의 재료는 가령 폴리테트라플루오로에틸렌(RTFE)을 사용한다. 유전체 내부에 안테나를 매립한 경우와 비교하여 본 실시예와 같이 전력도입창을 사용하면 전류도입부를 염가로 제작할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 5 실시형태의 정면단면도이다. 단, 방전용기와 그 근방만을 표시하고 있다. 이 제 5 실시형태는 자장인가가구를 설치한 점만이 제 3 실시형태와 다르다. 그 이외의 부분은 제 3 실시형태와 동일하다. 이 제 5 실시형태에서는 방전용기(상부용기(36c)와 전력도입부(34c)로 구성된다)를 둘러싸고 자장인가 기구를 설치하고 있다. 이 자장인가기구는 3개의 코일(66)로 구성되어 있다. 이 자장인가기구를 사용하여 자장강도가 제로가 되는 원환형상의 영역을 만들 수 있다. 이 영역은 NL(Neutral Line)로 불리운다. 3개의 코일(66) 각각은 직류전원에 접속하여 각 코일에 흘리는 전류를 조정함으로써 자장강도 및 자장방향을 제어할 수 있고, 이에 따라, 상기 NL의 형상 및 위치를 변경할 수 있다. 그리고, 안테나(46c) 근방에 상기 NL 영역이 오도록 조정하여 방전을 행한다. 방전공간내에 자장을 인가하면 방전용기 내벽면에서 플라스마중의 입자가 소멸하는 것을 억제할 수 있어 효율적으로 플라스마를 유지할 수 있다.
상기 제 5 실시형태에서는 3개의 코일(66)을 사용하여 NL을 형성하는 예를 표시하였으나 다른 자장형상을 형성하거나 다른 자장인가수법을 사용하거나 할 수도 있다. 가령, 자석을 사용하여 방전용기의 내벽면 근방에 복수의 라인카스프자장(즉 바켓자장)을 형성하여 플라스마의 효율적 유지를 도모하기도 가능하다.
도 10은 본 발명의 제 6 실시형태의 정면단면도이다. 지금까지 설명한 제 1∼5 실시형태에서는 전력도입부와 기판홀더 사이에 배기용 틈새를 형성하고 있으나, 제 6 실시형태에서는 전력도입부(34e)와 상부용기(36e) 사이에 배기용 틈새(80)를 형성하고 있다. 전력도입부(34e) 내주면은 기판홀더(38e) 외주면에 고정되어 있어 전력도입부(34e)는 기판홀더(38e)를 틈새없이 둘러싸고 있다. 전력도입부(34e) 외주는 하부용기(32e)에 고정되어 있다. 전력도입부(34e) 상면은 기판홀더(38e) 상면보다 낮은 위치에 있다. 처리가스는 가스도입계(40)에서 샤워형상으로 공급된다. 처리가스는 기판(26)에 도달한 후, 방전용기 중심부에서 외주부를 향하여 흘러간다. 그리고, 방전공간의 최외주에서 배기되어 간다. 따라서, 방전용기 내벽면 근방에서는 가스의 와류가 발생하기 어렵고, 효율적 처리가스 교환이 행해진다.
도 11은 도 10의 플라스마 처리장치에서 사용하고 있는 전력도입부(34e) 일부를 절결표시한 사시도이다. 실질적으로 환상의 안테나(46e)는 환상의 유전체(48e) 내부에 매립되어 있다. 유전체(48e) 내주면과 외주면은 도전성 가리개(50e)로 가려져 있다. 이 전력도입부(34e)는 유전체(48e)와 가리개(50e) 사이에서 진공봉지되어 있다. 안테나(46e)의 단자(52e)는 유전체(48e)에서 하측(대기측)으로 돌출해 있다. 고주파전력은 하부용기(32e) 하측에서 단자(52e)를 통하여 안테나(46e)에 공급되고, 또, 유전체(48e) 상면에서 방전용기내로 공급된다. 이 실시형태에서는 전력도입부(34e) 상면을 수평면으로 하고 있으나, 처리가스의 흐름을 원활하게 하기 위하여 외측을 향하여 내려가도록 상면을 경사시켜도 좋다. 그 경우에 전력도입부 상면은 횡단면 형상에 있어서 직선상으로 하여도 되고 곡선상으로 하여도 된다.
도 12는 본 발명의 제 7 실시형태의 정면단면도이다. 이 실시형태에서는 전력도입부(34f) 외주와 상부용기(36f) 사이에 틈새(82)를 형성함과 동시에 전력도입부(34f) 내주와 기판홀더(38f) 사이에도 배기용 틈새(84)를 형성하고 있다. 전력도입부(34f) 외주는 복수의 지지부(68; 도 13 참조)에 의해 상부용기(36f) 내벽면에 고정되어 있다. 이 실시형태에서는 상기 제 6 실시형태와 동일하게 방전공간 최외주에 발생하기 쉬운 처리가스의 와류를 억제할 수 있다. 또한, 전력도입부(34f) 내외주에서 배기할 수 있으므로 전력도입부(34f) 근방의 처리가스 배기를 효율적으로 행할 수 있다.
도 13은 도 12의 플라스마 처리장치에서 사용하고 있는 전력도입부(34f) 일부를 절결표시한 사시도이다. 이 전력도입부(34f)는 실질적으로 원환형상의 안테나(46f)를 유전체(48f) 내부에 매립한 것이다. 유전체(48f) 내외주는 도전성의 가리개(50f)로 가려져 있다. 가리개(50f) 외주면에는 복수의 지지부(68)가 둘레방향으로 간격을 두고 고정되어 있다. 이 지지부(68) 외주면이 상부용기(36f) 내벽면에 고정되어 있다. 안테나(46f)의 단자(52f) 근방에는 지지부(70)가 있어서, 이 지지부(70) 내부에는 유전체(48f)가 매립되어 있다. 따라서, 단자(52f)는 상부용기(36f)에서는 절연되어 있다. 지지부(68)를 생략하여 지지부(70)만으로 전력도입부(34f)를 상부용기에 고정되게 하여도 좋다. 이 실시형태에서는 전력도입부(34f) 상면을 수평면으로 하고 있으나 처리가스의 흐름을 원활하게 하기 위하여 상면의 내주단과 외주단을 직선상 또는 곡선상으로 하향으로 경사시켜도 된다.
지금까지 설명해온 실시형태에서는 실질적으로 1권(卷)의 안테나를 하나만 사용한 유도결합의 예를 표시하였다. 그러나 이 이외에도 와류상 안테나를 사용하여도 되고, 실질적으로 1권으로 직경이 다른 복수의 안테나를 병렬로 결합시킨 것을 사용하여도 된다.
이상의 실시형태에서는 안테나를 사용한 유도결합의 플라스마 생성수단을 설명해 왔으나 본 발명은 기타의 플라스마 생성수단에도 적용될 수 있다. 그같은 1예로서 구형도파관을 사용한 마이크로파 전력도입부의 예를 아래에 예시한다.
도 14는 본 발명의 제 8 실시형태의 정면단면도이다. 전력도입부(34g) 이외의 구성은 제 2 실시형태와 같다. 전력도입부(34g)는 원환상으로 감은 구형 도파관으로 구성되어 있다. 이 전력도입부(34g)는 지금까지 설명해온 모든 실시형태와 동일하게 기판홀더(38)상의 기판(26)에서는 보이지 않는 위치에 배치되어 있다.
도 15는 도 14 표시의 제 8 실시형태에서 사용하고 있는 전력도입부(34g) 일부를 절결표시한 사시도이다. 이 전력도입부(34g)는 횡단면이 구형인 도파관을 원환상으로 감은 것으로, 개구한 종단(71)을 구비하고 있다. 이 구형도파관은 하부용기(32; 도 14 참조)에 접속된 상태로 접지전위가 된다. 이 구형도파관 상면(방전공간에 면한 표면)에는 복수개의 유전체창(72)이 설치되어 있다. 이 유전체창(72) 설치장소는 마이크로파전력을 투입했을 때에 구형도파관내에 형성되는 정재파(定在波)의 전계가 강한 위치가 되게 한다. 구형도파관 내부는 대기로 되어 있고, 유전체창(72)에서 진공봉지되어 있다. 구형도파관의 종단(71)에 마이크로파를 도입하면 유전체창(72)에서 마이크로파 전력이 방전용기내에 방사된다. 이에 따라 방전용기내에 플라스마가 발생한다.
이 실시형태에 정상자장을 인가하여 ECR 방전의 조건을 만족시킴으로써 효율좋은 ECR 방전에 의한 프라스마 생성을 행하기도 가능하다. 또, 본 발명은 UHF대(帶)의 고주파를 이용할 경우에도 적용된다.
도 16은 본 발명의 제 9 실시형태 일부를 절결표시한 사시도이다. 이 실시형태는 상부용기(36h)의 상판구성이 제 1 실시형태와 다르고, 그 이외의 구성은 제 1 실시형태와 동일하다. 상부용기(36h)의 상판(74)에는 도전성 전극(73)이 설치되어 있고, 상판(74)과의 사이는 절연물(76)로 전기적으로 절연되어 있다. 전극(73)에는 고주파전원(78; 또는 직류전원)에서 전력이 공급된다. 이 전력공급에 의해 전극(73)의 표면(도 16의 하면)이 스퍼터되고, 기판(26)상에 박막이 형성된다. 이것은 잘 알려진 스퍼터링 성막과정이다. 한편, 전력도입부(34h)에 의해 고밀도 플라스마가 생성되므로 통상의 스퍼터링장치보다 고속도의 성막이 가능하다. 그리고, 전력도입부(34h)에 의해 기판(26) 표면 근방에 고밀도 플라스마가 생성됨으로써 스퍼터된 입자중의 많은 부분이 기판의 표면근방에 이온화되어 기판에 입사한다. 따라서, 기판표면에 요철 패턴이 형성되어 있을 경우, 그 패턴의 홈 저부에도 고속도 성막이 가능하다. 이것은 이온화에 따라 스퍼터된 입자의 직진성이 개선되기 때문이다. 이에 비해, 종래의 마그네트론 스퍼터링 장치를 생각하면 전극(타겟)의 표면근방에 고밀도 플라스마가 생성되기 때문에 스퍼터된 입자의 이온화는 전극 근방에서 생긴다. 이 때는 이온화된 입자 대부분이 전극에 재입사되기 때문에 본 실시형태에 있어서와 같은 효과는 얻어지지 않는다.
이 실시형태에서는 도전성 전극(73)을 사용하고 있으나 절연성 박막을 성막하기 위하여 전극(73) 표면에 절연성 물질을 중합하여도 된다. 그 때는 직류전원은 사용되지 않는다.
도 16의 실시형태에 있어서, 전극(73) 배면에 적절한 자기회로를 설치하여도 좋고, 이리하면 성막속도를 더욱 고속화할 수 있다.
본 발명의 처리장치는 전력도입부가 기판홀더의 기판재치면으로부터는 보이지 않는 위치에 있으므로 기판에서 보이는 진공용기 부분을 금속재료로 만들 수 있다. 금속제의 진공용기부분은 온도제어가 쉬워지기 때문에 퇴적막이 박리되기 어렵다. 금속제 진공용기 부분에 기판반입출구를 설치하기도 용이해지고, 기판홀더 위치를 플라스마 처리시와 같은 위치로 유지한 채 기판교환이 가능하게 된다.
또한, 전력도입부 유전체를 진공용기의 일부(진공봉지부분)로 이용할 경우는 종래장치와 비교하여 진공용기의 일부로서의 유전체 면적을 작게 할 수 있어 안전성이 향상된다. 또, 전력도입부를 해체하지 않고서도 금속제 진공용기 부분을 개방하는 것만으로 진공용기 내부의 보수작업이 가능하게 된다.

Claims (5)

  1. 가스도입계를 접속할 수 있고 진공배기계에 연결되는 배기구를 구비하고 있고, 적어도 일부가 도전성인 진공용기,
    상기 진공용기 내부에 배치된 기판홀더, 및
    플라스마를 발생시키기 위한 교류전력을 상기 진공용기 내부에 도입하기 위해 전력도입부를 구비하고 있으며,
    상기 전력도입부는 유도체를 구비하고 있고 이 유도체의 적어도 일부는 상기 진공용기 내부공간에 노출되어 있고,
    상기 유도체의 상기 노출한 부분은 플라스마 처리시의 위치에 있는 상기 기판홀더의 기판재치면에서는 보이지 않는 위치에 있고, 상기 기판재치면과 상기 배기구 사이에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스도입계에서 도입된 도입가스가 상기 진공용기 내부를 흐를 때의 흐름방향에 따라 상류와 하류를 정의하면, 상기 유도체의 상기 노출부분보다 상류측에 상기 기판홀더의 기판재치면이 존재하고, 상기 유도체의 상기 노출부분보다 하류측에 상기 배기구가 존재하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전력도입부는 실질적으로 원환형상의 안테나를 포함하고, 이 안테나와 진공용기의 내부공간 사이에 상기 유전체가 존재하며, 상기 안테나에 고주파전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전력도입부와 상기 기판홀더 사이에 배기용 틈새가 형성되고, 상기 유전체의 상기 노출부분은 상기 틈새에 접근함에 따라 상기 기판홀더의 상기 기판재치면에서 이격되는 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전력도입부는 실질적으로 원환형상의 구형도파관으로, 이 구형도파관의 상기 진공용기 내부공간에 노출되어 있는 표면에 유전체제의 창이 형성되어 있고, 이 구형도파관에 마이크로파 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10243406A1 (de) * 2002-09-18 2004-04-01 Leybold Optics Gmbh Plasmaquelle
US20040163595A1 (en) * 2003-02-26 2004-08-26 Manabu Edamura Plasma processing apparatus
US7423721B2 (en) * 2004-12-15 2008-09-09 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus
CN101258784B (zh) * 2005-09-22 2011-03-30 积水化学工业株式会社 等离子加工设备
US20070281106A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Applied Materials, Inc. Process chamber for dielectric gapfill
US8308969B2 (en) * 2007-03-12 2012-11-13 Aixtron, SE Plasma system for improved process capability
US20090120584A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Applied Materials, Inc. Counter-balanced substrate support
JP2009152539A (ja) * 2007-11-30 2009-07-09 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 半導体デバイスの連続製造方法及びチャンバー
GB2462589B (en) * 2008-08-04 2013-02-20 Sony Comp Entertainment Europe Apparatus and method of viewing electronic documents
US20110159213A1 (en) * 2009-12-30 2011-06-30 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition improvements through radical-component modification
US9285168B2 (en) 2010-10-05 2016-03-15 Applied Materials, Inc. Module for ozone cure and post-cure moisture treatment
US8664127B2 (en) 2010-10-15 2014-03-04 Applied Materials, Inc. Two silicon-containing precursors for gapfill enhancing dielectric liner
US20120180954A1 (en) 2011-01-18 2012-07-19 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing system and methods using capacitively coupled plasma
US10283321B2 (en) 2011-01-18 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing system and methods using capacitively coupled plasma
US8716154B2 (en) 2011-03-04 2014-05-06 Applied Materials, Inc. Reduced pattern loading using silicon oxide multi-layers
US9404178B2 (en) 2011-07-15 2016-08-02 Applied Materials, Inc. Surface treatment and deposition for reduced outgassing
US10388493B2 (en) 2011-09-16 2019-08-20 Lam Research Corporation Component of a substrate support assembly producing localized magnetic fields
US8889566B2 (en) 2012-09-11 2014-11-18 Applied Materials, Inc. Low cost flowable dielectric films
US9018108B2 (en) 2013-01-25 2015-04-28 Applied Materials, Inc. Low shrinkage dielectric films
US9412581B2 (en) 2014-07-16 2016-08-09 Applied Materials, Inc. Low-K dielectric gapfill by flowable deposition
US20160225652A1 (en) 2015-02-03 2016-08-04 Applied Materials, Inc. Low temperature chuck for plasma processing systems
JP2021143409A (ja) * 2020-03-13 2021-09-24 日新電機株式会社 スパッタリング装置
RU2764318C1 (ru) * 2021-07-15 2022-01-17 Константин Дмитриевич Клочков Способ воздействия на цель и устройство для его осуществления

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5246532A (en) * 1990-10-26 1993-09-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Plasma processing apparatus
US5556475A (en) * 1993-06-04 1996-09-17 Applied Science And Technology, Inc. Microwave plasma reactor
JPH0714823A (ja) * 1993-06-15 1995-01-17 Sony Corp エッチング装置
JP3279744B2 (ja) 1993-07-09 2002-04-30 アネルバ株式会社 高周波プラズマ処理装置
US5865896A (en) * 1993-08-27 1999-02-02 Applied Materials, Inc. High density plasma CVD reactor with combined inductive and capacitive coupling
JP3279762B2 (ja) 1993-08-28 2002-04-30 アネルバ株式会社 プラズマ処理装置
JPH07224386A (ja) 1994-02-10 1995-08-22 Anelva Corp 基板保持機構
JP3640420B2 (ja) 1994-11-16 2005-04-20 アネルバ株式会社 プラズマ処理装置
JP3426382B2 (ja) * 1995-01-24 2003-07-14 アネルバ株式会社 プラズマ処理装置
JP3585578B2 (ja) 1995-05-30 2004-11-04 アネルバ株式会社 プラズマ処理装置
KR100290813B1 (ko) * 1995-08-17 2001-06-01 히가시 데쓰로 플라스마 처리장치
JPH09111460A (ja) 1995-10-11 1997-04-28 Anelva Corp チタン系導電性薄膜の作製方法
JPH09106899A (ja) 1995-10-11 1997-04-22 Anelva Corp プラズマｃｖｄ装置及び方法並びにドライエッチング装置及び方法
EP0777258A3 (en) 1995-11-29 1997-09-17 Applied Materials Inc Self-cleaning plasma processing reactor
JP3922752B2 (ja) 1995-12-28 2007-05-30 キヤノンアネルバ株式会社 プラズマ処理装置
JPH09186000A (ja) 1995-12-28 1997-07-15 Anelva Corp プラズマ処理装置
JPH09263949A (ja) 1996-03-25 1997-10-07 Anelva Corp プラズマ処理装置
JP3666999B2 (ja) 1996-07-26 2005-06-29 アネルバ株式会社 プラズマ処理装置
JPH1064697A (ja) * 1996-08-12 1998-03-06 Anelva Corp プラズマ処理装置
EP0841683A3 (en) * 1996-10-08 1999-12-01 Applied Materials, Inc. Active shield for generating a plasma for sputtering
JPH10298786A (ja) 1997-02-19 1998-11-10 Anelva Corp 表面処理装置
JPH10284299A (ja) 1997-04-02 1998-10-23 Applied Materials Inc 高周波導入部材及びプラズマ装置
JPH10302997A (ja) * 1997-04-30 1998-11-13 Anelva Corp プラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW538140B (en) 2003-06-21
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