KR20010022962A - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 a)플라즈마 수용 영역, 유전체 부분을 가지는 챔버 ; b)고주파(RF) 전력을 플라즈마로 연결하기 위한 안테나(6) 및; c)플라즈마로 전기 결합된 RF 전력 레벨을 감소시키는 시일드 부재(2)로 이루어진 플라즈마 처리 장치에 대해 기술하는데, 상기 시일드 부재(2)는 전도성 부분을 포함하고 플라즈마와 유전체 사이에 배치된다. 또, 상기 플라즈마 처리 장치에서 사용하기 위한 시일드 부재에 대해 설명된다.The present invention relates to a chamber comprising: a) a chamber having a plasma receiving region, a dielectric portion; b) an antenna 6 for connecting high frequency (RF) power to the plasma; c) A plasma processing apparatus consisting of a shield member 2 for reducing the RF power level electrically coupled to the plasma, wherein the shield member 2 comprises a conductive portion and is disposed between the plasma and the dielectric. Moreover, the shield member for use in the said plasma processing apparatus is demonstrated.
Description
유도 결합된 플라즈마원은, 안테나가 RF 전력을 플라즈마로 결합시키도록 요구한다. 이 안테나는, 플라즈마가 치는 챔버 안쪽에 배치되거나(이 경우에 절연 코팅되거나 차단된다) 유전 창과 인접한 챔버의 바깥쪽에 배치된다. 상기 절연체는 안테나와 플라즈마 사이에서 직접 전기 접촉하는 것을 방지하는 역할을 한다.Inductively coupled plasma sources require the antenna to couple RF power to the plasma. This antenna is disposed inside the chamber under which the plasma strikes (in this case insulation coated or blocked) or outside the chamber adjacent to the dielectric window. The insulator serves to prevent direct electrical contact between the antenna and the plasma.
이상적인 유도 결합된 플라즈마원에 대해, 전력은 순수하게 안테나로부터 플라즈마로 유도 결합되고, 분배되지 않은 플라즈마와 유전체 창의 표면을 향한 플라즈마 사이의 포텐셜 차이는 작다. 유전체 창에 충돌하도록 작은 포텐셜 차이를 통하여 가속된, 플라즈마로부터 발생한 이온은 단지 소량의 에너지만 얻게 되므로 유전체 창으로부터 상당의 물질을 스퍼터링(sputter)하지 않는다.For an ideal inductively coupled plasma source, power is purely inductively coupled from the antenna to the plasma, and the potential difference between the undistributed plasma and the plasma towards the surface of the dielectric window is small. The ions generated from the plasma, accelerated through small potential differences to impinge on the dielectric window, only get a small amount of energy and do not sputter significant material from the dielectric window.
불행히도, RF 전력이 실제 플라즈마와 유도 결합될 때, 필요한 전류가 흐르도록 안테나를 따라 포텐셜 차이가 존재한다는 사실 때문에 일정한 정도의 전력의 커패시터 결합이 있고, 비록 안테나의 한쪽 단부가 접지되어 있을지라도 다른 단부를 향하여 계속 피크는 증가할 것이다. 이런 커패시터 결합은 플라즈마와 유전체 창의 표면을 향한 플라즈마 사이에 상당한 DC 포텐셜 차이를 발생시킨다. 플라즈마로부터 발생한 이온은 포텐셜 차이에 의해 가속되고 창 물질의 상당한 스퍼터링을 일으키도록 높은 에너지를 가지고 유전체 창에 충돌한다. 스퍼터링된 물질은, 반도체 웨이퍼나 다른 대상물인, 공작물을 포함하는 플라즈마 처리 챔버 내에서 다른 표면에 용착될 것이다.Unfortunately, when RF power is inductively coupled with a real plasma, there is a certain amount of power capacitor coupling due to the fact that there is a potential difference along the antenna for the required current to flow, and even though one end of the antenna is grounded, the other end The peak will continue to increase towards. This capacitor coupling creates a significant DC potential difference between the plasma and the plasma towards the surface of the dielectric window. Ions generated from the plasma are accelerated by the potential difference and impinge on the dielectric window with high energy to cause significant sputtering of the window material. The sputtered material will be deposited on another surface in a plasma processing chamber containing a workpiece, which is a semiconductor wafer or other object.
공지된 한 실시예에서, 플라즈마 처리 장치의 목적은 공작물을 에칭하거나 공작물에 특정 물질을 제어하여 용착하는 것이다. 만일 유전체 창으로부터 물질이 스퍼터링된다면, 이것은 필요한 공정을 간섭하여서, 생산물의 품질을 저하시키고 수용할 수 없는 결과를 낳는다.In one known embodiment, the purpose of a plasma processing apparatus is to etch a workpiece or to control and deposit a specific material on the workpiece. If material is sputtered from the dielectric window, this will interfere with the required process, resulting in poor quality of the product and unacceptable results.
유전체 창으로부터 스퍼터링된 물질의 양을 감소시키는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 플라즈마와 커패시터 결합된 RF 전력의 레벨을 감소시키고, 플라즈마로 유도 결합된 RF 전력의 레벨에 작은 영향을 미치게 된다. 다양한 방법들이 제안되었다. 그 중 하나는 변압기나 다른 장치를 사용하여 안테나와 RF 전력 공급량의 균형을 맞추기 위한 장치를 사용하여서, 안테나의 주어진 부분에서 전압 편위가 감소되므로, 안테나로부터 전력의 커패시터 결합이 줄어든다. 전술한 기술은 영국 특허 출원 제 9714142.8에서 설명된다. 또, 접지되고, 슬롯이 있는, 정전기 시일드는 유전체 창의 인접한 면과 안테나 사이에 배치될 것이다. 이 장치는 미국 특허 제 5,234,529에서 설명된다. 만일 슬롯이 시일드에 존재하지 않는다면, 일회 짧은 회전을 형성하므로, 전력은 플라즈마 대신에 시일드로 유도 결합된다. 슬롯이 존재하면 시일드로 유도 결합된 전력의 레벨이 크게 감소하고, 완전 정전기 시일드로서 효율성을 떨어뜨리므로, RE 전력은 안테나로부터, 시일드에서 틈을 통하여 플라즈마로 커패시터 결합된다.It is desirable to reduce the amount of material sputtered from the dielectric window. This reduces the level of RF power that is capacitor-coupled with the plasma and has a small effect on the level of RF power that is inductively coupled to the plasma. Various methods have been proposed. One uses a transformer or other device to balance the antenna and RF power supply, which reduces the voltage excursion at a given portion of the antenna, thus reducing the capacitor coupling of power from the antenna. The foregoing technique is described in British patent application 9714142.8. In addition, a grounded, slotted, electrostatic shield will be placed between the antenna and the adjacent face of the dielectric window. This device is described in US Pat. No. 5,234,529. If the slot is not in the shield, it forms one short rotation, so that the power is inductively coupled to the shield instead of the plasma. The presence of slots greatly reduces the level of shield inductively coupled power and reduces efficiency as a fully electrostatic shield, so that RE power is capacitor coupled from the antenna to the plasma through the gap in the shield.
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관련되고, 특히 장치의 일부를 형성하는 유전체 물질로부터 스퍼터링이 감소된 장치에 관련된다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to an apparatus with reduced sputtering from the dielectric material forming part of the apparatus.
본 발명은 예로 든 첨부 도면을 참고로 설명될 것이다:The invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유전체 창의 챔버 내 진공부로부터 평면도;1 is a plan view from a vacuum in a chamber of a dielectric window according to a first embodiment of the present invention;
도 2 는 도 1에 나타낸 구조물의 횡단면도;2 is a cross-sectional view of the structure shown in FIG. 1;
도 3 은 챔버에 어떠한 뚜껑도 갖지 않는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 사시도;3 is a perspective view of another embodiment of the present invention without any lid in the chamber;
도 4 는 도 3에 나타낸 도면의 횡단면도;4 is a cross sectional view of the view shown in FIG. 3;
도 5 는 본 발명의 또다른 실시예의 종단면도;5 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention;
도 6 은 도 5에 나타낸 실시예의 수평 횡단면도;FIG. 6 is a horizontal cross sectional view of the embodiment shown in FIG. 5; FIG.
도 7 은 도 5와 6에 나타낸 실시예의, 부분 단면 사시도.7 is a partial cross-sectional perspective view of the embodiment shown in FIGS. 5 and 6.
본 발명은 유전체 스퍼터링의 영향을 떨어뜨린다.The present invention reduces the effect of dielectric sputtering.
본 발명에 따르면,According to the invention,
(a) 플라즈마 수용 영역, 유전체 부분을 가지는 챔버;(a) a chamber having a plasma receiving region, a dielectric portion;
(b) 플라즈마로 고주파(RF) 전력을 연결하기 위한 안테나; 및(b) an antenna for connecting high frequency (RF) power to the plasma; And
(c) 플라즈마로 커패시터 결합된 RF 전력의 레벨을 감소시키는 시일드 부재로 이루어진 플라즈마 처리 장치를 제공하는데, 여기에서 시일드 부재는 전도체 부분을 포함하고 플라즈마와 유전체 부분 사이에 배치된다. 선호적으로, 이 챔버는 당해 기술 분야에 공지된 종류의 진공 챔버이다.(c) A plasma processing apparatus comprising a shield member for reducing the level of RF power capacitor-coupled into a plasma, wherein the shield member includes a conductor portion and is disposed between the plasma and the dielectric portion. Preferably, this chamber is a vacuum chamber of the type known in the art.
유전체 부분은 안테나와 플라즈마 사이에 배치된 유전체 창일 수도 있다.The dielectric portion may be a dielectric window disposed between the antenna and the plasma.
전도체 부분은 안테나에 의해 생성되는 큰 전기장으로부터 플라즈마를 차단하는 역할을 하고, 그렇지 않으면 이것은 RF 전력을 플라즈마로 커패시터 결합하고 플라즈마와 유전체 부분 사이의 포텐셜을 가속시키는 큰 이온을 발생시킨다.The conductor portion serves to shield the plasma from the large electric field generated by the antenna, which otherwise generates large ions that capacitor-couple RF power into the plasma and accelerate the potential between the plasma and the dielectric portion.
상기 전도체 부분은 접지되고, 전기적으로 부유될 수 있으며 챔버 벽에 대해 알맞은 DC 포텐셜로 바이어스될 수 있다. 후자의 경우에, DC 포텐셜은 펄스로 전달되거나 연속적이다.The conductor portion can be grounded, electrically suspended and biased at a suitable DC potential relative to the chamber wall. In the latter case, the DC potential is delivered in pulses or continuous.
선호적으로, 안테나에서 전류 흐름 방향과 평행을 이루는 유도 전류가 통과하여 흐르는 어떠한 통로도 존재하지 않도록 전도체 부분은 형성된다. 따라서, 플라즈마와 RF 전력의 커패시터 연결을 감소시키는 동안, 전도체 부분은 RF 전력과 플라즈마의 유도 결합을 크게 감소시키지 않는다.Preferably, the conductor portion is formed such that there is no passage through which an induced current flows parallel to the current flow direction in the antenna. Thus, while reducing the capacitor connection of the plasma and the RF power, the conductor portion does not significantly reduce the inductive coupling of the RF power and the plasma.
안테나의 방향으로 전류를 전달하는 모든 전도체는 일반적으로 40mm 이상으로, 충분히 안테나에서 이격되어 있어야 한다.All conductors carrying current in the direction of the antenna shall generally be at least 40 mm away from the antenna.
편리하게도, 유전체와 시일드는 가깝게 배치되어야 한다. 그러나, 이 간격이 너무 좁다면, 이것은 시일드의 전도성 요소 사이에서 방전 가능성을 높일 수 있다. 만일 간격이 너무 넓다면, 이것은 결합을 비효율적으로 만들 수 있다.Conveniently, the dielectric and the shield should be placed close together. However, if this gap is too narrow, this may increase the likelihood of discharge between the conductive elements of the shield. If the spacing is too wide, this can make the coupling inefficient.
선호되는 실시예에서, 시일드 부재는 다수의 구멍을 포함한다. 이 구멍은 다양한 형태를 취하고 그 예는 아래에서 기술된다.In a preferred embodiment, the shield member comprises a plurality of holes. These holes take various forms and examples are described below.
시일드 부재와 유전체 부분 사이의 간격은 미리 조절되어 있거나, 조절 가능하다.The spacing between the shield member and the dielectric portion is pre-adjusted or adjustable.
상기 시일드 부재는 전도성 물질로 형성된 제 1 부분과 전도성 또는 비전도성 물질로 형성된 제 2 부분으로 이루어진다. 제 1, 제 2 부분은 안에 구멍을 가지고 파상 배치되므로 유전체 부분과 플라즈마 사이에 어떠한 직선의 시계도 없다. 예를 들어 제 1 부분의 전도성 물질과 제 2 부분의 전도성 또는 비전도성 물질 사이에서, 약간 겹쳐진다.The shield member comprises a first portion formed of a conductive material and a second portion formed of a conductive or nonconductive material. The first and second portions are wave-shaped with holes in them, so there is no straight line of sight between the dielectric portion and the plasma. For example, there is a slight overlap between the conductive material of the first part and the conductive or nonconductive material of the second part.
제 2 부분이 전도성 물질로 형성될 때, 제 1, 제 2 부분의 전도성 물질은 겹쳐지지만, 적량의 RF 전력이 유도 결합될 수 있는 회로를 갖추지 않는다. 또, 제 2 부분이 전도성 물질로 형성된다면, 이것은 제 1 부분과 유사한 방식으로 작동하여서, 안테나로부터 플라즈마까지 전력의 직접 커패시터 연결을 줄인다.When the second portion is formed of a conductive material, the conductive material of the first and second portions overlaps, but does not have a circuit in which an appropriate amount of RF power can be inductively coupled. In addition, if the second portion is formed of a conductive material, it operates in a similar manner to the first portion, reducing the direct capacitor connection of power from the antenna to the plasma.
둘 다 전도성 물질로 형성된, 겹쳐진 제 1, 제 2 부분의 결합체는, 안테나에서 플라즈마까지 RF 전력의 모든 커패시터 결합을 효과적으로 방지할 것이다. 이것은 비전도 물질로 이루어진 제 2 부분과 결합한 전도성 물질로 이루어진 제 1 부분 또는 시일드 부재의 단일 부분을 사용하는 것과 비교되는데, 여기에서 커패시터 결합은 전도성 물질에 의해 차단되므로 감소되지만, 구멍이 있기 때문에 어느 정도 여전히 존재할 수 있다. 그러나 비전도 물질이 이온을 흡수할 수 있는 곳에서, 비전도 물질로 형성된 제 2 부분을 사용하는 것은 어느 정도 유리하다. 또, 비전도 물질은 유전체 부분을 형성하는 물질보다 스퍼터링 때문에 적게 오염될 것이다. 모든 경우에, 전도성 또는 비전도성 물질로 선택된 물질은 이온을 효과적으로 포착할 수 있는 적절한 물질이다.The combination of overlapping first and second portions, both formed of a conductive material, will effectively prevent all capacitor coupling of RF power from the antenna to the plasma. This compares to using a single portion of the shield member or a first portion of the conductive material in combination with a second portion of the non-conductive material, where the capacitor coupling is reduced because it is blocked by the conductive material, but because there are holes There may still be some degree. However, where the nonconductive material can absorb ions, it is somewhat advantageous to use a second portion formed of the nonconductive material. In addition, the nonconductive material will be less contaminated due to sputtering than the material forming the dielectric portion. In all cases, the material chosen as a conductive or nonconductive material is a suitable material that can effectively capture ions.
제 2 부분은 제 1 부분과 유사한 형태로 구성되지만, 필요하다면 크기를 알맞게 바꿀 수 있다. 그러나, 이것은 제 2 부분이 비전도성인 곳에서는 필수적이지 않다.The second part has a similar configuration to the first part, but can be sized appropriately if necessary. However, this is not necessary where the second part is nonconductive.
시일드 부재는 가공하는 동안 그 위에 쌓인 잔류물 또는 침전물을 줄이기 위해서 가열될 것이다. 시일드 부재의 각 부분이 가열되거나 두 부분 모두 가열될 수 있다. 이것은 다양한 기술에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 시일드 부재의 각 부분 또는 두 부분은(제 2 시일드 부분이 절연재로 형성된다면 제 1 시일드 부분), RF 전력이 유도 결합되는 폐쇄 루우프를 형성하도록 설계될 것이다. 시일드 부재의 부분에 결합된 RF 전력은 국부 가열을 일으키고, 이 열은 시일드 부재의 나머지 부분에 전달된다. 이용되는 RF 전력은 프로세스 안테나에서 활용할 수 있는 전력의 일부분이다. 이처럼 플라즈마로 결합된 전력은 감소되고, 시일드 부재의 일부분에 결합된 전력은 요구되는 프로세스 전력으로 비례하여 증가할 것이다. 또, RF 전력은 플라즈마 챔버의 바깥쪽 또는 챔버의 안쪽에서 제 2 루우프 안테나로부터 시일드 부재의 일부분으로 유도 결합되고 플라즈마로부터 알맞게 절연될 것이다. 이것은, 제 2 안테나로 공급되는 전력이 플라즈마와 결합된 전력에 관계없이 시일드 부재의 온도를 설정하도록 조정되므로 프로세스 안테나로부터 전력의 일부를 사용할 때 유리하다. 시일드 부재의 부분에 알맞은 파이프를 부착함으로써, 액체 또는 기체 매개물이 플라즈마 처리 챔버 밖에서 순환될 수 있다. 이 매개물은 플라즈마 처리 챔버 밖에서 선택된 온도로 가열되고 이를 순환시키기 위해서 적절한 펌프를 이용한다. 파이프로부터 시일드 부재의 일부분까지 우수한 열 전도를 보장하기 위해서, 파이프는 시일드 부재의 부분에 단단히 부착된다. 진공 이송통로는, 파이프가 챔버 벽을 통과할 수 있도록 한다.The seal member will be heated to reduce the residue or deposit accumulated on it during processing. Each part of the shield member may be heated or both parts may be heated. This can be accomplished by various techniques. For example, each or two portions of the shield member (first shield portion if the second shield portion is formed of an insulating material) will be designed to form a closed loop in which RF power is inductively coupled. RF power coupled to the portion of the shield member causes local heating and this heat is transferred to the rest of the shield member. The RF power used is part of the power available at the process antenna. As such, the power coupled to the plasma is reduced and the power coupled to the portion of the shield member will increase proportionally to the required process power. In addition, the RF power will be inductively coupled from the second loop antenna to the portion of the shield member outside or within the chamber and suitably insulated from the plasma. This is advantageous when using a portion of the power from the process antenna since the power supplied to the second antenna is adjusted to set the temperature of the shield member regardless of the power combined with the plasma. By attaching a suitable pipe to the portion of the shield member, liquid or gaseous media can be circulated outside the plasma processing chamber. This medium is heated to a selected temperature outside the plasma processing chamber and an appropriate pump is used to circulate it. In order to ensure good heat conduction from the pipe to the portion of the shield member, the pipe is firmly attached to the portion of the shield member. The vacuum conveying passage allows the pipe to pass through the chamber wall.
한 가지 실시예에서, 시일드 부재는 한쪽 단부 또는 두 쪽 단부에 결합되고, 이웃하여 배치된 돌출 핑거를 포함한다. 두 단부에서 결합될 때 슬롯이 있는 구조물이 형성된다. 예를 들어, 시일드 부재가 원형일 때, 이 핑거는 원의 중심을 향한다. 인접한 핑거는 디스크에 의해 원의 중심에서 결합될 것이다. 또 상기 핑거는 단부에 번갈아 결합될 수 있다. 시일드 부재가 제 1 부분과 제 2 부분을 포함할 때, 제 2 부분은 제 1 부분과 유사한 형태를 취하지만, 유전체 부분과 플라즈마 사이에 직선의 시계가 존재하지 않도록 서로에 대해 회전할 수 있고, 동일한 효과를 달성하는 제 1 부분의 네거티브 상일 수도 있다. 이 실시예는 플랫 안테나와 함께 사용하기에 적합한 것으로 밝혀졌다. 또 시일드 부재의 구멍은 다수의 슬롯 형태로 만들어진다. 예를 들어, 상기 시일드 부재는 끝이 열려있는 실린더 형태이다. 이 실시예는, 유전체 창이 실린더형이고 코일이 하나 이상의 터언으로 구성된 원형의 코일 안테나로 둘러싸여 있는 곳에서 특히 적합하다.In one embodiment, the shield member is coupled to one or both ends and includes protruding fingers disposed adjacently. When joined at both ends, a slotted structure is formed. For example, when the shield member is circular, this finger points towards the center of the circle. Adjacent fingers will be joined at the center of the circle by the disk. In addition, the finger may be alternately coupled to the end. When the seal member comprises a first portion and a second portion, the second portion takes a form similar to the first portion, but can rotate relative to each other so that no linear field of view exists between the dielectric portion and the plasma and May be the negative phase of the first part to achieve the same effect. This embodiment has been found to be suitable for use with flat antennas. The hole of the shield member is also made in the form of a plurality of slots. For example, the shield member is in the form of a cylinder with an open end. This embodiment is particularly suitable where the dielectric window is cylindrical and the coil is surrounded by a circular coil antenna consisting of one or more turns.
다른 실시예에서, 시일드 부재의 횡단면은 대응하는 모양의 유전체 부분을 일부 둘러싸고 있는 트로프(trough) 형태이다. 이 실시예 또는 그밖의 다른 실시예에서, 시일드 부재는 환상으로 형성된다.In another embodiment, the cross section of the shield member is in the form of a trough that partially surrounds the dielectric portion of the corresponding shape. In this or other embodiment, the shield member is formed in an annular shape.
본 발명에 따르면, 플라즈마에 커패시터 결합된 고주파(RF) 전력의 레벨을 감소시킬 수 있고 전도성 물질로 형성된 제 1 부분과 전도성 또는 비전도성 물질로 형성된 제 2 부분을 포함하는 시일드 부재를 제공한다.According to the present invention, there is provided a shield member capable of reducing the level of radio frequency (RF) power coupled to a plasma and comprising a first portion formed of a conductive material and a second portion formed of a conductive or nonconductive material.
상기 시일드 부재는 특히 전술한 플라즈마 처리 장치에서 사용되고 전술한 선호되는 특징을 가진다. 특히 제 1, 제 2 부분은 내부에 구멍을 가지고 예를 들어 플라즈마와 유전체 부분 사이의 플라즈마 처리 장치에 배치될 때, 시일드 부재를 통과하는 어떠한 직선의 시계도 갖지 않도록 배치될 수 있다.The shield member is used in particular in the above-described plasma processing apparatus and has the above-mentioned preferred features. In particular, the first and second portions may be arranged such that they have no holes in them and have no straight line of sight passing through the shield member, for example when placed in a plasma processing apparatus between the plasma and the dielectric portion.
본 발명은 위에서 설명하였지만, 이것은 하기 상세한 설명 및 전술한 특징들을 결합하는 데까지 연장된다.Although the invention has been described above, it extends to the following detailed description and combines the foregoing features.
도 1과 2에서 1로 나타낸 시일드 부재가 나타나 있다. 이 시일드 부재(1)는 플라즈마 발생 챔버에 배치되고 도 1은 플라즈마 발생 챔버의 진공부에서 본 도면이다. 상기 시일드 부재(1)는 전도성 물질로 형성된 제 1 시일드 부분(2)을 포함한다. 제 1 시일드 부분(2)은 일반적으로 원형이고 외계에서 중심 영역을 향하여 뻗어있는 핑거(3)를 포함한다. 상기 시일드 부재(1)는 제 2 시일드 부분(4)도 포함한다. 원형의 유전체 창(5)은 챔버의 플라즈마 영역으로부터 떨어진 면에서 제 1 시일드 부분(2)과 이웃하여 배치된다. 플랫 안테나(6)는 대기면에서 유전체 창(5)과 인접하여, 즉 챔버의 플라즈마 영역에서 이격되어 배치된다.1 and 2, the seal member indicated by 1 is shown. This shield member 1 is disposed in the plasma generating chamber and FIG. 1 is a view seen from the vacuum section of the plasma generating chamber. The shield member 1 comprises a first shield portion 2 formed of a conductive material. The first shield portion 2 comprises a finger 3 which is generally circular and extends towards the central region in the outer world. The shield member 1 also comprises a second shield portion 4. The circular dielectric window 5 is disposed adjacent to the first shield portion 2 at the side away from the plasma region of the chamber. The flat antenna 6 is arranged adjacent to the dielectric window 5 at the atmospheric surface, ie spaced apart in the plasma region of the chamber.
제 1 시일드 부분(2)은 모든 적합한 전도성 물질로 형성되고 정상적으로 접지되지만 전술한 대로 이것은 챔버 벽에 대해 선택된 펄스로 전달되거나 연속 DC 포텐셜로 바이어스될 수 있다. 제 2 시일드 부분의 형태는 바뀔 수 있다. 본 발명의 한 가지 실시예에서, 제 2 시일드 부분(4)(전도성 또는 비전도성 물질로 형성됨)은 제 1 시일드 부분(2)과 비슷하거나 동일한 형태로 구성되지만 제 1 시일드 부분(2)의 핑거(3) 사이의 틈이 조금만 겹쳐진 채, 제 2 시일드 부분(4)의 대응하는 핑거에 의해 가려지도록 서로에 대해 회전한다. 상기 제 2 시일드 부분(4)은 "볼 수 있는" 유전체 창(5)의 영역을 제 1 시일드 부분(2)의 핑거(3) 사이의 플라즈마로 차단한다. 제 2 시일드 부분(4)은 모든 적절한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 핑거는 아주 작은 구멍을 벗어난 원의 중심에 도달하도록 뻗어있고, 핑거는 두 단부에서 결합되거나 외측 단부와 내측 단부에서 교대로 결합될 수 있다. 또, 제 1 시일드 부분(2) 또는 제 2 시일드 부분(4)는 중심 영역에서 둘레를 향해 바깥쪽으로 뻗어있는 핑거(3)로 구성된다. 도 1과 2에 나타낸 형태로 다른 시일드 부분이 형성될 때, 이 실시예는 시일드 조립체의 중심 영역에서조차 플라즈마와 유전체 창 사이의 "가시" 경로를 방지한다.The first shield portion 2 is formed of all suitable conductive materials and is normally grounded but as described above it can be delivered with a pulse selected for the chamber wall or biased with a continuous DC potential. The shape of the second shield portion can be changed. In one embodiment of the invention, the second shield portion 4 (formed of conductive or non-conductive material) is of similar or identical shape to the first shield portion 2 but has a first shield portion 2 The gaps between the fingers 3 of the c) are slightly overlapped, rotating relative to each other so as to be covered by the corresponding fingers of the second shield portion 4. The second shield portion 4 blocks the area of the "viewable" dielectric window 5 with a plasma between the fingers 3 of the first shield portion 2. The second shield portion 4 can take any suitable form. For example, the fingers extend to reach the center of the circle out of the tiny hole, and the fingers can be joined at both ends or alternately at the outer and inner ends. In addition, the first shield portion 2 or the second shield portion 4 is composed of a finger 3 extending outwards in the central region toward the circumference. When another shield portion is formed in the form shown in Figures 1 and 2, this embodiment prevents the "visible" path between the plasma and the dielectric window even in the central region of the shield assembly.
만일 제 2 시일드 부분(4)이 전도한다면, 핑거는 제 1 시일드 부분(2)의 핑거와 어떠한 전기 접촉도 해서는 안 되고, 그렇지 않으면 RF 전력이 유도 결합되거나 방산될 수 있는 경로가 형성된다. 제 2 시일드 부분(4)이 비전도성이라면, 제 1 시일드 부분(2)과 유사한 형태를 취할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 왜냐하면 비록 이것이 연속 링으로 형성될지라도, RF 전력은 여기에 유도 결합되지 않기 때문이다.If the second shield portion 4 conducts, the finger must not make any electrical contact with the finger of the first shield portion 2, otherwise a path is formed in which RF power can be inductively coupled or dissipated. . If the second shield portion 4 is non-conductive, it may or may not take a similar form as the first shield portion 2. Because it is formed as a continuous ring, the RF power is not inductively coupled to it.
만일 제 2 시일드 부분(4)이 전도성이라면, 이것은 제 1 시일드 부분(2)과 비슷한 방식으로 작동하고, 안테나에서 플라즈마까지 전력의 직접 커패시터 결합을 감소시킨다. 모두 전도성 물질로 이루어질 때 겹쳐진 제 1, 제 2 시일드 부분(2,4)의 결합체는 플라즈마와 RF 전력의 모든 커패시터 결합을 효과적으로 막을 수 있다.If the second shield portion 4 is conductive, it operates in a similar manner as the first shield portion 2 and reduces the direct capacitor coupling of power from the antenna to the plasma. The combination of overlapping first and second shield portions 2, 4 when both are made of a conductive material can effectively prevent all capacitor coupling of plasma and RF power.
제 1 시일드 부분(2)과 제 2 시일드 부분(4)은 한정된 두께를 가지는데 이것은, 유전체 창(5)의 두께, 제 1, 제 2 시일드 부분(2,4)의 두께 및, 시일드 부분(2,4) 사이의 거리와 제 1 시일드 부분(2)과 창(5) 사이의 간격으로 이루어진 전체 거리에 의해 안테나로부터 분리되어 있다는 것을 의미한다. 만일 전체 두께가 크다면, RF 전력과 플라즈마의 유도 결합은 효과적으로 감소할 것이다. 그러나, 시일드 부분(2,4)과 안테나(6) 사이의 간격이 좁다면, 안테나와 시일드 사이의 커패시터 결합은 증가하여서, RF 전력 소산을 일으킬 것이다.The first shield portion 2 and the second shield portion 4 have a finite thickness, which is the thickness of the dielectric window 5, the thickness of the first and second shield portions 2, 4, and It means that it is separated from the antenna by the total distance consisting of the distance between the shield portions 2, 4 and the distance between the first shield portion 2 and the window 5. If the overall thickness is large, the inductive coupling of the RF power and the plasma will effectively decrease. However, if the spacing between the shield portions 2, 4 and the antenna 6 is narrow, the capacitor coupling between the antenna and the shield will increase, causing RF power dissipation.
도 3과 4에서는, 시일드 조립체, 유전체 창과 안테나의 다른 배치를 보여준다. 환상 안테나(7)는 실린더형 유전체 관(8)을 둘러싸고 이 관 안쪽에 9로 나타낸 실린더형 시일드 조립체가 배치된다. 이 시일드 조립체(9)는 제 1 시일드 부분(10) 및, 이 제 1 시일드 부분(10)과 대응하는 모양을 가지고 제 1 시일드 부분 안에 배치된 제 2 시일드 부분(11)을 포함한다. 도 3은, 플라즈마 챔버 위에 어떠한 뚜껑도 가지지 않는, 유전체 관(8)의 바깥쪽에서 본 도면이다. 환상 안테나(7)는 원형 코일 형태로 이루어지고 이 코일은 하나 이상의 터언으로 구성된다.3 and 4 show different arrangements of the shield assembly, the dielectric window and the antenna. The annular antenna 7 surrounds the cylindrical dielectric tube 8 and is arranged inside the cylindrical shield assembly indicated by 9. The shield assembly 9 comprises a first shield portion 10 and a second shield portion 11 having a shape corresponding to that of the first shield portion 10 and disposed in the first shield portion. Include. 3 is a view from the outside of the dielectric tube 8, having no lid over the plasma chamber. The annular antenna 7 is in the form of a circular coil which consists of one or more turbines.
제 1 시일드 부분(10)은, 시일드보다는 플라즈마 안으로 RF 전력의 유도 결합을 허용하도록 안테나(7)의 영역에서 절삭되고 수직의 슬롯(12)을 포함한다. 제 2 시일드 부분(11)은 제 1 시일드(10)와 동일한 형태로 이루어지지만, 제 1, 제 2 시일드 내의 슬롯(12)이 일렬로 정렬되지 않게, 즉 파상 배치되도록 서로에 대해 회전한다. 전술한 대로, 제 2 시일드 부분(11)은 전도성 또는 비전도성 물질로 만들어진다. 전도성 재료는 정전기 차단을 개선시키고, 플라즈마로 전력의 커패시터 연결을 감소시키는 장점을 가지는 반면에, 비전도성 재료는 플라즈마 챔버에서 사용할 때 스퍼터링이 발생할 때에도 공작물을 크게 오염시키지 않는 이온 흡수면을 제공한다.The first shield portion 10 includes slots 12 that are cut and vertical in the area of the antenna 7 to allow inductive coupling of RF power into the plasma rather than the shield. The second shield portion 11 is of the same shape as the first shield 10 but rotates relative to each other such that the slots 12 in the first and second shields are not aligned in line, i. do. As mentioned above, the second shield portion 11 is made of a conductive or nonconductive material. Conductive materials have the advantage of improving electrostatic blocking and reducing the capacitor connection of power to the plasma, while nonconductive materials provide an ion absorbing surface that does not significantly contaminate the workpiece even when sputtering occurs when used in a plasma chamber.
또다른 실시예는 도 5, 6과 7에 나타나 있다. 원형 코일 안테나(13)는 트로프 형태의 유전체 창(14) 안쪽에 배치된다. 유전체 창(14)의 외계 둘레에 15로 나타낸 시일드 조립체가 배치된다. 이 시일드 조립체(15)는 제 2 시일드 부분(17)(도 7에 도시되지 않음)에 의해 바깥쪽 면에서 둘러싸여 있는 제 1 시일드 부분(16)을 포함한다. 시일드 부재(15)는 사용할 때 플라즈마 처리 장치의 진공관에 배치된, 트로프 모양의 유전체 창(14)의 바깥쪽에 배치되므로, 시일드 조립체(15)는 유전체 창(14)에 의해 안테나(13)로부터 분리된다.Another embodiment is shown in FIGS. 5, 6 and 7. The circular coil antenna 13 is disposed inside the trough shaped dielectric window 14. A shield assembly, shown at 15, is disposed around the outer space of the dielectric window 14. This shield assembly 15 includes a first shield portion 16 surrounded at its outer side by a second shield portion 17 (not shown in FIG. 7). Since the shield member 15 is disposed outside of the trough-shaped dielectric window 14, which is disposed in the vacuum tube of the plasma processing apparatus when in use, the shield assembly 15 is connected to the antenna 13 by the dielectric window 14. Separated from.
제 1 시일드 부분(16)은 전도성 환상 구조물의 형태이다. 제 1 시일드 부분(16)과 유전체 창(14) 사이의 간격은 미리 조절되거나 조절할 수 있으며, 이것은 본 발명의 모든 실시예에 대해서도 마찬가지이다. 제 1 시일드 부분(16)은 안테나(13)의 로컬 축과 직각을 이루게, 절삭된, 슬롯(18)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 제 2 시일드 부분(17)은 제 1 시일드 부분(16)과 동일한 측면을 가지지만, 제 1 시일드 부분(16)보다 안테나(13)에서 더 멀리 떨어져 배치되도록 더 큰 크기로 구성된다. 제 2 시일드 부분(17)은 제 1 시일드 부분(16)의 슬롯(18)과 유사한 슬롯(19)을 포함하지만, 슬롯(18,19)이 파상 배치되도록 서로에 대해 움직인다. 안테나는 일회 터언 코일로서 나타나 있지만, 유전체 창(14)의 바닥과 측면에 인접해 다수의 터언 사용을 배제하지 않는다.The first shield portion 16 is in the form of a conductive annular structure. The spacing between the first shield portion 16 and the dielectric window 14 can be adjusted or adjusted in advance, as is true for all embodiments of the present invention. The first shield portion 16 comprises a slot 18, cut perpendicular to the local axis of the antenna 13. In the illustrated embodiment, the second shield portion 17 has the same side as the first shield portion 16 but is further arranged to be located farther from the antenna 13 than the first shield portion 16. It is of large size. The second shield portion 17 comprises a slot 19 similar to the slot 18 of the first shield portion 16, but moves relative to each other such that the slots 18, 19 are waved. The antenna is shown as a single turn coil, but adjacent the bottom and side of the dielectric window 14 does not exclude the use of multiple turns.
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