KR20010032091A - 전체면이 바이어스가능하거나 및/또는 온도제어된정전기적으로 차폐된 ｒｆ플라즈마소스 - Google Patents

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KR20010032091A
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Abstract

플라즈마 처리시스템 및 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 처리하기 위하여 더 청정하고 보다 제어된 환경을 발생하기 위한 방법. 플라즈마 처리실은 내부 및 외부장벽을 포함하는 처리실, 처리실의 내부장벽에 열적으로 결합된 가열 엘리먼트 및 정전기 차폐를 포함한다. 처리실은 또한 처리실 내부의 가스에 RF파워를 결합하기 위하여 처리실을 둘러싸는 유도성코일을 포함함으로써, 플라즈마를 발생한다. RF파워는 또한 가열 또는 냉각될 수 있는 정전기척과 같은 웨이퍼홀더에 인가될 수 있다. 플라즈마 처리시스템과 같은 청정방법은 바이어스차폐에 바이어스전압을 인가하고, 가열기 엘리먼트를 사용하여 처리실을 가열하고, 가장 큰 면에서 시작하여 가장 작은 면으로 진행하는 내부면의 청정을 포함한다.

Description

전체면이 바이어스가능하거나 및/또는 온도제어된 정전기적으로 차폐된 ＲＦ플라즈마 소스{ALL-SURFACE BIASABLE AND/OR TEMPERATURE-CONTROLLED ELECTROSTATICALLY-SHIELDED RF PLASMA SOURCE}
[출원중인 출원에 대한 관련참조]
본 출원은 1997년 11월 14일에 출원된 미국 가출원번호 60/065,794 호에 대한 우선권을 주장하는 출원에 관련된 것이다. 그 가출원의 내용은 이하에 참조로서 편입된다.
고밀도플라즈마 처리시스템은 플라즈마 에칭 및/또는 박막을 증착하기 위하여 사용된다. 시스템의 플라즈마 소스의 다른 부분은 플라즈마 에칭 및 증착 공정 동안 발생된 농축종으로 도포된다. 소스의 다양한 면 위에 증착된 종은 다양한 방식으로 플라즈마 소스의 가스화학물질에 영향을 미친다. 예를 들면, 어떤 것은 게터(즉, 가스로부터 제거)반응종은 플라즈마로부터 증착하고, 그래서 에칭 및 증착률을 낮춘다. 이들이 농축가능한 동안, 소스면에서 다른 종은 또한 소스면으로부터 배출될 수 있는 충분히 높은 증기압을 가짐으로써, 플라즈마의 가스 조성물을 변화시킨다. 장벽에서 흡수하는 가스종은 보통 라디칼이고 많은 다른 증기압 및/또는 반응성으로 종을 발생하기 위하여 현존하는 장벽도포로 중합화한다. 장벽에 농축된 가스종은 또한 많은 다른 증기압 및/또는 반응성종을 발생하기 위하여 전자, 이온 또는 광자 플럭스에 의해 플라즈마로부터 가교될 수 있다. 게터링, 농축종의 배출 또는 다른 수단, 특히 비정규적 방식에 의해 플라즈마의 가스 조성물에서의 변화는 전 공정의 제어의 손실로 끝난다. 이하에, 이들 공정에 의해 가스 조성물에서의 변화가 ″가스를 처리하기 위한 장벽참여(wall contributions)″에 기인하여 변함으로서 일반적으로 기술될 것이다.
입자오염은 집적회로의 복합성이 증가하고 이들 회로의 형상 크기는 감소함에 따라서 문제를 증가시킨다. 클린룸이 이미 1990까지 대기압에 기인하여 매우 감소된 오염을 가짐에도 불구하고, 일반적으로 공정도구 및 공정자체가 입자오염의 주요 제공자인 것으로 인정되었다. Selwyn et al., Appl. Phys. Lett, 57(18) 1876-8(1990) 참조. 플라즈마 프로세서는 이미 오염의 주요소스로서 확인되어왔다. Selwyn et al.,J. Vac. Sci. ＆ technol. A, 7(4)2758-65(1989); Selwyn et al.,1990; Selwyn et al.,J. Vac. Sci. ＆ technol. A,9(5)2817-24(1991(a)); 및 Selwyn,J. Vac. Sci. ＆ technol. A,9(6)3487-92(1991(b)) 참조. 1990까지 부유입자는 에칭(Selwyn et al., 1989 참조), 증착(Spears et al., IEEE Trans. Plasma Science, PS-14(2)179-87(1986) 참조) 및 스퍼터(Jellum et al., J. Appl. Phys.,67(10)6490-6(1990(a)) 참조)에 사용된 플라즈마에서 플라즈마/외장경계 (sheath boundary)에서 관찰되어왔다. 이들 부유입자는 플라즈마에서 음으로 하전되고(Wu, et al., J.Appl. Phys., 67(2)1051-4(1990) 및 Nowlin, J. Vac.Sci. ＆ Technol. A, 9(5)2825-33(1991) 참조) 플라즈마/외장경계(Selwyn et al.,1990 및 Carlie, Appl. Phys. Lett.,59(10)1167-9(1991) 참조)에서 트랩(trapped)된다.
플라즈마가 소화된 때, 입자는 웨이퍼면에 떨어질 수 있음으로, 그것을 오염시킨다. 1992까지, 총 웨이퍼 오염의 70% 내지 80%가 디바이스 구조물에서 사용된 도구 및 공정에 의해 제공되었고, 플라즈마 프로세서는 최신의 팹라인(fab line)에서 ″가장 불결한″ 도구 사이에 있다고 여겨졌다. Selwyn, J. Vac. Sci. ＆ Technol. A, 10(4)1053-9(1992) 참조.
결국, 많은 주의가 플라즈마 프로세서 및 그러한 리액터(reactor)의 청정에서 입자 발생을 제어하기 위하여 행해져왔다. 그러나 공정파라미터의 영향 및 장벽증착의 감소와 원위치에서 리액터 청정 양자에서 챔버디자인이 고려되어왔고 (Vogt et al., Surface ＆ Coatings Technol., 59(1-3)306-9(1993) 참조); 및 자기청정 도구 디자인에 의해 미립자 오염의 제어가 기술되어왔다(Selwyn et al.,1992 참조). 불소첨가 반응성 가스를 사용하여 원위치에서의 청정절차의 최대한의 활용이 최근 고려되었다. Sobelewski et al.,J. Vac. Sci. ＆ Technol. B, 16(1)173-82(1998) ; Ino et al., Japanese J. appl. Phys. 33 Pt. 1(1B)505-9(1994) 및 Ino et al., IEEE Trans. on Semicon. Mfg., 9(2)230-40(1996) 참조.
요네다(미국특허번호 4,430,547)는 전극이 매립된(embedded)반응성 가열기 또는 순환하는 가열유체에 의해 가열된 원위치에서의 자기청정 평행판 플라즈마 장치를 기술한다. 벤징(미국특허번호 4,657,616) 및 쿠루코스키 (미국특허번호 4,786,392)는 청정이 필요한 경우 처리실내에 수용되고 청정이 완성된 때 제거되어야만 하는 불편한 제거가능 설치물 세트에 대하여 기술한다. 벤징(미국특허번호 4,786,352)은 유전체 처리실의 외부면에 두 이상의 전극을 포함하고, 두 이상의 전극사이에 RF 전압을 인가함으로써, 원위치에서의 청정을 위한 챔버내에 플라즈마를 구축한다. 헤이즈(미국특허번호 4,795,880)는 청정플라즈마가 튜브내에 구축됨으로써 유도성 가열 엘리먼트로서 반응로(tube furnace)의 가열코일을 사용한다. 청정은 노(furnace)작동온도에서 달성된다. 로(미국특허번호 4,960,488)는 자기에칭형 국부챔버 및 자기에칭형 광역챔버의 가능출력으로 단일 웨이퍼 처리실을 기술한다. 양 에칭은 챔버가 작동될 수 있고 가변성 전극스페이싱에서 압력의 넓은 범위에 기인하여 가능하다. 아오이(미국특허번호 5,084,125)는 프로세싱섹션과 청정섹션을 가지는 처리실을 기술한다. 가동장벽은 프로세싱섹션과 청정섹션에서 임의로 위치된다. 챔버를 분해상태로 하거나 청정을 위해 공정을 방해하는 것은 필요하지 않다. 모슬히(미국특허번호 5,252,178 및 5,464,499)는 멀티존 및 다전극 플라즈마 처리실을 기술한다. 장치는 연속적 또는 다중채널 포맷에서 멀티플라즈마전극의 활성화를 허여한다. 공정가스흐름은 간헐적으로 중지될 수 있고 청정가스는 원위치에서의 청정공정이 발생하도록 삽입된다. 세키야(미국특허번호 5,269,881)는 서로 절연된 다중 전도전극으로 평행판 처리실의 내부면을 덮는다. 고 주파수 전기장은 원위치에서의 청정을 달성하기 위하여 다양한 전기배열에서 전극사이에 연속적으로 인가된다. 블락록(미국특허번호 5,514,246 및 5,647,913)은 플라즈마를 여기시키기 위하여 사용된 유도코일과 챔버장벽의 외부면사이에 위치된 용량성결합 전극을 포함하는 유도적으로 결합된 플라즈마 리액터를 기술한다. 챔버내에서 용량성결합 전극과 전도체 사이에 구축된 RF장은 청정플라즈마를 발생한다. 산두(미국특허번호 5,523,261 및 5,599,396)는 용량성 결합 전극이 블락록에서와 같이 청정을 촉진하기 위하여 사용된 유도적으로 결합된 플라즈마 리액터를 기술한다. 그러나, 블락록과 비교하여, 전극은 처리실의 내부와 외부벽 사이의 보이드를 채우고 챔버를 청정하는 동안만 활동적인 전도액 또는 전도폴리머를 포함하여 구성된다.
그루왈(미국특허번호 5,597,438)은 3개의 독립적인 제어된 전극과 함께 에칭챔버를 기술한다. 유도성 및 용량성 결합 양자가 사용된다. 우사미(미국특허번호 2,308,231)는 카운터전극이 평면이 아닌 용량적으로 여기(excited)된 리액터를 기술한다. 그것은 샘플 홀더가 파워되거나 그라운드된 전극과 함께 청정플라즈마를 여기시킴으로써 청정될 수 있다. 하나의 실시예에서, 두 주파수에서 파워는 청정절차동안 사용된다.
플라즈마 에칭동안, 에칭률은 제어되지 않은 방식으로 변하고 에칭의 균일성은 가스를 처리하기 위하여 장벽참여의 면전에서 매우 감소될 수 있다. 플라즈마 증착동안, 증착률, 증착피막의 조성물 및 피막증착의 균일성은 가스를 처리하기 위하여 장벽참여에 의해 비균일하고 제어되지 않은 모든 방식으로 영향을 미친다. 결국, 이들 소스에서 면에서의 화학물질이 미리 제어될 수 없기 때문에, 전 공정은 미리 제어되지 않은 소스를 사용하여 실행된다. 가스를 처리하기 위하여 장벽참여에서 이들 변화는 단일 웨이퍼의 프로세싱 동안 또는 웨이퍼로부터 웨이퍼까지 변화를 일으키는 긴 시간에 걸쳐서 변할 수 있다.
농축을 최소화하기 위하여 에칭 또는 증착동안 증착 및 에칭처리실의 장벽의 가열이 알려져 있다. 증착리액터에서 화학반응을 일으키기에 충분히 뜨거운 가열면은 증착하기를 원하는 물질의 증착률을 향상하지만, 화학반응 시초의 불충분한 온도로의 가열은 유출물의 배출(desorption)를 촉진한다. 그러나, 플라즈마종으로 그들을 충돌하는 동시에 리액터의 전면의 가열이 바람직하지 않은 장벽흡수종의 휘발성화합물을 형성하는 것은 미리 경험으로 기술되지 않았다. 게다가, ESRF 소스와는 다른 리액터에서 지금까지 가능하지 않았다.
적용된 물질, 산타클라라, CA는 불소화학물질을 사용하고 리액터의 청정동안은 아니고, 에칭반응동안 불소분자(F2)를 불소라디칼(F*)로 바꾸기 위하여 가열된 실리콘 톱플레이트(top plate)를 사용하는 에칭리액터를 판매한다. 발명의 명칭이 ″건조에칭″인 일본출원 61-289634에서 폴리머는 전극의 외부면에 대하여 알루미나링을 부착함으로써 전극위에 형성되는 것을 방지하는 것을 개시하고; 발명의 명칭이 ″에칭디바이스″인 일본출원 62-324404는 뜨거운 수계 가열기가 에칭실행을 개선하기 위하여 실리카 챔버에 부착되는 것을 개시하고; 발명의 명칭이 ″에칭디바이스″인 일본 출원 63-165812는 전기가열기가 스티킹(sticking)으로부터 면까지 반응물을 보호하기 위하여 챔버에 부착되는 것을 개시하는 것과 같이, 다른 공지된 몇몇 시스템은 프로세싱동안 개개의 면에서 화학변화를 제어하기 위하여 시도해왔다. 이들 출원의 에칭의 내용은 이하에 참조로서 삽입된다. 그러나, 단지 선택된 면이 제어된 화학물질을 가진다면, 확실히 덜 제어된 잔여면은 대응시스템으로 가스를 처리하기 위하여 장벽참여의 전체의 삽입을 제어한다.
공지된 시스템과 함께 또 다른 문제점은 플라즈마 에칭을 사용하는 소스내에서 면의 청정이 느리다는 것이다. 사실상 많은 리액터에서 청정시간은 특히 두껍게 증착된 물질을 위하여, 상당히 공정시간을 초과한다. 그러한 리액터는 본래부터 매우 비용면에서 비효율적이다.
발명의 명칭이 ″플라즈마 처리장치 및 플라즈마 청정방법″인 미국특허번호 5,269,881에서, 고전압은 청정동안 전기적으로 격리된 3개의 전도성 블록의 각각에 대하여 개별적으로 적용된 것을 개시하고; 발명의 명칭이 ″평행한 플랫보드형 건조에칭 디바이스″인 일본출원 57-42131은 다수의 전극이 스퍼터링 및 청정사이에서 바뀌는 것을 개시하고; 발명의 명칭이 ″건조에칭방법″인 일본출원 60-59739는 고주파수파워는 실리콘피막을 제거하기 위하여 기판전극과 청정전극 사이에서 인가되는 것을 개시하고; 또한 발명의 명칭이 ″반도체제조장치″인 일본출원 61-10239는 양극플레이트의 그라운딩 자기바이어스는 플라즈마/청정 공정동안 제거되는 것을 개시하는 것과 같이, 어느 공지된 시스템은 청정동안 개개의 요소의 전기적 바이어스를 활용하였다. 이들 출원의 각각의 내용은 이하에 참조로서 삽입된다. 그러나, 면에서 화학물질을 제어하는 관점에서 상술한 바와 같이, 단지 선택된 면만이 청정되면, 학실히 덜 청정된 잔여면은 대응시스템의 전체의 비청정을 제어한다.
[발명의 요약]
본 발명의 제 1목적은 공지된 플라즈마 처리시스템의 적어도 하나의 단점을 처리하기 위한 것이다.
본 발명의 제 2목적은 고밀도 플라즈마 소스의 전면에서 화학물질을 제어하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 3목적은 플라즈마 소스의 청정시간을 감소하는 플라즈마 처리시스템을 청정하는 개선된 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이들 목적 및 다른 목적은 소스에서 면 각각의 온도 및 전기적인 바이어스 양자를 조절하기 위하여 가능출력을 제공함으로써 달성된다.
본 발명은 개선된 플라즈마 처리시스템, 특히 시스템의 전체면이 전기적으로 바이어스될 수 있고 및/또는 시스템의 전체 청정도를 개선하기 위하여 가열 또는 냉각될 수 있는 플라즈마 처리시스템을 나타낸다. 본 발명은 또한 실제적으로 공정을 달성하도록 적절한 양으로 장벽도포를 제어할 수 있다.
본 발명의 보다 완전한 인식 및 그의 수반하는 많은 장점은 특히 첨부된 도면과 관련하여 고려될 때, 이하의 발명의 상세한 설명에 대한 참조와 함께 쉽사리 나타날 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 플라즈마 처리실의 측면도이다;
도 1b는 본 발명에 따른 플라즈마 처리실의 평면도이다;
도 1c는 횡단면이 정점으로부터 바닥까지 잘린 본 발명에 따른 플라즈마 처리실의 횡단면이다;
도 1d는 횡단면이 정점 및 챔버의 바닥까지 평행하게 잘린 본 발명에 따른 플라즈마 처리실의 횡단면이다;
도 1e는 RF파워소스를 포함하고 유도성 플라즈마 처리실의 횡단면이다;
도 2는 도 1c에서 처리실의 장벽의 확대도이다;
도 3a는 처리실을 둘러싸는 가열 엘리먼트의 개략도이다
도 3b는 도 3a의 가열 엘리먼트의 일부이고; 또한
도 4는 본 발명에 따른 청정의 공정의 작업공정도이다.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
여러 도면을 통하여 참조부호는 동일하거나 대응하는 부분을 나타내며, 도 1A는 플라즈마를 사용하여 기판을 처리하기 위한 원뿔형 처리실의 개략도이다. 처리실은 실질적으로 톨(tall)보다 넓고 외부장벽과 내부장벽 사이에 넣어진 가열엘리먼트의 지그재그 코일(110)을 나타내기 위하여 노출된 외부장벽의 부분과 함께 설명될 것이다. 도 1B는 가열엘리먼트의 모든 지그재그 코일(110)을 나타내기 위하여 완전히 제거된 외부장벽과 함께 상기로부터 동일한 처리실을 설명한다. 지그재그 코일(110)은 챔버장벽과 직접 접촉한다. 가열기의 형상은 상당한 원주의 전류통로를 예방하기 위하여 챔버의 장벽 상하까지 지그재그 코일(110)을 발생하도록 디자인된다. 이는 플라즈마에 적용된 차폐 유도성 RF파워로부터 가열기 엘리먼트를 보호하기 위하여 중요하다. 이 처리실은 도 1E에 나타낸 바와 같은 ESRF 소스로 삽입된다.
도 1C는 처리실의 다면도이며 외부장벽(100)과 내부장벽(105)을 나타낸다. 내부장벽(105)은 그 형상으로 어느 유전체물질로부터 만들어질 수 있다. 형상은 원뿔형일 필요는 없지만 반구형, 직선, 원통 등일 수 있다. 일반적으로 바람직한 물질은 용융된 석영(SiO2) 및 알루미나(Al2O3)이다. 처리실 내부는 진공하에 있는 플라즈마 영역(107)이다. 처리실은 또한 척(120)의 온도를 조절하기 위하여 가열 및 냉각 디바이스(125)에 연결된 정전척(120)을 포함한다. 가열 및 냉각 디바이스(125)는 헬륨가스의 소스일 수 있고, 가열 또는 냉각될 수 있고, 프로세싱 동안 기판의 뒷측에서 쉽사리 흐른다. 청정용도를 위하여, 헬륨이 척(120)에서 기판사이에 열적 전도성을 간단히 제공하는 것으로 족하다. 그러나, 프로세싱을 위하여, 척(120)은 RF 파워소스(도시하지 않음)로부터 RF 파워를 받는 RF 파워결합 엘리먼트(123)에 부착한다. 그러므로, 척은 바이어스 및/또는 모든 작동동안 제어된 온도일수 있다. 유사하게, 용량적으로 결합된 RF파워는 챔버의 정점에서 둥근가스 주입플레이트(도시하지 않음)에 인가될 수 있고, 플레이트는 가열기가 있다. 그래서, 그것은 청정 및/또는 용기 또는 척(120)의 원주부분의 내부장벽(105)에 유사하게 제어된 온도일 수 있다.
도 1D는 처리실의 제 2 횡단면이고 내부장벽(105) 및 외부장벽(110) 사이에서 샌드위치된 챔버의 다른 요소를 나타낸다. 가열 엘리먼트(115)의 지그재그 코일(110)은 내부장벽(105)과 바이어스 차폐 사이에 있다. 슬롯된 바이어스 차폐의 바이어스 차폐 엘리먼트(130)는 그라운드 및 RF 파워소스(도시하지 않음)에 제어적으로 결합된다. 이들 차폐 엘리먼트(130)는 플라즈마 시스템이 공정모드에서 작동할 때 그라운드에 연결된다. 그러나, 바이어스 차폐 엘리먼트(130)가 RF 파워공급에 연결될 때 청정동안, RF파워는 내부장벽(105)에서 맥동하는 음의 DC 바이어스를 발생하는 소스의 유전체장벽을 통하여 용량적으로 결합된다. 이 바이어스는 내부장벽(105)의 반응성 이온의 많은 양을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 사용된 가스종의 세심한 선택 및 사용된 이온종에 의해, 내부장벽(105)에서 수직적으로 어느 농축물이 제거될 수 있다.
부가하여, 정전차폐 엘리먼트(135)는 바이어스 차폐 엘리먼트(130)와 외부장벽(100) 사이에 샌드위치된다. 정전차폐 엘리먼트(135), 바이어스 차폐 엘리먼트 (130) 및 지그재그 코일(110)은 유도플라즈마 디바이스장에서 그들의 효과를 최소화하기 위하여 나타내어진 바와 같이 배열된다. 바이어스 차폐 엘리먼트(130)는 또한 가열 또는 냉각될 수 있는 유체에 함침될 수 있다. 농축물의 배출을 촉진하기를 원한다면, 유체는 가열될 수 있다. 한편, 이온, 라디칼, 또는 다른 종으로 내부장벽반응을 촉진 및/또는 파워의 많은 양을 소산하기를 원한다면, 유체는 냉각될 수 있다. 1993년 8월 10일에 웨인 엘. 존슨(본원의 발명자)에게 발행된 미국특허번호 5,234,529의 주제인, 정전기적으로 차폐된 무선주파수(ESRF)소스는 가열 또는 냉각하기 위하여 가능출력 및/또는 소스의 전면을 음으로 바이어스를 첨가할 수 있도록 단지 공지된 고밀도 플라즈마 소스이다. 그 특허의 내용은 이하에 참조로서 삽입된다.
더욱이 정전 차폐 엘리먼트는 1997년 10월 15일에 출원된, 대리인 사건번호 2312-544-6 PROV, 출원번호 60/061,856의 발명의 명칭이 ″플라즈마의 밀도분포를 조절하기 위한 방법 및 장치″; 및 1997년 10월 15일에 출원된 대리인 사건번호 2312-547-6 PROV, 출원번호 60/061,857의 발명의 명칭이 ″입자의 흐름을 발생하기 위하여 플라즈마 밀도 그래디언트를 활용하기 위한 방법 및 장치″인 가출원에서 개시된다. 이들 가출원의 내용은 이하에 참조로서 삽입된다. 또한 참조로서 삽입된 것은 대리인 사건번호 2312-756-6YA 재 및 2312-757-6YA WO 하에 1998년 10월 15일에 출원된 대응 PCT 출원이다.
도 2는 도 1C에 나타낸 바와 같이 처리실의 챔버장벽의 회전면의 확대도이다. 플라즈마영역(107)은 처리실장벽의 엘리먼트의 내부에서이고 배향을 위해 도시된다. 각 층은 이하에 처리실의 내부로부터 시작하는 것이 기술된다. 확대면은 지그재그 코일(110)이 넣어진 그루브와 함께 세라믹튜브(140)을 포함한다. 유기열배리어(150)는 세라믹포팅(145) 및 가열된 챔버를 유도코일을 둘러싸는 외부 유전체 냉각유체(160)로부터 격리한다. 유기열배리어(150)는 쿨런트에 대하여 저항되어야만 한다. 예를 들면, 바람직한 냉각유체(160)는 불소(fluorinert)이고, 그래서 배리어(150)는 내불화물질(fluorinert-resistant material)이어야만 한다.
도 3A는 전 처리실을 둘러싼다면, 배열됨으로써 가열 엘리먼트(115)의 지그재그 코일(110)를 나타낸다. 가열 엘리먼트는 부엘리먼트의 시리즈-예를 들면, 도 3B에 나타낸 바와 같이 3개의 부엘리먼트로 분열될 수 있다. 이들 부엘리먼트는 프로세싱단계 또는 청정동안 양자에 사용될 수 있다. 이는 파워공급에 대한 보다 나은 조화 및 보다 나은 가열의 균일성을 제공한다. 일반적으로 각 부엘리먼트는 동일할 것이다. 이들이 보다 나은 열적 수송을 위하여 고저항을 가지도록 가열 엘리먼트를 제작하는 것이 또한 중요하다. 부가하여, 온도에 의존하는 저항을 가지는 물질이 사용되면, 가열 엘리먼트의 온도는 가열 엘리먼트의 저항을 측정함으로써 쉽게 결정될 수 있다. 가열 엘리먼트는 개별적으로 제작되고 상술한 바와 같이 그루브에 위치될 수 있거나, 가열 엘리먼트는 스퍼터 또는 증착피막을 사용하여 챔버에서 바로 제작될 수 있다. 다른 실시예에서, 처리실을 균일하게 가열할 수 있는 것이 중요하다.
그러므로, 플라즈마 증착의 전 내부면 또는 에칭리액터는 온도제어(뜨겁거나 차가운) 및/또는 챔버의 내부면에 대한 RF파워의 용량성 결합에 의해 바이어스될 수 있다. 이는 다른 공지된 고밀도소스(전자 사이클로트론 공명, 헬리콘, 변압기결합 파워 등)의 어떤 형태에서 가능하지 않다. 이들 경우의 어는 것에서도 파워는 이들 영역을 청정하기 위하여 처리실의 원주장벽을 통하여 용량적으로 결합될 수 없다. 몇몇 경우에 원주형 챔버의 내부장벽에 대하여 파워를 결합하기 위하여 RF전극에 의해 발생되는 공간을 차지하는 자기장코일이 필수적으로 있다. 다른 경우에 챔버의 원주장벽은 RF파워가 결합될 수 없는 금속(일반적으로 그라운드된)이다. 동일한 이유 때문에, ESRF 고밀도 소스가 아니라, 모든 챔버의 원주부분의 내부장벽을 가열 또는 냉각하는 것이 가능하지 않거나 예외적으로 어렵다. 이 점에 있어서, 본 발명의 독특함은 유전체장벽, 내부장벽내의 바이어스가능한 차폐의 결합이고, 장벽의 외부면은 쉽게 가열 또는 냉각될 수 있는 사실이다. 내부가열엘리먼트를 사용함으로써, 가스를 처리하기 위한 다수의 폴리이미드 장벽참여는 감소되고, 그럼으로써 청정공정을 일으킨다. 청정공정은 보다 적은 빈발성 관리로 귀착한다.
에칭 및 증착시스템 양자에서 청정을 위한 절차는 기본적으로 동일하다. 물론 사용된 가스는 물질이 내부면으로부터 제거되는 것에 의존하는 것과는 다를 것이다. 일반적으로 절차는 도 4의 플로우챠트에 의해 주어질 것이다. 청정의 제 1 단계에서, 바이어스 전압은 바이어스 차폐에 적용된다. 사용된 바이어스전압은 면의 물리적 스퍼터링으로 귀착할 만큼 높아서는 안된다. 스퍼터링이 장벽종을 재구분하고 장벽이 청정될 때 장벽물질로 챔버를 오염시킨다. 모든 제거는 화학적으로 일어나야 한다. 화학적 청정은 오염종이 배기흐름에서 챔버로부터 제거되는 것을 의미한다. 이는 청정을 위하여 사용된 가스압이 높은(＞100mTorr) 것을 의미한다.
둘째로, 모든 내부 챔버면은 농축을 최소화하기 위하여 가열되어야만 한다. 또한, 면은 하나의 면으로부터 제거된 농축이 다른 면에서 재증착되는 기회가 적어지도록 가열된다. 오물보호법은 진술한다: ″더러운 어떤 다른 것을 얻는 것 없이 깨끗한 어떤 것을 얻을 수 없다; 그러나 깨끗한 어떤 것을 얻는 것 없이 더러운 모든 것을 얻을 수 있다.″ 이는 그 법의 응용이다.
다음에 면은 실제적으로 청정된다. 청정의 순서는 중요하다. 가장 넓은 면은 우선 청정되어야만 한다. 일반적으로 이는 원주형 진공용기의 내부장벽(105)이다. 다음에 다음으로 가장 큰 면이 처리된다. 일반적으로 이는 가스주입플레이트이다. 청정공정은 모든 면이 청정될 때까지 점진적으로 보다 작은 면에 계속된다. 이 사이클은 청정 정밀도를 개선하기 위하여 반복될 수 있다. 일반적으로 공정은 기판척이 청정될 때 끝난다.
면가열과 함께, 재농축은 어떤 경우에 잘 발생할 수 있다. 이들 경우에, 다른 면의 반복청정이 필요할 수 있다. 반복청정이 필요하면, 동일한 순서-즉, 가장 큰 것으로부터 가장 작은 것으로 면을 청정하여야만 할 것이다.
챔버장벽의 구축물질 및 가스주입플레이트는 또한 중요하다. 예를 들면, 용융된 석영장벽은 불소라디칼 및 이온과 반응한다. 예컨대 에칭공정에서 사용된 반응성 가스가 F2라면, 불소라디칼 또는 이온의 반응은 가스화학물질을 변화시킬수 있다. 이는 바람직하거나 바람직하지 않을 수 있다. 바람직하지 않다면, 불화종과 반응하지 않을 알루미나튜브가 사용되어야만 한다. 물질은 장벽에서 발생하는 화학반응의 바람직함에 기초하여 선택된다.
장벽에서 화학물질의 조절은 3가지 효과의 결합을 통해서이다: (1) 촉매적으로 향상된 반응; (2) 이온, 라디칼, 에너지 중성자에 의한 포격; 및 (3) 펌핑 또는 게터링을 통하여 장벽물질에 의한 흡수. 3개의 효과의 조절은 전체 공정에 걸쳐서 보다 나은 조절을 제공할 수 있다.
분명히, 본 발명의 많은 개질 및 변형이 상기 시사의 견지에서 가능하다. 그러므로, 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 발명이 특히 이하에 기술된 것와는 달리 실행될 수 있는 것이 이해된다.

Claims (9)

  1. 내부 및 외부장벽을 포함하는 처리실과;
    처리실의 내부장벽에 열적으로 결합된 가열 엘리먼트와;
    정전기적 차폐와; 또한
    정전기적 차폐와 가열 엘리먼트 사이에 삽입된 바이어스 차폐를 포함하여 구성되는 플라즈마 처리시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 플라즈마를 발생하기 위하여 처리실에서 가스에 대하여 RF 파워를 유도적으로 결합하기 위한 유도성결합 엘리먼트를 더욱 포함하여 구성되는 플라즈마 처리시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 유도성결합 엘리먼트는 나선형코일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 가열 엘리먼트는 유도성결합 엘리먼트에 의해 인가된 RF파워의 차폐를 피하기 위하여 지그재그 가열 엘리먼트인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 조절된 온도 및 전기적으로 바이어스된 기판 홀더를 더욱 포함하여 구성되는 플라즈마 처리시스템.
  6. 처리실의 내부장벽에 결합된 바이어스 차폐 및 가열기 엘리먼트를 포함하는 처리실을 가지는 플라즈마 처리시스템을 청정하는 방법으로서,
    내부장벽에 맥동 음DC 바이어스를 발생하기 위하여 바이어스 차폐에 대하여 바이어스전압을 인가하는 단계와;
    가열기 엘리먼트를 사용하여 처리실의 내부장벽을 가열하는 단계와;
    처리실로 청정가스를 주입하는 단계와; 또한
    가장 큰 복수의 내부면에서 시작하여 복수의 각 내부면을 청정하고 복수의 내부면이 청정되는 최후까지 크기가 감소하는 단계를 포함하여 구성되는 플라즈마 처리시스템을 청정하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 청정단계 후에 처리실의 청정을 측정하는 단계를 더욱 포함하여 구성되는 플라즈마 처리시스템을 청정하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 측정단계가 처리실이 충분히 청정되지 않은 것을 결정한다면 새 기판이 첨가되기 전 처리실을 더욱 청정하기 위하여 적어도 하나의 부가적인 시간에 청정 단계를 반복하는 단계를 더욱 포함하여 구성되는 플라즈마 처리시스템을 청정하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 바이어스 전압을 인가하고 내부장벽을 가열하는 단계가 장벽증착을 조절하기 위하여 공정동안 결합하여 실행되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리시스템을 청정하는 방법.
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