KR20040028985A

KR20040028985A - 플라즈마 반응기 코일자석시스템

Info

Publication number: KR20040028985A
Application number: KR10-2004-7001804A
Authority: KR
Inventors: 미트로빅안드레즈에스.
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2004-04-03
Also published as: TWI293855B; WO2003025971A3; CN1545722A; JP2005503648A; CN1316547C; AU2002341591A1; WO2003025971A2; US20040168771A1

Abstract

피처리체를 처리하는 방법은 플라즈마 처리동작 중 플라즈마 처리장치의 플라즈마 챔버 내의 처리가스로부터 유도된 플라즈마로 수행된다. 장치는 플라즈마 챔버 주변둘레에 설치된 전자석 열들을 포함한다. 상기 방법은 챔버 내의 처리가스로부터 플라즈마를 발행하는 단계와, 플라즈마 입자가 피처리체에 충돌하도록 하는 단계와, 전자석을 위한 전류신호의 분포를 선택하는 단계 및 플라즈마 처리중에 프라즈마에 하나 이상의 자기장 토포로지를 부과하기 위해 각 선택된 분포를 전자석에 인가하는 단계로 구성된다.

Description

플라즈마 반응기 코일자석시스템{PLASMA REACTOR COIL MAGNET SYSTEM}

플라즈마는 피처리체로부터 물질을 제거하거나 피처리체에 물질을 증착하기 위해 사용되어질 수 있는 하전된 입자의 집합체이다. 예를 들면, 플라즈마는 집적회로(IC)제조공정중에 반도체 기판으로부터 물질을 에칭(즉, 제거)하거나, 반도체 기판에 물질을 스퍼터(즉, 증착)하기 위해 사용될 수 있다. 플라즈마는 가스입자를 이온화하기 위해서 플라즈마 챔버에 수용된 처리가스에 무선주파수(RF) 전력신호를 인가함에 의해 형성될 수 있다. 상기 RF소스는 컨덕턴스를 통해서나 인덕턴스를 통해서 또는 컨덕턴스와 인덕턴스를 통해서 플라즈마에 결합될 수 있다. 자기장은 플라즈마 특성을 개선하기 위해 피처리체의 플라즈마 처리중에 플라즈마에 부과되어, 피처리체의 플라즈마 처리에 대한 제어를 증가시킬 수 있다.

자기장은 때때로 플라즈마를 챔버내에 수용시키거나, 플라즈마 특성을 플라즈마 처리중에 변경하기 위해서 피처리체의 플라즈마 처리중에 사용된다. 예를 들면, 자기장은 플라즈마를 챔버내에 수용시키도록 사용될 수 있으며, 이에 의해 플라즈마 벽에서의 플라즈마 손실을 감소시키고, 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다. 플라즈마 밀도를 증가시키는 것은 피처리체에 충돌하는 플라즈마 입자의 수를 증가시켜, 예를 들면, 피처리체를 에칭하기 위해 필요한 처리시간을 감소시킴에 의해 피처리체의 처리를 개선시킨다. 자기장을 사용하는 플라즈마의 수용은 챔버벽 표면이나 전극표면과 같은 챔버내 표면에 플라즈마 입차증착을 방지한다.

자기장은 또한 챔버내 플라즈마 분포의 균일성을 증가시키기 위해 사용된다. 플라즈마 챔버내의 플라즈마의 불균일한 분포는 피처리체의 불균일한 처리를 야기할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 어떤 상황에서는, 불균일하게 분포된 플라즈마는 챔버내에서 처리되는 피처리체에 플라즈마-유도(Plasma-induced)의 손상을 야기한다.

영구자석이나 전자석 중 어느 하나의 열(列)이 때때로 플라즈마에 자기장을 부과하기 위해 사용된다. 예를 들면, 영구자석의 열(列)이 배치되어, 챔버의 내부의 플라즈마에 자기장을 부과할 수 있고, 또는 대안으로서, 영구자석의 열이 플라즈마에 회전 자기장을 부과하여 플라즈마의 균일성을 개선시킬 수 있도록 배치되거나 이동(예를 들면, 챔버에 대하여 회전함)될 수 있다.

본 발명은 2001년 9월 14일 출원된 미국 가출원 명세서 60/318,890호의 이익을 주장하며, 그 내용은 본원 발명 전체에 걸쳐 참고로서 합체된다.

본 발명은 플라즈마 처리 시스템에 관련되며, 특히 피처리체의 플라즈마 처리를 개선하기 위하여 플라즈마 특성을 제어하기 위한 플라즈마에 부과된 자기장을 사용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명을 도시하기 위한 플라즈마 처리시스템의 일예의 도식적인 그림으로서, 플라즈마 처리장치의 플라즈마 챔버내의 피처리체와 플라즈마를 나타내며, 플라즈마 챔버 주위를 둘러싸는 전자석 열(列)과 외부플럭스 도전성 구조체를 나타내는 플라즈마 처리시스템이다.

도 2는 도 1의 장치 일부분의 도식적인 상부평면도이며, 도 2는 처리챔버, 하부전극, 외부플럭스 도전성 구조체 및 처리챔버를 둘러싸는 하나의 전자석 열을 나타내며, 챔버 내부에 부과되어 내부를 횡단하는 자기장의 토포로지를 나타낸다.

도 3은 챔버 내부에 부과된 버킷형 자기장 토포로지를 제외하고 도 2와 동일하다.

도 4는 자석 열(列)에 전력을 공급하기 위한 전원회로의 일예의 도식적인 대표도이다.

도 5는 자석 열에 전력을 공급하기 위한 전원회로의 또 다른 예의 도식적인 대표도이다.

도 6은 두 시스템의 전자석에 의해 처러챔버에 부과된 버킷형 자기장 토포로지를 나타내는 것을 제외하고 도 3과 동일하다.

도 7은 도 6의 장치의 4개의 인접한 전자석의 전류를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 플라즈마로 퍼처리체의 처리를 제어하기 위해 자기장을 이용하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 플라즈마 처리시스템(12)의 플라즈마 처리장치(또는 반응기, 10)의 일예를 나타내는 대표도이다. 플라즈마 처리장치(10)는 플라즈마를 수용하고 지지하기 위한 내부영역(16)을 제공하는 플라즈마 챔버(14)를 포함한다. 복수의 전극은 서로 연결되어 챔버(14)내의 처리가스에 플라즈마를 발생하도록 챔버(14)내에 장착되어 있을 수 있다. 전극들은 챔버(14)내의 처리가스로부터 플라즈마를 발생하도록 전력이 공급된다. 본 발명의 상세한 설명을 효과적으로 하기 위해, 오직 두 개의 전극집합체가 장치(10)에 포함된다. 특히, 제 1 전극집합체(18)는 챔버 (14)의 제 1 면(예로 나타낸 장치(10) 내의 챔버(14)의 내부(16)의 상부)에 장착된다. 척 전극집합체(20)의 형태로 제 2 전극집합체는 제 1 전극집합체(18)와 간격을 두고 위치되어 챔버(14)의 제 1 면 반대편 챔버(14)의 제 2 면(예로 나타낸 장치(10) 내의 챔버(14)의 내부(16)의 하부)에 장착된다.

상기 제 1 전극집합체(18)는, 각 세그먼트가 다른 세그먼트와 전기적으로 절연되며, 각 세그먼트가 독립적으로 관련 RF전원으로부터 전력을 공급받으며 플라즈마 챔버의 내부에서 선택된 처리가스를 소정의 속도로 전송하기 위해 독립적으로 공급하는, 복수의 전극세그먼트를 포함하며, 플라즈마에 부과된 자기장의 특성을 제어할 수 있다. 그러나, 본 발명을 효과적으로 설명하기 위해, 제 1 전극집합체 (18)는 하나의 샤워헤드형의 전극의 형태로 되어 있다. 상기 제 1 전극집합체(18)는 가스공급라인을 통하여 가스공급시스템(24)과 기체적 또는 유체적으로 연통된 내부챔버(22, 도 1에서 파선으로 도식적으로 도시된)를 포함한다. 선택된 가스(또는 가스들)는, 예를 들면 챔버(14)를 깨끗이 하거나, 챔버내부(16)에 플라즈마 형성을 위해 처리가스(또는 소스가스)로서 역할하기 위해 전극조립체(18)에 공급될 수 있다. 처리가스는 복수의 가스포트(도시되지 않음)를 통하여 챔버(22)로부터플라즈마 챔버(14)의 내부(16)로 전송된다. 제 1 전극의 포트를 통한 가스의 흐름은 일련의 방향을 나타내는 화살표(G)에 의해 지시된다.

제 1 및 제 2 전극(18, 20)은, 관련 전극(18, 20) 각각에 전압신호(V_B1, V_B2)를 공급하는 RF전원(34, 36) 각각에 관련 매칭네트워크(30, 32)를 통하여 전기적으로 도통되어 있다. 각각의 전극집합체(18, 20)에 의한 플라즈마로의 전력전송을 극대화하기 위해, 매칭네트워크(30, 32)가 각 RF전원(34, 36)에 삽입될 수 있다. 대안으로서, 매칭네트워크(30, 32)는 제어시스템(60)에 결합될 수 있다.

전극집합체(18, 20)들 각각은 냉각시스템(38)으로부터 각 전극집합체(18, 20)에 유체챔버(39, 41, 파선으로 도시된)를 통하여 순환하며, 냉각시스템에 복귀하는 유체에 의해 독립적으로 냉각될 수 있다. 플라즈마 처리장치(10)는 진공라인을 통하여 플라즈마 챔버(16)과 기체적 또는 유체적으로 연통하는 진공시스템(40)을 더욱 포함할 수 있다. 플라즈마 처리장치(10)는 각각의 관련 RF전원(34, 36) 각각의 관련 전극집합체(18, 20) 사이의 전송라인과 정전적으로 결합된 한 쌍의 전극의 형태를 가진 전극프로브(44, 46)를 선택적으로 포함한다. (예로서 전압프로브는 본원과 공동 양도되고 2001년 1월 8일 출원되어 현재 출원중이 미국출원 60.259,862호에 자세하게 설명되어 있으며, 본원에 참고로서 전체적으로 합체된다.). 플라즈마 처리장치는 플라즈마의 분광 및 광학특성에 기초한 플라즈마의 특성과 조건을 결정하기 위해 광학프로브(48)를 선택적으로 포함한다.

전자석(51) 시스템 또는 전자석 열(列)은 플라즈마(14)의 둘레 주변에 설치된다. 전자석(51)은 피처리체에 대한 플라즈마 처리동작 중에 플라즈마에 하나 이상의 자기장을 부과하기 위해 동작된다. 자기장의 부과는 플라즈마의 상태를 개선하고, 이에 의해 피처리체의 처리를 개선한다.

도 2는 플라즈마 챔버(14)에 관한 복수의 전자석(51)의 일 예의 배열을 나타낸다. 상기 예로든 장치(12)는 51A-L로 표시된 12개의 전자석을 포함한다. 도시된 각 전자석(51)은 전기적 도전성물질의 코일을 포함하는 코일자석의 형태이다. 각 코일은 전원(53, 도 1에 도식적으로 나타낸)과 전기적으로 연결되어 있다.

특정 열의 각 코일자석(51)은 공심(Air core)에 감겨진 도전성 물질의 코일, 또는 대안으로서, 예를 들면 자기투과물질의 코어(55, 부분적으로 도 1에 나타난) 둘레에 감겨진 도전성 물질의 코일에 의해 제공될 수 있다. 각 코어(55)는 (도시된 바와 같이) 원통형 단면형상이거나, 또는 대안으로서, 임의의 연장된 단면(예로서 장치(10)에서 수직방향으로 보다 길게 연장된 길이를 가지는)일 수 있다. 각 코일자석(51)의 축은 플라즈마 챔버(14)에 방사상으로 배치된다. 즉, 각 코일자석 (51)의 축은 플라즈마 챔버(14)의 중심을 통하여 전극조립체(18, 20) 사이에서 연장된(예로서 반응기(10)에 수직으로) 가상의 축으로부터 방사상으로 연장된다. 외부플럭스 도전성 구조체(57)는 도 2에 가장 잘 나타낸 것처럼 코일자석(51) 열의 둘레에 설치될 수 있다. 각 코일자석(51)과 각 코어(55)는 플러스 도전성 구조체 (57)와 자속 연통되어 있다. 플럭스 도전성 구조체(57)의 예는 고리형의 벽 구조체이다. 외부 벽 구조체(57)와 각 코일자석(51)의 코어(55)는 모두 철과 같은 자기투과물질로 구성될 수 있다. 각 코어(55)는 외부 링 구조체(57) 상에 일체로 형성되거나, 외부 벽 구조체(57)로부터 분리되어 외부 링 구조체(57)에 설치될 수 있다.

각 코일자석(51)과 그 관련 코어(55)는 플라즈마 챔버(14)의 외부 링 구조체 (57)와 벽 구조체(59) 사이에서 방사상으로 연장되는 것이 도 2로부터 잘 이해될 수 있다. 예로든 장치(10)에서, 벽 구조체(59)는 원통형이고 처리챔버(14)의 측벽을 구성한다. 플라즈마 챔버(14)의 벽 구조체(59)는 적절한 유전성 물질 또는 적절한 금속물질 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 벽 구조체(59)가 금속물질로 형성되면, 벽 구조체(59)가 코일자석에 의해 플라즈마 챔버(14) 내의 플라즈마에 부과된 자기장과 간섭하지 않도록, 비자성 금속물질이 구조에 사용된다.

예로든 장치(10)에서 자석의 배열은 도 1의 플라즈마와 수직으로 배열되어 있으나, 이러한 수직배열은 단지 하나의 예이다. 자석들의 배열은 처리챔버와 구조체(예를 들면, 전극들)에 대하여 임의의 수직배열과 그 안에 수용된 물질(예를 들면, 피체리체 또는 플라즈마)들을 가질 수 있다. 예를 들면, 자석들의 열이 피처리체의 상부와 수직으로 배열되고, 예를 들면, 피처리체의 약간 위에서, 피처리체의 중심에 정렬되거나, 플라즈마의 수직중심과 정렬되거나, 또는 예를 들면 플라즈마의 약간 위 또는 아래에서 정렬되도록 장치(10)가 구성 및 배열될 수 있다.

플라즈마 처리장치(10)의 제어시스템(60)은 장치(10)의 여러 구성부품과 전기적으로 도통되고, 및/또는 제어할 수 있다. 제어시스템(60)은 가스공급시스템 (24), 진공시스템(40), 냉각시스템(38), 전압프로브(44, 46), 광학프로브(48), 각 RF전원(34, 36) 및 전원(53)과 전기적으로 도통되고, 그것들의 작동을 제어하도록프로그램될 수 있다. 제어시스템(60)은 제어신호를 프로브(44, 46, 48) 및 시스템 구성부품(24, 34, 36, 38, 40, 53)에 보내거나, 이것들로부터 입력신호들(예를 들면, 귀환신호)을 수신할 수 있다. 제어시스템(60)은 피처리체의 플라즈마 처리를 감시하고 제어할 수 있다. 전원(53)을 제어함에 의해, 제어시스템(60)은 코일자석 (51)의 열(列)을 구성하는 각 코일자석에 전원의 공급을 제어하고, 이에 의해 플라즈마에 부과된 자기장의 특성을 제어한다.

제어시스템(60)은 프로세서, 프로세서에 의해 억세스 가능한 컴퓨터메모리(여기서, 상기 메모리는 지시와 데이터를 저장하기에 적합하고, 예를 들면 랜덤억세스메모리와 같은 주메모리와 디스크 드라이버와 같은 보조메모리를 포함할 수 있다) 및 프로세서에 연결된 입출력 데이터를 포함하는 컴퓨터시스템을 구비할 수 있다.

본 발명의 방법은 예로든 플라즈마 처리시스템(12)을 참고로 하여 도시된다. 플라즈마 처리시스템(12)의 동작은 도 1을 참고로 하여 이해될 수 있다. 피처리체 (62, 또는 기판)는 척 조립체(20)에 의해 구비된 지지면 상에 위치된다. 제어시스템(60)은 플라즈마 챔버(14)의 내부의 압력을 초기에 챔버(14)에 진공도와 청정도를 확보할 수 있는 기저압력(전형적으로 10^-7에서 10^-4Torr)까지 낮추는 진공시스템 (40)을 활성화한다. 그런 후, 제어시스템은 플라즈마를 형성하고 상기 플라즈마로 피처리체(62)를 처리할 수 있는 적절한 수준까지 챔버압력을 높인다(적절한 내부압력은, 예를 들면 1 mTorr에서 약 1000 mTorr까지의 범위일 수 있다). 챔버내부(16)에 적절한 압력을 설정하기 위해, 제어시스템(60)은 가스공급시스템(24)을 활성화하여 처리가스를 가스주입라인을 통하여 챔버내부(16)까지 상술의 처리속도로 공급하며, 진송시스템(40)은, 필요하면 게이트밸브(도시되지 않음)를 사용하여 드로틀된다. 처리가스는 도 1에 화살표(G)에 의해 도시된 것처럼 제 1 전극조립체에 포트를 통하여 흐를 수 있다.

가스공급시스템(24)에 포함된 특정 가스나 가스들은 특정 플라즈마 처리용도에 의존한다. 예를 들면, 플라즈마 에칭용도에 있어서, 가스공급시스템(24)은 염소, 브롬화수소, 옥타플루오로시클로부탄, 또는 다양한 다른 가스상(相)의 불화카본화합물을 공급할 수 있다; 화학기상증착(CVD) 용도의 경우에는, 시스템(24)은 실란, 암모니아, 사염화-텅스텐, 사염화-티타늄 등의 가스들을 공급할 수 있다. 플라즈마는 또한 화학기상증작(CVD)에 사용되어, 금속, 반도체 또는 절연체(즉, 도전성, 반도전성 또는 절연성 물질)의 박막을 형성하는데 사용된다. PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)는 원하는 물질의 증착을 위해 필요한 반응에너지를 공급하기 위해 플라즈마를 사용한다.

그런 후, 제어시스템(60)은 제 1 및 제 2 전극조립체(18, 20)와 관련 RF전원 (34, 36)을 활성화한다. RF전원(34, 36)은 선택된 주파수에서 관련 전극(18, 20)에 전압을 제공할 수 있다. 제어시스템(60)은 플라즈마 처리 중에 독립적으로 RF전원(34, 36)을 제어하여, 예를 들면 각 전원(34, 36)이 관련 전극조립체(18, 20)를 구동하는 전압의 주파수 및/또는 진폭을 조절한다.

RF전원(34, 36)은 저압 처리가스를 플라즈마로 변환하기 위해 동작될 수 있다. 전원(34, 36)은, 예를 들면 교번 전기장이 전극(18, 20)들 사이의 전류를 유기하는 제 1 및 제 2 전극(18, 20) 사이에서 발생되도록 한다. 예를 들면, 전자들은 전기장에서 가속되고 장(Field)에서의 열전자의 흐름은 전자 및 가스원자와 가스분자 사이에 다중 충돌을 통하여 운동에너지를 전달함에 의해 개개의 처리가스의 원자 및 분자를 이온화한다. 이러한 처리는 챔버(14)내에 갇히고 지지된 플라즈마 (54)를 발생한다.

각각의 RF전원이 독립적으로 제어시스템(60)에 의해 제어되기 때문에, 어느 한 전원이 상대적으로 낮은 주파수(즉, 550 KHz이하의 주파수), 중간 주파수(즉, 13,56 KHz 근방의 주파수) 또는 60 내지 150 MHz 근방의 상대적으로 높은 주파수를 가지도록 동작될 수 있다. 에칭반응기의 예에서는, 제 1 전극조립체(18)용 RF전원 (34)이 60 MHz의 주파수에서 구동될 수 있으며, 제 2 전극조립체(20)용 RF전원(36)이 2 MHz의 주파수에서 구동될 수 있다. 앞서 언급한 반응기 또는 보다 일반적으로 하나 이상의 주파수에서 구동된 하나 이상의 전극들을 가지는 플라즈마 처리장치의 성능을 개선하기 위해, 제어시스템(60)은 프로그램되고 작동되어, 특성(예를 들면, 자기장 토포로지, 방향, 자기장강도, 자기장 지속기간 등)들을 제어하기 위해 피처리체의 처리 중에 하나 이상의 자기장을 플라즈마에 부과한다.

본 발명은 움직이는 부분을 가지지 않은 하나의 자석(51) 열을 사용하여 많은 수의 가능한 자기장 토포로지가 형성되도록 한다. 도 2와 도 3은 자기시스템을 사용하여 플라즈마(54, 도 1에만 도식적으로 표현된 플라즈마(54))에 부과될 수 있는 2개의 자기장 토포로지를 나타낸다. 도 2는 횡단형 장 토포로지를 나타내고,도 3은 버킷형(Bucket) 자기장 토포로지를 나타낸다.

도시된 횡단형 장 토포로지는 비선형(즉, 아치형) 자기장 라인들을 가진다. 횡단형 장 토포로지는 플라즈마의 균일성을 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 플라즈마 균일성을 증가시킴은 하나의 기판(62)의 처리균일성을 증가시키고, 또한 장치(10)에 의해 연속적으로 처리되는 복수의 기판사이에서의 처리균일성을 증가시킨다. 전자석(51)의 열은 아래에서 설명되는 방식으로 횡단형 장 토포로지를 회전시키기 위해 동작될 수 있다 버킷형 자기장 토포로지(도 3)는 플라즈마에 부과되어 플라즈마 벽손실을 감소시키고 플라즈마 밀도를 증가시킨다.

코일자석들(51A-L)에 원하는 자기장 토포로지를 발생시키기 위해 전력을 공급하는 전원(53)을 구현하기 위한 회로(68)의 예가 도 4에 도식적으로 나타나있다. 특히, 각각의 일련의 임의의 파형발생기(70A-L)는 관련 증폭기(71A-L)를 통하여 전자석의 시스템의 각 코일자석(51A-L, 도 4에 도시되지 않은)에 전기적으로 도통될 수 있다.

각 임의의 파형발생기(70A-L)는 제어시스템(60)에 (도 4에는 도시되지 않은 전기적 연결을 통해) 전기적으로 도통될 수 있다. 제어시스템(60)은 임의의 파형발생기(70A-L)의 각각을 서로 독립적으로 제어하여, 플라즈마에 부과된 자기장을 발생하고 분극하기 위해 관련 코일자석(50A-L)에 전송하기 위한 임의의 형태, 크기 및 위상을 가진 각각의 전류파형을 발생하도록 프로그래밍 될 수 있다. 모든 임의의 파형발생기(70)들이 하나의 저전력 참조신호원(72)에 위상고정될 수 있다. 각 발생기(70)는 참조신호원(72)으로부터의 참조신호에 대하여 그 출력의 위상을 변위(Shift)시킬 수 있다.

도 4의 전원배치는 제어시스템(60, 일련의 임의의 파형발생기(70A-L)을 통하여 동작하는)이 각각의 코일자석(51)에 일련의 다른 모든 임의의 파형발생기에 의해 발생된 전류파형과 독립적인 파형, 진폭, 위상 및 주기를 가지는 파형을 공급하게 하는 것이 가능하다. 그리하여, 참조신호원(72)으로부터의 참조신호는 임의의 전류파형발생기의 시스템으로부터 코일자석(51)에 전송된 전류파형을 동기시키도록 사용된다. 제어시스템(60)은 소스(72)로부터의 참조신호에 고정된 출발위상과 다른 파형을 발생할 수 있도록 각 임의의 파형발생기(70)를 독립적으로 프로그램할 수 있다. 이러한 배치는, 예를 들면 플라즈마에 둘 이상의 자기장 토포로지를 부과함에 매우 큰 유연성을 제공한다. 이러한 배치는 제어시스템(60)이, 예를 들면 특정의 기판에 플라즈마 처리 중에 서로 연속하는 두 개의 자기장 토포로지를 부과하는 것을 가능하게 한다. 이러한 두 개의 토포로지들은 서로 같거나 또는 서로 다를 수 있다. 토포로지는 정지(Stationary)되거나 회전될 수 있다.

예를 들면, 이러한 배치(즉, 분리된 임의의 각 코일자석용 파형발생기를 사용하는) 조작자가 제어기를 프로그래밍하여 처리동작 중에 플라즈마에 정지 (Stationary) 자기장 토포로지(예를 들면, 방위각으로(Azimuthally))와 회전 자기장 토포로지를 부과하게 할 수 있다. 각 부과된 장 토포로지는 플라즈마에서의 특정변화를 얻을 수 있도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 회전 횡단형 장 토포로지는 플라즈마 균일성을 개선하도록 채용될 수 있다. 또 다른 예로서, 이러한 배치는 또한 파형이, 심지어 부과된 자기장이 회전할 지라도, 처리챔버 내의 특정의 위치에 부과된 국부적인 장(예를 들면, 약하거나 강한 장 영역)이 존재하도록 발생되는 것을 허용한다. 이러한 국부적인 장은, 예를 들면 비대칭 가스주입 및 플라즈마의 펌핑 등으로부터 기인하는 플라즈마 특성의 방위각에 따른 편차를 교정하기 위해 사용될 수 있다.

전원(53)으로 사용될 수 있는 또 다른 회로(76)가 도 5에 도식적으로 나타나 있다. 하나의 임의의 파형발생기(77)가 관련 코일자석(도 5에는 도시되지 않음)에 각각 전류를 공급하는 일련의 증폭기(71A-L)를 구동한다. 위상지연회로(78)가 임의의 파형발생기와 하나의 증폭기 사이에 연결되어 모든 증폭기와 연결된다. 본질적으로 같은 신호가 각 코일자석(51A-L)에 보내지고, 단 하나의 차이는 신호들이 위상지연기의 존재로 인해 위상이 일치하지 않을 수 있다는 것이다. 그러므로, 회로(76)는 코일자석(510에 인가되는 전류파형이 동일한 파형과 주기를 가지지만 서로 위상이 다른 경우에 사용될 수 있다. 전원회로(76)는 회전 자기장 토포로지 또는 각배향(Angular orientation)에 따라 변하는 자기장 토포로지를 제공할 수 있다. 전원회로(76)에 의해 발생되고 회전되는 장 토포로지는 코일자석에 전송되는 전류파형의 형태, 코일자석시스템에서의 코일자속의 수와 상대적인 위치, 각 코일자석(51)의 상대적인 장의 강도 및 전류파형신호들 사이의 위상차를 포함하는 여러 개의 인자에 의존한다. 상기 제어시스템(60)은, 예를 들면 비선형(즉, 아치형) 장 라인(Field lines)을 가지는 회전 횡단형 장 토포로지를 발생하도록 회로(76)의 임의의 파형발생기(70)를 제어하기 위해 프로그램될 수 있다.

<동작>

제어시스템(60)은 임의의(또는 모든) 코일자석(51)에서의 정상상태(Steady)의 전류를 발생할 수 있거나, 임의의(또는 모든) 코일자석(51A-L, 예를 들면 전원회로(68)을 사용하는)에서의 시변전류를 발생할 수 있다. 코일자석(51) 관통하는 정상상태 및/또는 시변 전류는 플라즈마에 부과된 자기장의 토포로지를 결정하고, 자기장 토포로지의 시간에 따른 변화를 결정한다. 예를 들면, 적절한 전류파형은 코일자석(51)에 보내져 플라즈마에 부과된 자기장이 회전하도록 할 수 있다.

각 코일자석(51A-L)에 인가된 전류파형은 방사상으로 각 코일을 분극시킨다. 방사상 분극중에, 각 코일자석의 반대편 끝단들은 각각 남과 북의 자극을 나타낸다. 일반적으로, 자기장 라인은 코일자석들(51)의 반대편 극들 사이로 연장한다. 각 코일에서의 전류의 방향은 각 코일자석의 극을 결정한다. 코일자석을 통하여 흐르는 전류의 크기는 각 코일자석에 의해 발생된 자기장의 강도를 결정하여, 플라즈마에 부과된 자기장의 강도를 결정한다.

자석들의 열의 다른 배치가 가능하다. 예를 들면, 비록, 각 코일자석(51)의 축이 예로든 반응기(10)에서 전극집합체(18, 20)들 사이로 연장하는 가상의 축으로부터 방사상으로 연장할 지라도, 다른 배치가 가능하다. 예를 들면, 각 코일자석 (51)은 그 축이 반응기(10)에 “접선방향으로(Tangential)” 배향될 수 있다. 각 접선방향으로 배향된 코일은 공심일 수 있으며, 코어물질 둘레에 감겨질 수 있다. 각 코일이 물질의 코어 둘레에 감겨있을 때, 각 코어는 분할된 구조이거나 링이나 요크와 같이 연속적인 구조의 부분을 형성할 수 있다.

이러한 접선방향 배치는 몇 가지 단점(예로든 반응기(10)에서의 방사상 배열에 대하여)을 가진다. 예를 들면, 방사상으로 연장된 전자석의 열이 자기장을 발생하도록 사용될 때, 대다수의 자속라인은 챔버내에 들어간다. 그러나, 접선방향 배치가 사용될 때, 특히, 코일이 챔버를 둘러싸는 요크 둘레에 감겨있을 때, 대다수의 자속 장 라인은 플라즈마 챔버(14)의 외부 둘레에 흐르는 경향이 있으며, 상대적으로 적은 양의 각 접선방향으로 배치된 코일의 측면 밖의 누설되거나 주변을 둘러싼 자속 장 라인이 플라즈마 챔버(14)에 유입한다. 그리하여, 접선방향 (Tangential) 배치는 챔버 내의 플라즈마에 자기장을 부과하기 위한 각 접선방향 코일의 한 면에서 둘러싸는 장에 의존한다. 코일의 접선방향 배치를 사용하는 자석시스템은 플라즈마에 자기장을 부과하도록 둘러싸는 장에 의존하기 때문에, 같은 강도를 가지는 같은 장 토포로지를 발생하기 위하여 방사상 배치를 사용하는 것에 비하여 특정의 장 강도를 가지는 특정의 토포로지를 발생하기 위해서는 더 많은 전력이 필요하다. 방사상으로 배치된 자석시스템은 이에 상응하는 접선방향 배치의 자석시스템에 의해 요구되는 것보다 적은 전류를 사용한다. 접선방향 배치는 각 코일의 측면으로부터 나오는 장 라인에 의존하기 때문에, 각 코일은 챔버로 향하여 장 라인을 방출하고, 예를 들면 챔버로부터 떨어진 반대편 바깥으로 장 라인을 방출한다. 외부를 둘러싸는 구조체는 또한 자기장으로부터 플라즈마 처리장치를 둘러싸는 영역을 차폐하기 위해 필요하다. 접선방향으로 배향된 전자석들이 요크 둘레에 감겨있을 때, 장치를 둘러싸는 영역이 자기장으로부터 차폐되어야 한다면, 예를 들면 제 2 의 투과성차폐가 필요하다. 구조체(57)는 플럭스 전송기능과 차폐기능 양자를 수행하기 때문에, 제 2 의 투과성 차폐 또는 다른 플럭스를 차폐하는 구조체는 도 1 및 도 2에 나타낸 예로든 장치에는 요구되지 않는다.

도 2, 도 3 및 도 6은 코일자석(51A-L)을 사용하여 플라즈마에 부과될 수 있는 자기장 토포로지의 예들을 도시한다. 각 코일자석(51A-L)을 통하여 흐르는 전류의 방향은 도 2, 도 3 및 도 6의 화살표에 의해 지시된다. 각 코일자석에서의 전류의 상대적인 크기는 대략 도 2, 도 3 및 도 6의 화살표의 상대적인 크기에 의해 지시된다. 화살표가 없는 것은 관련 코일자석(51)에 크기가 제로인 순간적 전류를 나타낸다. 철 링구조체(57, Iron ring structure)는 각 토포로지에 대한 자기장 라인을 폐쇄한다.

회전 횡단형 장 토포로지는, 예를 들면 전원회로(68 또는 76)들 중 어느 하나를 사용하여 플라즈마에 부과될 수 있다. 예를 들면, 복잡한 전류파형이 자기장 토포로지의 회전방향과 반대의 회전방향의 이전 코일에 대하여 위상변위된 각 코일자석(51)에 공급될 수 있다. 이러한 방법은 횡단형 장 토포로지가 어떠한 코일자석도 기계적으로 움직이지 않고 회전될 수 있도록 한다.

도 2는 특정 순간의 시간에서 회전 횡단형 장 토포로지를 나타낸다. 이러한 순간에, 코일자석(51A 및 51B)은 서로 반대방향이고 상대적으로 큰 크기의 전류를 가지며, 코일자석(51L 및 51C)은 서로 반대방향이나 코일자석(51A 및 51B)의 전류보다 작은 크기의 전류를 가지며, 코일자석 쌍(51K와 51D, 51J와 51E 및 51I와 51F)들은 순차적으로 작은 크기(화살표의 상대적인 크기에 의해 지시된)를 가진 서로 반대방향의 전류를 가진다. 비선형 자기장 라인은 일반적으로 처리챔버(14) 내의 아치형 화살에 의해 지시된 바와 같이 각 쌍의 코일자석의 코일들 사이에서 연장된다. 코일자석(51H와 51G)은 (예를 들면, 부과하려고 하는 정확한 장에 의존하여) 순간적으로 크기가 제로인 전류를 가진다.

자기장 라인이 일반적으로 챔버의 한편의 코일자석(51A, 51L, 51K 및 51J)으로부터 챔버의 반대편의 각각 관련 코일자석(51B, 51C, 51D, 51E 및 51F)으로 연장되는 것은 도 2로부터 또한 이해될 수 있다. 전류의(챔버의 반대편의) 감소하는 크기는 대략 11시 방위각의 위치로부터 5시 방위각의 위치로 증가하는 강도의 자기장 구배를 효과적으로 발생한다. 이러한 구배는 ExB 드리프트(ExB drift)의 보상에 도움이 될 수 있다. ExB 드리프트는, 피처리체의 수직한 전기장이 챔버에 존재하는 동안, 균질장이 피처리체에 평행한 플라즈마 챔버(14)를 횡단하면 발생할 수 있다. 이러한 전자기장의 벡터곱은 피처리체에 평행하고 두 세트의 장 라인(Field lines)에 수직이다. 이것은 플라즈마가 플라즈마 챔버의 한 영역(또는 “코너 (Corner)”)에서 보다 밀(Dense)해지도록 하는 벡터곱의 방향(즉, “바람직한 (Preferred)” 방향)으로 배향된 전자들을 가지는 것을 야기한다. 이것은 바람직하지 않은 피처리체의 처리의 불균일성을 야기한다. 이러한 ExB 드리프트를 교정하기 위해, 자기장 토포로지가 회전된다. 그러나, 자기장 토포로지가 균일하면, 장을 회전시킴은 단순히 “핫스폿(Hot spot, 상대적으로 높은 전자밀도영역)”이 플라즈마의 주변 둘레를 회전하도록 한다. 이러한 효과를 교정하기 위해, 자기장 토포로지의 장 라인은 전자가 핫스폿효과를 감소시키기에 충분히 “퍼지도록(Fan out)” 구부려진다.

도 3은 챔버(14)의 벽 둘레에 자기적 “버킷(Bucket)”을 형성하는 버킷형장 토포로지(또는 버킷 장 토포로지)를 나타낸다. 이러한 토포로지는 챔버의 중심을 향하여 연장된 자기장 라인의 아치형 로브(Lobe)를 발생한다. 이러한 로브들은 챔버의 중심에 플라즈마를 집중시키는 경향이 있다. 이것은, 예를 들면 챔버측벽과 챔버 내의 다른 벽에 충돌하는 플라즈마 입자의 수를 줄이며, 플라즈마 밀도를 높이는(플라즈마를 모다 작은 체적으로 한정함에 의해) 경향을 포함하여 수많은 장점을 가진다. 플라즈마 밀도가 커지면 커질수록, 예를 들면 에칭율과 증착율은 빨라진다. 피처리체의 보다 빠른 처리는, 예를 들면 반도체 제조공정중 상업적 생산성을 향상시킨다.

도 3에 나타난 바와 같이, 버킷형 장 토포로지는 반대극(즉, 반대방향의 전류)을 가진 동일한 전류를 열(列)의 인접한 코일자석(51)의 쌍에 흐르게 함에 의해 얻어질 수 있다. 반응기(12)는 회전하거나 진동하는 버킷형 토포로지를 가지는 자기장 라인을 제공하도록 구성될 수 있다.

회전 버킷형 장 토포로지를 플라즈마에 부과하기 위한 장치(80)의 도식적 그림이 도 6에 나타나 있다. 장치(80)는 그 챔버(14) 둘레에 설치된 코일자석들의 수를 제외하고 장치(12)와 동일하다. 두 개의 실시예(12, 80) 사이의 동일한 구조는 동일한 참조번호로 동일하며, 더 설명하지 않는다. 챔버(14)의 둘레에 설치된 코일자석의 수는 자석시스템에 의해 발생된 자기장의 레졸루션(Resolution)을 결정한다. 즉, 챔버 둘레에 설치된 코일자석의 수가 많으면 많을수록, 보다 “세밀한 (Finely)”버킷형 장 토포로지가 챔버 내벽을 뒤덮는다. “주변(Peripheral) ”자기장(즉, 벽에 인접한 자기장 부분)을 보다 잘 제어하기 위해, 상대적으로 작은 코일의 상대적으로 많은 수가 장치(80)의 챔버(14)의 둘레에 설치된다. 세밀한 레졸루션 장이 요구될 때, 인접한 코일자석(51)의 내부 끝단은 도 6에 나타난 바와 같이 서로 거의 맞닿는다. 장치(80)가 장치(12)에 비하여 챔버주위에 설치된 코일자석(51)의 수의 두 배를 가지고 있기 때문에, 예를 들면 장치(80)는 장치(12)를 사용하여 얻어진 버킷형 장 토포로지 보다 세밀한 레졸루션을 가진 버킷형 장 토포로지를 얻도록 작동될 수 있다. 사용되는 코일의 수는 요구되는 장의 레졸루션에 의존한다. 일반적으로 자석의 수가 많을수록, 장 레졸루션(Field resolution)은 보다 세밀해진다.

로브길이는 한 쌍, 3개 등의 자석을 작동시킴에 의해 증가될 수 있다. 즉, 전자석(51)이 “쌍(Pairs)”으로 동작하여 버킷형 장 토포로지를 발생할 때, 각각의 경우에 코일(51A와 B)내의 전류의 크기와 방향은 서로 동일하다. 비슷하게 코일(51C와 D)내의 전류의 크기와 방향은 서로 동일하다. 그리하여 코일(51A와 B(또한 코일 51C와 D 등등))은 하나의 코일로서 효과적으로 기능한다. 버킷형 장 토포로지의 로브가 챔버내로 보다 길게 연장될수록, 플라즈마는 플라즈마 챔버(14)의 중심으로 “압박하여(Squeezed)”, 플라즈마 밀도와 반응속도를 증가시킨다.

장치(80)는 또한 도 3에 도시된 비회전 버킷형 장 토포로지와 같은 레졸루션을 가지지만, 플라즈마를 보다 균일하게 “압박하는(Squeezed, 도 3의 자기장 토포로지에 비하여)”경향이 있는 일련의 중첩하는 로브패턴을 발생하는 “회전 (Rotating)”하거나 진동하는 버킷형 장 토포로지를 발생하도록 작동(예를 들면, 도 5의 회로(76)를 사용하여) 될 수 있다. 아래에서 설명될 예로든 방법에 따라발생된 버킷형 장 토포로지는 모든 시간동안 최소한 어떤 영역도 크기가 제로가 아닌 순간적인 장 강도를 가지기 때문에 또한 바람직하다. 즉, 부과된 장은 항상 매 순간 처리챔버의 각 영역에서 크기가 제로가 아니다. 진동하거나 회전 버킷형 장은 또한 자기장 라인이 항상 같은 장소(또는 장소들)에서 처리챔버의 벽(또는 벽들)에 충돌하는 것을 방지할 수 있기 때문에 바람직하다. 만약 버킷형 자기장 라인이 회전하지 않아 벽에, 예를 들면 같은 장소에 충돌하면, 이것은 플라즈마 입자가 이러한 위치에서 벽 물질의 붕괴(Degradation)를 야기할 수 있는 벽 내부를 향하는 장 라인을 따라 배향되도록 한다. 이러한 정지된 버킷형 자기장으로부터 벽 물질의 국부적인 붕괴는, 예를 들면 인접한 로브로부터의 장 라인이 같이 챔버 벽(14)에 들어가는 로브들 사이의 장소에 일어날 수 있다. 그리하여, 부과된 버킷형 자기장이 정지되도록, 진동하도록, 또는 회전하도록 형성될 수 있는 동안, 정지된 버킷형(또는 다른 형태)의 자기장을 오랜 시간동안 플라즈마에 부과하는 것은, 이것이 처리챔버의 벽에 국부적인 손상을 야기할 수 있기 때문에 바람직하지 않을 것이라고 이해될 수 있다. 도 6은 장치(80)가 회전 버킷형 장 토포로지를 발생하도록 작동될 때, 장치(80)내의 전류와 자기장의 순간적인 도시를 나타낸다. 도 7은 예로서 회전 버킷형 장 토포로지가 형성되는 동안 4개의 코일 자석(51)을 통하여 흐르는 전류의 크기의 도식적인 표현을 나타낸다. 장치(80)내의 회전 버킷형 장 토포로지는 본질적으로 장치(12)를 사용하여 부과된 것과 같은 장 레졸루션을 가진다.

코일자석들(51A-X)은 본질적으로 각각이 다른 자석시스템에 독립적으로 버킷형 장 토포로지를 제공하는 2개의 분리된 자석시스템으로 작동된다. 제 1의 자석시스템은 (51A, 51C, 51E, 51G, 51I, 51K, 51M, 51O, 51Q, 51S, 51U 및 51W)를 포함하고, 제 2의 자석시스템은 남은 코일자석들(51)을 포함한다. 도 7의 그래프는 코일자석(51A-D)를 통해 흐르는 전류를 나타낸다. 인접한 코일자석(예를 들면, 51A와 51B)에서의 전류파형은 서로 90도 위상차를 가지는 것을 알 수 있다. 서로 다른 코일자석(예를 들면, 코일자석 51A와 51C)에서의 전류는 서로 180도 위상차를 가진다.

도 6은 시간(=t_x)에서 발생하는 자기장 라인을 나타낸다. 시간(t_x)은 또한 도 7의 그래프에도 나타나 있다. 시간(t_x)에서, 코일자석의 한 세트(51B와 51D을 포함하는 세트) 각각은 최대의 전류를 가지고, 다른 코일자석 셋(51A와 51C 를 포함하는 세트)은 각각 크기가 제로인 전류를 가진다. 각 셋(예를 들면, 51B와 51D)에서 인접한 코일은 도 6에서 반대 방향의 전류방향 화살표와 도 7의 그래프에 의해 지시된 것처럼 반대 방향의 전류를 가진다. 도 7로부터 각 전류파형은 정현파인 것을 알 수 있다. 도 7의 그래프로부터 또한 회전(또는 진동하는) 버킷형 장 토포로지에 의해 발생된 자기장은, 임의의 순간에서 전류는 모든 코일자석(51A-X)에서 제로가 아니기 때문에, 플라즈마 처리동작 중에 어느 순간에서도 소멸하지 않는다.

장치(80)의 구조와 동작은 단지 예이다. 예를 들면, 3개 이상의 회전 자기장 토포로지를 발생하기 위한 3개 이상의 독립적인 자석시스템을 포함하는 장치를구현하는 것을 고려할 수 있다.

하나 이상의 자기장 토포로지는 특정한 피처리체(예를 들면 반도체와 같은)의 처리품질과 수율의 처리중에 플라즈마에 부과될 수 있다. 예를 들면, 선택된 자기장 토포로지는 패턴이 반도체물질의 웨이퍼의 표면에서 에칭되는 에칭중(또는 대안으로서, 증착중)에 플라즈마에 부과될 수 있다. 임의의 파형발생기와 코일자석(51)의 시스템이 자기장을 발생하도록 사용될 수 있고, 임의의 파형발생기가 제어시스템(60)에 의해 제어될 수 있기 때문에, 제조자는 특정의 반도체물질과 특정의 반도체 에칭(또는 증착)용도용으로 적절한 자기장 토포로지(또는 자기장 토포로지들)를 선택할 수 있다. 특정의 용도에 대한 자기장 토포로지의 최적의 조합을 결정함을 실험적으로 수행하였다. 즉, 특정의 전류파형이 특정 형태의 웨이퍼의 처리 중에 하나 이상의 자석시스템의 선택된 코일자석에 공급되어, 그 결과가 검사될 수 있다. 에칭/증착의 결과물의 품질은 에칭/증착공정에 사용된 자기장 토포로지의 관점에서 상관되고 검사될 수 있다. 예를 들면, 피처리체에 손상이 발생하거나, 처리결과가 균일하지 않으면, 코일자석(51)에 공급된 전류파형의 분포가 변경되어(제어시스템(60)을 재 프로그램하여), 예를 들어 플라즈마에 부과된 자기장 토포로지의 토포로지(또는 토포로지들), 강도, 구비, 주기 등등을 변경할 수 있다.

반도체가 플라즈마 챔버에서 처리될 때, 반도체는 플라즈마에서의 전자의 불균일한 농도(고농도 또는 저농도 영역중 어느 하나)에 의한 손상에 민감하다. 플라즈마의 농도의 불균일함에 기인한 손상의 대부분은 처리동작의 끝 무렵에서 발생한다. 2 이상의 자기장 토포로지들은 플라즈마 불균일성으로부터 발생할 수 있는손상을 완화시키기 위하여 피처리체(반도체와 같은)의 처리중에 사용될 수 있다. 제 1 의 처리동작 중 피처리체가 플라즈마 밀도 불균일성으로 인한 손상에 대하여 상대적으로 덜 민감할 때, 하나 이상의 버킷형 장 토포로지들은 플라즈마 밀도를 증가시키기 위해 플라즈마에 부과되어, 처리속도를 증가시킬 수 있다. 그러므로, 처리동작의 초기에 플라즈마 밀도를 증가시킴에 의해, 물질은, 예를 들면 피처리체로부터 보다 빨리 에칭될 수 있고, 그리고 나서 공정의 끝 무렵에서, 그러한 빠른 처리속도로 동작될 위험이 있을 때, 또 다른 자기장 또는 장들은 처리챔버에 부과되어 처리동작의 마지막 중요단계에서 플라즈마의 불균일성을 개선할 수 있다. 또 다른 예로서, 상대적으로 큰 로브들을 가지는 버킷형 장 토포로지는 처리의 초기단계에서 플라즈마에 부과될 수 있고, 그리고 나서 상대적으로 적은 로브들을 가지는 버킷형 장 토포로지가 플라즈마에 부과될 수 있다. 처리동작중에 버킷형 장 토포로지의 로브들의 사이즈를 감소시킴(단계별로 또는 연속적인 시간동안)에 의해, 플라즈마 밀도는 처리가 일어날 때 점차 감소될 수 있다. 플라즈마 처리의 마지막 중요한 단계중에, 구부러진 장 라인들을 가지는 회전 횡단형 장 토포로지가 처리의 마지막 단계중에 플라즈마 불균일성을 증가시키기 위해 플라즈마에 부과된다.

국부화된 불균일성은, 예를 들면 불균일한 가스 주입, 플라즈마에 인가된 불균일한 RF여기 장, 플라즈마 챔버에 불균일한 펌핑 등등을 포함하여 수많은 알려진 이유로 플라즈마에서 발생한다. 각 코일자석이 독립적인 임의의 파형에 의해 구동될 수 있기 때문에, 제어기는 플라즈마의 국부적 불균일을 보상하기 위하여 자석 열에 전송된 전류의 분포를 조절할 수 있도록 프로그램될 수 있다. 그리하여, 제어기는 플라즈마에서 발생하는 밀도 불균일성을 제공하는 회전 장을 발생하도록 프로그램될 수 있다.

플라즈마 챔버의 전극이 각각 관련 전압원에 의해 구동되는 것으로 설명되는 동안, 각 전극이 관련된 전압원에 의해 구동되어야 한다는 것을 의미하지는 않는다는 것이 이해될 것이다. 그리하여, 예를 들면 시스템(10)의 전극(18, 20)의 하나 또는 다른 쌍이 처리중에 접지레벨이나 다른 정지된(즉, 변하지 않는) 전압레벨로 일정하게 하는 것이 가능하다.

본 발명의 많은 특징과 장점은 상세한 설명으로부터 분명하며, 첨부된 청구항이 본 발명의 진정한 사상과 범위에 따른 설명된 방법의 특징과 장점 모두를 포함하도록 의도된다. 더욱, 수많은 수정과 변형이 쉽게 본 기술분야의 통상의 당업자에게 자명할 것이므로, 본 발명은 도시되거나 설명된 구성과 동작만으로 제한하는 것이 의도되지 않는다. 더욱, 원래 복잡한 반도체분야에서 사용되는 관련된 장치와 방법과 같이, 본 발명의 방법과 장치는 종종 동작파라미터의 적절한 값을 실험적으로 결정하거나, 주어진 용도에 가장 적절한 설계에 도달하도록 컴퓨터 시뮬레이션을 행함에 의해 가장 잘 실현될 수 있다. 따라서, 모든 적절한 수정과 균등물이 본 발명의 사상과 범위내에 들어가는 것으로 고려되어야 한다.

Claims

플라즈마 처리동작 중에 플라즈마 챔버 주변둘레에 설치된 전자석의 열을 포함하는 플라즈마 처리장치의 플라즈마 챔버내의 처리가스로부터 유도된 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법으로서:

챔버 내의 처리가스로부터 플라즈마를 발생하고, 플라즈마 입자들이 피처리체에 충돌하도록 하는 단계와;

상기 전자석에 대한 전류신호의 분포를 선택하는 단계; 및,

플라즈마 처리동작중 플라즈마에 하나 이상의 자기장 토포로지를 부과하기 위해 상기 전자석에 각각의 상기 선택된 분포를 인가하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 자기장 토포로지가 비회전 자기장 토포로지인 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 자기장 토포로지가 회전 자기장 토포로지인 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 3 항에 있어서, 적어도 하나의 회전 자기장 토포로지는 상기 적어도 하나의 회전 자기장 토포로지가 상기 플라즈마에 부과되는 동안, 상기 플라즈마의 플라즈마 밀도상의 불균일성을 보정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 4 항에 있어서, 적어도 하나의 회전 자기장 토포로지는 횡단형 장 토포로지인 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 5 항에 있어서, 횡단형 장 토포로지의 자기장 라인은 비선형(Non-linear)인 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 2 항에 있어서, 적어도 하나의 비회전 자기장 토포로지는 버킷형 장 토포로지인 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 자기장 토포로지는 횡단형 장 토포로지와 버킷형 장 토포로지를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 인가하는 단계는 버킷형 장 토포로지가 제 1 의 플라즈마 처리동작 중에 부과되고, 횡단형 장 토포로지가 제 2 의 플라즈마 처리동작 중에 부과되도록 전류신호를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 9 항에 있어서, 복수의 버킷형 장 토포로지가 제 1 의 플라즈마 처리동작 중에 소정의 속도로 플라즈마 밀도를 감소시키기 위해 플라즈마에 부과되는 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 10 항에 있어서, 횡단형 장 토포로지의 자기장 라인이 비선형인 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 횡단형 장 토포로지는 상기 플라즈마의 불균일성을 보정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 자기장 토포로지는 처리 중에 각배향 (Angular orientation)을 변경하는 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 13 항에 있어서, 처리 중 각배향(Angular Orientation)을 변경하는 각 상기 적어도 하나의 자기장 토포로지는 회전에 의해 각배향을 변경하는 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
플라즈마 처리동작 중에 플라즈마 챔버 주변둘레에 설치된 전자석의 열을 포함하는 플라즈마 처리장치의 플라즈마 챔버내의 처리가스로부터 유도된 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법으로서:

챔버 내의 처리가스로부터 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마 입자가 피처리체에 충돌하도록 하는 단계와;

플라즈마 처리동작 중에 상기 전자석이 플라즈마에 회전 버킷형 자기장 토포로지를 부과하도록 상기 전자석에 전류신호의 분포를 공급하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
재 15 항에 있어서, 상기 전자석 열이 제 1 의 전자석시스템과 제 2 의 전자석시스템으로 구성되고, 상기 각 시스템의 전자석은 다른 시스템의 한 쌍의 전자석 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
제 16 항에 있어서, 적어도 하나의 전자석시스템에서의 상기 전류신호는 상기 장 회전 중의 각 순간에 있어서 크기가 제로가 아닌 것을 특징으로 하는 플라즈마로 피처리체를 처리하는 방법.
플라즈마를 지지하기 위해 내부영역을 포함하는 플라즈마 챔버와;

플라즈마 발생원과;

플라즈마 챔버의 내부영역과 유체적으로 연통하는 진공시스템과;

플라즈마 챔버의 내부영역과 유체적으로 연통하는 가스공급시스템과;

플라즈마 챔버 주변둘레에 설치되며, 플라즈마 챔버의 축으로부터 방사상으로 연장된 축을 가지는 복수의 코일자석과;

각각이 복수의 코일자석 중 관련된 하나와 전기적으로 도통하는 복수의 임의의 파형발생기 및;

플라즈마 처리동작 중 코일자석이 플라즈마에 자기장 토포로지를 부과하도록 임의의 파형발생기를 동작시키도록 구성되며, 가스공급시스템, 진공시스템, 냉각시스템 및 복수의 임의의 파형발생기와 전기적으로 도통하는 제어시스템으로 구성된 것을 특징으로 하는 피체리체를 처리하는 플라즈마 처리장치.
제 18 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생원은 챔버내에 설치된 하나 이상의 전극조립체와, 각각의 RF전원이 관련 전극조립체에 전기적으로 결합된 하나 이상의 RF전원을 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 피체리체를 처리하는 플라즈마 처리장치.
제 19 항에 있어서, 각각의 코일자석은 공심코일(Air coil)인 것을 특징으로 하는 피체리체를 처리하는 플라즈마 처리장치.
제 19 항에 있어서, 각각의 코일자석은 자기투과물질의 코어를 가지는 것을 특징으로 하는 피체리체를 처리하는 플라즈마 처리장치.
제 21 항에 있어서, 각각의 코일자석과 각각의 코어가 플럭스 도전성 구조체와 자속이 연통하는 상기 코일자석 열의 관련된 주변에 설치된 외부플럭스 도전성 구조체를 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 피체리체를 처리하는 플라즈마 처리장치.
제 22 항에 있어서, 상기 플럭스 도전성 구조체는 고리형의 벽 구조체인 것을 특징으로 하는 피체리체를 처리하는 플라즈마 처리장치.
제 23 항에 있어서, 상기 고리형의 벽 구조체는 자기투과물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 피체리체를 처리하는 플라즈마 처리장치.
제 24 항에 있어서, 각각의 코어는 고리형의 벽 구조체에 설치된 것을 특징으로 하는 피체리체를 처리하는 플라즈마 처리장치.
제 18 항에 있어서, 복수의 임의의 파형발생기 각각이 복수의 증폭기들 중의 관련된 하나를 통하여 복수의 코일자석 중 관련된 하나와 전기적으로 결합된 것을 특징으로 하는 피체리체를 처리하는 플라즈마 처리장치.