KR20050085729A - 용량성 결합 플라즈마를 증진 및 국소화하는 방법, 장치 및자석 조립체 - Google Patents

용량성 결합 플라즈마를 증진 및 국소화하는 방법, 장치 및자석 조립체 Download PDF

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Abstract

자기 증진 플라즈마는, 반도체 웨이퍼 처리 장치(10)의 진공 처리실(11)에서 무선 주파수(RF) 바이어스된 웨이퍼 지지 전극(24)에 인접한 영구 자석 조립체(30)에 의해 생성된다. 환상형 주변 영역(24b)은 처리되는 웨이퍼(15)의 주변에서 웨이퍼 지지체 상에 제공된다. 다수의 자석 링(33-35)을 이용하는 자석 배치는 플라즈마가 웨이퍼로부터 떨어져 생성되는 주변 영역 위에 자기 터널을 형성한다. 자기장은 환상형 주변 영역 위에서 기판 지지 표면과 평행하지만, 일반적으로 웨이퍼로부터 격리되는 성분을 갖는다. 바람직하게는, 자기장은 주변 영역 내의 지지 표면과 평행한 평평한 부분을 갖는다. 플라즈마는 웨이퍼 표면에 걸친 주변 영역으로부터 확산에 의해 전파한다. 자석은 처리되는 기판에 인접하여 플라즈마 균일도를 최적화하도록 조종될 수 있다.

Description

용량성 결합 플라즈마를 증진 및 국소화하는 방법, 장치 및 자석 조립체{METHOD, APPARATUS AND MAGNET ASSEMBLY FOR ENHANCING AND LOCALIZING A CAPACITIVELY COUPLED PLASMA}
본 발명은 기판, 특히 반도체 웨이퍼 기판의 플라즈마 처리와, 이와 같은 처리 시에, 플라즈마, 특히 용량성 결합 플라즈마의 생성, 증진 및 제어에 관한 것이다.
미국을 위해, 이 출원은, 2002년 12월 20일자롤 출원된 미국 특허 출원 제10,324,213호의 연속 출원이며, 이는 여기서 참조로 포함된다.
플라즈마 에칭, 이온화 물리적 증착(iPVD) 및 플라즈마 증진형 화학적 증착(PECVD)과 같은 프로세스에서 반도체의 제조 시에 플라즈마가 이용된다. 이와 같은 응용에 대해, 가스의 분자를 반응성 자유 라디칼(radical) 및 원자로 해리(dissociate)하고, 가스의 분자, 라디칼 및 이온을 보다 고 전자 상태로 여기하며, 반응성 및 불활성 가스의 분자 및 원자를 이온화하여, 이온을 기판의 표면에 수직인 궤적 및 기판으로 촉진하기 위해 진공실에서의 처리 가스에 에너지를 용량성 결합함으로써, 플라즈마가 종종 생성된다.
PECVD 플라즈마 처리 응용에서, 원하는 박막이 기판 상에 성장될 수 있도록 처리 가스의 분자를 반응성 자유 라디칼로 해리 및 여기하기 위해 용량성 결합이 이용될 수 있다. 플라즈마 처리 응용에서, 반응성 이온 에칭(RIE)으로서 공지된 프로세스에서 반응성 원자 또는 라디칼을 이온화하거나, 보통 스퍼터 에칭으로 지칭되는 프로세스에서 불활성 가스의 원자를 이온화함으로써, 기판으로부터 재료를 제거하도록 처리 가스를 활성화하기 위해 플라즈마의 용량성 결합이 이용될 수 있다. iPVD에서, 용량성 결합 플라즈마(CCP)는, 1차 플라즈마원으로서, 피복 재료의 이온을 생성하기 위해 이용될 수 있거나, 기판에서 피복 재료의 이온의 선속을 평행화(collimate)하거나 불활성 가스 원자를 이온화하며, 및/또는 증착 후 스퍼터 에칭 단계에서 이온을 기판으로 촉진시키기 위해 이용될 수 있다.
간단한 CCP 처리 응용은 무선 주파수(RF) 전력에 의해 바이어스되는 전극 상에 기판을 배치하는 것을 포함한다. 전극 및 기판은 반대 전극 역할을 하는 접지된 진공실 내에 동봉된다. 이런 배치는, 충분한 플라즈마 밀도를 생성하여 프로세스를 효율적으로 실행하기 위해 고 및 종종 초과 RF 전압을 필요로 한다. 이와 같은 고 전압은 집적 회로의 소자를 손상시킬 뿐만 아니라 진공실 내에서 아싱(arcing)을 유발시킬 수도 있다. 또한, 이와 같은 시스템에 의하면, 기판 상의 플라즈마 균일도 및 후속 에칭 또는 증착 균일도가 예측될 수 없고, 종종 불만족스럽다. 통상적으로, 차폐물의 형상, 가스 분사 포트의 위치 및 다른 진공실 특징물(features)과 같은 처리 환경의 상세 사항에 따라 변화한다. 또한, 배타적으로 전극으로서 정교한 기판을 이용함으로써, 보통 과도한 기판 온도가 발생된다.
상술한 CCP의 한계를 극복하기 위한 시도는 기판 지지 전극 근처의 자기 인핸스먼트(magnetic enhancement)의 사용을 포함한다. 이 인핸스먼트는, 전극 표면 근처의 전자가 행하기 쉬운대로 전극의 평면에서 떨어져 이동하는 대신에 그 평면과 나란히 사이클로이드 궤도로 이동시키도록 하기 위해 RF 바이어스된 기판 지지체와 평행하게 지향된 적당한 크기의 자기장을 이용하여 생성될 수 있다. 결과로서, 플라즈마 내의 전자는, 진공실의 벽으로 상실되기 전에, RF 플라즈마 외장(sheath)과 여러번 상호 작용한다. 자기장이 폐쇄 루프를 형성하면, 전자는 자기장으로부터 출구 고정점을 갖지 않으며, 자기장 아래에서 잠재적으로 무한정 트랩(trap)된다. 전극 표면 근처의 전자의 트랩핑에 의해, RF 외장 전위의 볼트마다 전자로 전달되는 보다 상당량의 에너지가 생성된다. 그래서, 소정의 플라즈마 밀도를 획득하기 위해 보다 작은 전압이 요구된다.
종래 기술의 집적 회로의 플라즈마 처리 시의 자기 인핸스먼트의 주요 결점은, 기판의 비균일 충전 효과에 의해 소자가 손상을 받는다는 것이다. 절연된 기판 표면을 따른 비균일 충전 분배에 의해, 기판 상의 소자에 전압 기울기가 생성되어, 전압 항복이 일어날 수 있다. 이와 같은 비균일 충전 분배는, 기판의 표면에 걸친 현저한 수직 입사각에서 기판의 표면과 교차하는 자속선에 의해 유발될 수 있다.
종래 기술에서 기판 지지체에서의 자기 인핸스먼트의 일례는 미국 특허 제5,449,977호에 기술되어 있다. 이런 배치는, 기판의 표면과 평행한 자기장선을 생성하고, 사이클로이드 영역이라 하는 기판 지지체의 국소화 영역 상에 사이클로이드 궤도를 유도하도록 행한다. 생성된 비균일 플라즈마는, 웨이퍼의 처리 중에 이 배치를 회전시킴으로써 시간 평균 점에서 축방향 대칭이도록 형성될 수 있다. 이런 기법의 주요 결점은, 고가의 복잡한 회전 하드웨어가 요구된다는 것이다.
따라서, 플라즈마 처리를 위해 반도체 웨이퍼 기판에 인접한 실질적 균일 저전압 플라즈마의 유지를 위한 방법 및 장치의 필요성이 요구된다.
도 1은 기판 지지체에서 플라즈마의 자기 인핸스먼트를 채용한 종래 기술의 웨이퍼 처리실의 단면도이다.
도 2는 기판 지지 표면 뒤의 자석 장치를 이용하여 본 발명의 한 실시예에 따라 기판 지지체에서 플라즈마의 자기 인핸스먼트를 채용한 웨이퍼 처리실의 단면도이다.
도 3은 기판 지지 표면 뒤의 자석 장치를 이용하여 본 발명의 다른 실시예에 따라 기판 지지체에서 플라즈마의 자기 인핸스먼트를 채용한 도 2와 유사한 웨이퍼 처리실의 단면도이다.
도 4는, 기판 지지 표면과 대향하고, 처리실의 외부의 자석 장치를 이용하여 본 발명의 한 실시예에 따라 기판 지지체에서 플라즈마의 자기 인핸스먼트를 채용한 도 2 및 3과 유사한 웨이퍼 처리실의 단면도이다.
도 5는, 기판 지지 표면과 대향하고, 처리실의 외부의 자석 장치를 이용하여 본 발명의 다른 실시예에 따라 기판 지지체에서 플라즈마의 자기 인핸스먼트를 채용한 도 4와 유사한 웨이퍼 처리실의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 기판 지지체를 채용한 도 2와 유사한 웨이퍼 처리실의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 기판 지지체를 채용한 도 2와 유사한 웨이퍼 처리실의 단면도이다.
본 발명의 목적은, 특히 반도체 웨이퍼의 제조를 위한 진공 플라즈마 프로세스에서, 처리 중에 기판의 표면에 저 전압 플라즈마의 균일한 분배를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 더욱 특정한 목적은, 웨이퍼에 극소 전하 분배 비균일성을 생성시켜 웨이퍼 손상을 회피하도록 처리되는 웨이퍼의 표면에 저 전압의 고밀도 플라즈마를 분배하는 방법, 플라즈마원 및 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 다양한 반도체 제조 공정에 유용하지만, PECVD, iPVD, RIE 및 스퍼터 에칭으로 제한되지 않는 웨이퍼의 표면에 자기 증진 플라즈마를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 원리에 따르면, 플라즈마가 웨이퍼에 걸쳐 내부로 확산하는 환상형 주변 영역에 플라즈마를 형성하기 위해 웨이퍼 지지체의 중심 영역 상에 지지되는 웨이퍼를 둘러싸는 웨이퍼 지지체의 환상형 주변 영역 주변의 환상형 자기 터널에 RF 에너지를 용량성 결합하도록 동작하는 자기 증진 또는 마그네트론 플라즈마원이 제공된다. 이 터널은, 주변 영역에 인접하여 구성되고, 웨이퍼가 지지되는 중심 영역으로부터 떨어진 자석에 의해 생성된다. 이 자석은, 일반적으로 환상형 주변 영역 위의 지지체의 표면과 평행하거나, 이 표면과 평행한 실질적 성분을 가진 자기장을 생성한다. 이 자기장은 또한 일반적으로 중심 영역의 중심에 있는 지지체와 수직이고, 일반적으로 중심 영역에 있는 지지체로부터 격리되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 진공실을 가진 플라즈마 처리 장치는, 중심 웨이퍼 지지 표면 및, 중심 웨이퍼 지지 표면을 둘러싸는 환상형 주변 표면을 가진 진공실 내의 웨이퍼 지지체를 구비한다. RF 생성기는 웨이퍼 지지체에 결합된다. 환상형 영구 자석 조립체는 웨이퍼 지지체의 환상형 주변 표면에 인접하여 제공된다. 이 조립체는 2개 이상의 링 형상의 자극을 가지며, 상기 환상형 주변 표면에 인접하고, 중심 웨이퍼 지지 표면을 둘러싸는 환상형 자기 터널을 형성하여, 중심 웨이퍼 지지 표면 상의 웨이퍼로부터 떨어져 터널 내에 전자를 형성하는 플라즈마를 트랩하도록 구성된다. 플라즈마는 터널 내에 형성하여, 중심 웨이퍼 지지 표면 상에 지지되는 웨이퍼의 표면 위의 터널로부터 내부로 확산한다.
본 발명의 어떤 실시예에 따르면, 환상형 영구 자석 조립체는, 웨이퍼 지지체의 환상형 주변 표면 뒤에 배치되어, 지지체의 표면를 통해 자극으로부터 아싱한(arcing) 자기장을 가진 자기 터널을 생성시킨다. 선택적인 실시예에서, 환상형 영구 자석 조립체는, 웨이퍼 지지체의 환상형 주변 표면과 대향하여 배치되고, 그로부터 이격되어, 자극으로부터 아싱한 자기장을 가진 자기 터널을 지지체의 표면을 향해 및 그를 통해 생성시킨다. 바람직하게는, 환상형 영구 자석 조립체는, 자기장이 일반적으로 중심 영역에서의 지지체로부터 격리되도록, 일반적으로 환상형 주변 표면과 평행하고, 중심 영역에서의 웨이퍼 지지 표면과 수직인 생성된 자속선을 포함하는 웨이퍼 지지체의 표면 위에 생성된 자기장을 생성시키도록 구성된다.
본 발명의 어떤 실시예에서, 환상형 영구 자석 조립체는, 고 투자율 재료, 외부 환상형 자석 링 및 내부 환상형 자석 링을 포함하며, 이 링들은 고 투자율 재료와 접촉하거나 근접하는 대향 극을 갖는다.
내부 및 외부 환상형 자석 링은 이들의 극축이 웨이퍼 지지체의 표면에 수직하고, 대향하여 지향된다. 선택적으로, 외부 환상형 자석 링은 웨이퍼 지지체의 표면에 수직한 극축을 가지며, 이의 극은 웨이퍼 지지체의 환상형 주변 표면에 대면하지만, 내부 환상형 자석 링은 웨이퍼 지지체의 표면에 평행한 극축을 가지며, 이의 대응하는 극은 중심 웨이퍼 지지 표면으로부터 반경 방향으로 떨어져 대면한다. 환상형 영구 자석 조립체는, 바람직하게는, 또한 웨이퍼 지지체의 표면에 평행한 극축을 가진 중간 자석 링을 가지며, 그의 외부로 대면하는 극은 지지체에 대면하는 외부 링의 극과 대향한다.
환상형 영구 자석 조립체는, 바람직하게는, 지지체 상에 웨이퍼의 주변의 외부에 반경 방향으로 위치한 환상형 주변 표면의 적어도 일부분 위에 일반적으로 평평한 자기장을 생성하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 웨이퍼 지지체는 다수의 환상형 영역을 포함할 수 있고, 이 영역은 그들 간의 환상형 갭 또는 전기 절연체에 의해 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 어떠한 중심 또는 환상형 영역은 자석을 포함할 수 있거나 포함할 수 없으며, 어떠한 중심 또는 환상형 영역은 RF 생성기 또는 DC 전원과 같은 바이어스 에너지원에 개별적으로 접속될 수 있거나 접속될 수 없다.
본 발명의 이들 및 다른 목적 및 이점은 도면에 대한 아래의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1의 종래 기술의 플라즈마 처리 장치에서, 플라즈마 처리실(11)은, 처리실 벽(12)을 통한 단면도로 도시되고, 처리를 위한 반도체 웨이퍼(15)가 중심에 설치되어 있는 기판 지지체(14)의 기판 지지 표면(13)에 대면해 있다. 처리실(11)의 외부에 있을 수 있는 자석 구조체(19)는 일반적으로 기판 지지 표면(13)과 평행한 자기장(16)을 생성시킨다. 지지체(14)에 결합된 (도시되지 않은) RF 생성기는 처리실(11) 내에서 RF 에너지를 가스에 용량성 결합하여 플라즈마를 에너자이즈(energize)한다. 플라즈마는, 전자의 사이클로이드 궤도가 자기장(16)의 존재 시에 RF 에너지에 의해 유도되는 사이클로이드 영역(17)에 생성되는 경향이 있다. 플라즈마는 축방향으로 비대칭적이고, 또한 비균일하다. 이와 같은 장치(10)에서, 플라즈마는, 시간 평균 점에서, 고가의 복잡한 회전 하드웨어에 의해 회전하도록 형성되는 자석 배치를 이용하여 축방향 대칭이도록 자주 형성된다.
도 2는 진공 처리실(21) 내에서 자기 증진형 플라즈마원(22)을 가진 플라즈마 처리 장치(20)를 도시한 것이다. 플라즈마원(22)은, 지지 표면(28) 상에 처리하기 위한 반도체 웨이퍼(25)를 지지하는 것으로 도시되어 있는 반도체 웨이퍼의 기판 지지체(24) 내에 부분적으로 설치된다. 기판 지지 표면(28)은 이와 동심이고, 웨이퍼(25)가 지지되는 중심 표면 영역(38) 및, 중심 표면 영역(38)을 둘러싸고, 이 영역(38)과 동심인 환상형 주변 표면 영역(39)을 갖는다. 지지체(24)와 접지된 처리실 벽(27) 사이에 접속되는 RF 생성기(26)는 RF 에너지를 기판 지지체(24)에 결합하여, 지지체(24)가 플라즈마에 대해 부 DC 바이어스를 생성시키도록 한다. 중심 영역(38) 및 환상형 영역은, 서로 접속되거나 근접하여 설치되는 2개의 별개의 피스(piece)일 수 있다. 2개의 별개의 피스는, 중심 영역(38)을 가진 원형 중심 피스(24a) 및, 환상형 주변 표면 영역(39)을 가진 둘러싼 환상형 피스(24b)를 포함한다. 이와 같은 2개의 부분의 구성은, 기판 뿐만 아니라 마그네트론 방전을 통해 전력이 결합되도록 임피던스 정합을 용이하게 한다.
플라즈마원(22)의 자기 인핸스먼트는, 지지체(24)의 웨이퍼 지지 표면(28)의 환상형 주변 영역(39) 뒤의 기판 지지체(24)에 배치된 환상형 영구 자석 조립체(30)에 의해 제공된다. 이 환상형 영구 자석 조립체(30)는, 사실상, 연속적 환상형 링이 아니라, 자석을 가지고 교호(alternate)하고, 자석을 가지지 않고 교호하는 다수의 세그먼트로 분할(break)되는 환상형 링이며, 이 링은 플라즈마가 웨이퍼로 더욱 쉽게 확산하도록 한다. 연강(mild steel)과 같은 고 투자율 재료(31)의 원형 피스는, 내부 링(33), 외부 링(35) 및 중간 링(34)을 포함하는 다수의 환상형 자석 링과 인터페이스하도록 구성되는 환상형 림(rim) 부분(32)을 갖는다. 내부 링(33)은 반경 방향으로 표면(28)과 평행한 극 N/S 축으로 지향되지만, 외부 링(35)은 표면(28)에 수직인 극 N/S 축으로 지향된다. 표면(28)에 가장 근접한 자석(35)의 극은 지지체(24)의 중심에 대면하는 자석(33)의 극과 극성이 반대이다. 자기 재료(31)의 피스는, 각 자석(33-35)의 극축이 그것과 수직이도록 구성된다. 재료(31)는, 자석 링(33 및 35) 간에 자기 회로를 설치하여, 자속선(41)이 각각의 자석(33 및 35)의 대향극으로부터 처리실(11) 내의 처리 공간으로 투사하는 자기장을 생성시킨다. 이들 자속선(41)은 표면(28)과 평행한 성분을 가지지만, 그 표면 위에 있다.
중간 자석 링(34)은, 재료(31)에 의해 자석 링(33 및 35) 간에 구성되고 배치되어, 자석 링(33 및 35)로부터 자속선을 전환(divert)하여, 일반적으로 표면(28)과 평행하고 평평한 생성된 자속선(42)를 생성시킨다. 중간 자석 링(34)의 극축은 표면(28)과 평행하고, 자석(33)의 극축과 대향한 지지체(24) 상에서 반경 방향으로 지향된다.
도 3은, 중간 자석 링(34)을 가지지 않은 자석 조립체(30a)를 가진 플라즈마원(22)과 유사한 플라즈마원(22a)을 가진 장치(20a)의 한 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예는 기판 지지체(24)의 표면(28)에 수직인 극축을 가진 내부 링(33a)을 갖는다. 자석 링(35 및 33a)은 동일 평면상의 외부 영역과 일반적으로 평평한 디스크의 형상인 고 투자율 재료(31a)에 의해 지지된다. 자석(33a 및 35)의 N/S 극축은 일반적으로 대향된다. 이들 자석은, 기판(28)과 평행한 성분을 갖지만, 선(42a)을 따라서만 표면(28)과 완전히 평행한 자속선(41a)과 지지체(24)의 주변 표면 영역(29) 위에서 아크(arc)를 이루는 자기장(40a)을 생성시킨다.
도 4는, 플라즈마원(22)과 유사하지만, 처리실(11)의 외부에 배치되는 자석 조립체(30b)를 가진 플라즈마원(22b)을 가진 장치(20b)의 한 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예는 기판 지지체(24)의 표면(28)에 수직인 극축을 가진 내부 링(33b)을 갖는다. 자석 링(33b, 34 및 35)은 일반적으로 평평한 디스크의 형상인 고 투자율 재료(31b)에 의해 지지된다. 자석(33a 및 35)의 N/S 극축은 일반적으로 대향된다. 이들 자석은, 기판(28)과 평행한 성분을 갖는 자속선(41b) 중에서 대향하는 처리실 벽으로부터의 주변 표면 영역(39)을 통해 아크를 이루는 자기장(40b)을 생성시킨다. 이 구성은, iPVD 처리 장치와는 달리, 처리실 벽에 또는 처리실(11)의 외부에 있는 자석 조립체의 설치를 위한 공간을 가지는 에칭 응용 및 다른 응용에 유용하다.
도 5는 플라즈마원(22a)의 자석 조립체와 유사하지만, 플라즈마원(22b)과 유사하게 외부에 배치되는 자석 조립체를 가진 플라즈마원(22c)을 갖는 장치(20c)의 한 실시예를 도시한 것이다.
도 6은 진공 처리실(21) 내의 플라즈마원(22d)을 가진 장치(20d)의 선택적인 실시예를 도시한 것이다. 플라즈마원(22d)은, 도 2와 유사하지만, 원형 중심 피스(24a)가 둘러싸인 환상형 피스(24b)로부터 갭(60)에 의해 전기적으로 분리되고, 전기 절연체를 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 반도체 웨이퍼의 기판 지지체(24) 내에 부분적으로 설치된다. 이와 같은 2개의 부분의 구성은 개별적으로 제어 가능한 바이어스 전압원(26a, 26b)을 구비한다. 다수의 RF 생성기가 도시되어 있지만, 이 생성기(26)의 어떤 것은 생략되거나 DC원으로 대체될 수 있다. 갭(60)의 반경은 지지 웨이퍼(25)의 반경 보다 다소 클 수 있다. 이 실시예 및 여기에 기술된 다른 실시예의 어떠한 것에 의해, 영역(24a, 24b)의 어떠한 영역내의 자석 조립체의 포함 또는 생략은 선택적인 것이다.
도 6에 도시된 지지체(24)에서, 중심 영역(24a) 및 환상형 주변 영역(24b)은, 서로 완전히 격리되고, 별개의 RF 생성기(26a 및 26b)와 무관하게 바이어스되는 것으로 도시되어 있다. 별개의 바이어싱 기법은 보다 복잡하지만, 이전에 기술된 기법 보다 까다롭지 않은 플라즈마 생성 방법이다. 이 실시예는, 특히 자기장과 특징물 바닥(feature bottom) 간의 장치의 손상, 트렌칭(trenching), 노칭(notching) 및 에칭 선택도가 관계할 시에 에칭 응용에 이용하는데 적합할 수 있다. 여기서 이점은, 플라즈마 밀도가 임의 고 전력에 의해 주변 영역(24b)을 구동함으로써 임의적으로 높게 형성될 수 있을 동안에, 기판(25)에 충돌하는 이온의 에너지가 테이블 바이어스 전력에 의해 제어될 수 있다는 것이다.
영역(24a, 24b) 중 어느 하나 상의 바이어스 전력은 제로 주파수(DC) 또는 무선 주파수(RF)일 수 있다. RF 전력의 경우에, 갭(60)의 격리부는 (도시되지 않은) 접지된 금속 차폐물 뿐만 아니라, 예컨대 세라믹 또는 진공과 같은 절연 매체로 구성될 수 있다. 접지된 금속 차폐물의 목적은, 한 영역에서 다른 영역으로의 RF 전력의 용량성 결합을 방지하여, 에칭 영역의 독립 바이어싱을 보존하기 위한 것이다. 접지된 금속 차폐물은, 너무 작아 플라즈마 방전을 수용할 수 없는 작은 갭 또는 암(dark) 공간에 의해 바이어스된 전극으로부터 분리된다.
도 7은 2개 이상의 영역(24a, 24b 및 24c)을 채용한 장치(20e)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 이들 영역은 개별적으로 바이어스된 기법을 이용한 것으로 도시되어 있다. 이 경우에, 2개의 환상형 주변 영역(24b 및 24c)이 있으며, 이들 영역의 각각은 생성기(26b 및 26c)로부터 RF 전력에 의해 개별적으로 바이어스된다. 영역(24b 및 24c) 간의 바이어싱은, 반드시 필요하지는 않지만, 푸시-풀 구성으로 변화될 수 있다. 이 타입의 배치는, 접지된 처리실이 유전체에 의해 코팅되어, 전극으로서 효율적으로 역할을 할 수 없을 경우에 유전 플라즈마 증진형 화학적 증착(PECVD)법에서 유리하다. 본 발명의 특정 실시예는 이와 같은 소정수의 환상형 주변 영역으로 구성될 수 있고, 각 영역은 DC 또는 RF 전력에 의해 바이어스될 수 있다.
상술한 것은 본 발명의 어떤 실시예에 대한 것이다. 당업자는, 각종 부가 및 수정이 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고 행해질 수 있음을 알 수 있다.

Claims (30)

  1. 용량성 결합 플라즈마의 증진 및 국소화 방법으로서,
    진공 처리실에서 웨이퍼 지지체의 주변에 환상형 자기 터널을 형성하여, 상기 지지체의 중심 영역 상에 지지된 웨이퍼의 외부 에지를 둘러싸는 단계 및,
    RF 에너지를 상기 터널에 용량성 결합하여, 실질적으로 상기 터널에 의해 형성되는 기판 지지체의 환상형 주변 영역 위에 플라즈마를 형성하는 단계로서, 이에 의해, 상기 환상형 주변 영역 내에 형성하는 플라즈마는 상기 웨이퍼의 플라즈마 처리를 위한 상기 지지체의 중심 영역 내에 지지되는 웨이퍼에 걸쳐 내부로 확산하는 단계를 포함하는 용량성 결합 플라즈마의 증진 및 국소화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지 표면의 주변에 인접하여 자석을 구성하여, 상기 지지체의 중심 영역 상의 기판에 인접하여 일반적으로 균일한 플라즈마를 생성시키도록 상기 환상형 주변 영역 위에 다량의 플라즈마 생성을 형상화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용량성 결합 플라즈마의 증진 및 국소화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지 표면의 주변에 인접하여 자석을 구성하여, 상기 환상형 주변 영역 위에서 일반적으로 상기 지지체의 표면과 평행하고, 일반적으로 상기 중심 영역에 있는 상기 지지체로부터 격리되는 자기장을 생성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용량성 결합 플라즈마의 증진 및 국소화 방법.
  4. 플라즈마 처리 장치로서,
    진공실,
    중심 웨이퍼 지지 표면 및, 상기 중심 웨이퍼 지지 표면을 둘러싸는 환상형 주변 표면을 가진 상기 진공실 내의 웨이퍼 지지체,
    상기 웨이퍼 지지체에 결합된 바이어스원 및,
    상기 웨이퍼 지지체의 환상형 주변 표면에 인접하고, 2개 이상의 극을 가진 환상형 영구 자석 조립체로서, 상기 극은, 상기 환상형 주변 표면에 인접하고, 중심 웨이퍼 지지 표면을 둘러싸는 환상형 자기 터널을 형성하여, 상기 터널 내에 형성된 플라즈마가 상기 터널로부터 상기 중심 웨이퍼 지지 표면 상에 지지되는 웨이퍼의 표면에 걸쳐 내부로 확산하도록 상기 중심 웨이퍼 지지 표면 상의 웨이퍼로부터 떨어져 터널 내에 전자를 형성하는 플라즈마를 트랩하도록 구성되는 환상형 영구 자석 조립체를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는 상기 웨이퍼 지지체의 상기 환상형 주변 표면 뒤에 배치되어, 상기 지지체의 표면을 통해 상기 조립체의 극으로부터 아싱하는 자기장에 의해 상기 자기 터널을 생성시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는 대향하여 배치되고, 상기 웨이퍼 지지체의 상기 환상형 주변 표면으로부터 이격되어, 상기 지지체의 표면을 통해 상기 조립체의 극으로부터 아싱하는 자기장에 의해 상기 자기 터널을 생성시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는, 상기 웨이퍼 지지체의 영역 내의 상기 환상형 주변 표면과 일반적으로 평행하고, 상기 영역 내의 상기 중심 웨이퍼 지지 표면으로부터 일반적으로 격리되는 생성된 자속선을 포함하는 상기 웨이퍼 지지체의 상기 표면 위에 생성된 자기장을 생성시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는, 한 피스(piece)의 고 투자율 재료 , 외부 환상형 자석 링 및 내부 환상형 자석 링을 포함하며, 상기 링의 각각은 북자극 및 남자극을 가지며, 이들 자극의 대향 자극은 상기 피스의 고 투자율 재료와 접촉하거나 근접해 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 외부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 수직인 극축을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 외부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 수직인 극축을 가지며,
    상기 내부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 수직이고, 상기 외부 환상형 자석 링의 극축과 대향하는 극축을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 외부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 수직인 극축을 가지고, 상기 외부 환상형 자석 링의 제 1 극은 상기 웨이퍼 지지체의 상기 환상형 주변 표면에 대면하며,
    상기 내부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 평행한 극축을 가지고, 상기 중심 웨이퍼 지지 표면으로 떨어져 대면하는 상기 외부 환상형 자석 링의 제 1 극축과 동일한 극성인 극을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는 상기 중심 웨이퍼 지지 표면을 향해 대면하는 상기 외부 환상형 자석 링의 상기 제 1 극과 동일한 극성인 극을 가지는 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 평행한 극축을 가진 중간 자석 링을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 외부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 수직인 극축을 가지고, 상기 외부 환상형 자석 링의 제 1 극은 상기 웨이퍼 지지체의 상기 환상형 주변 표면에 대면하며,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는 상기 중심 웨이퍼 지지 표면을 향해 대면하는 상기 외부 환상형 자석 링의 상기 제 1 극과 동일한 극성인 극을 가지는 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 평행한 극축을 가진 중간 자석 링을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제 4 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지체는 상기 중심 웨이퍼 지지 표면을 둘러싸는 다수의 환상형 주변 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지체의 표면은 서로 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 4 항에 있어서,
    상기 플라즈마원은 개별적으로 제어 가능한 다수의 RF 또는 DC 바이어스원을 포함하고,
    상기 웨이퍼 지지체의 표면은 서로 전기적으로 분리되어, 각각 상기 바이어스원 중 상이한 바이어스원에 결합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  17. 플라즈마원으로서,
    중심 웨이퍼 지지 표면 및, 상기 중심 웨이퍼 지지 표면을 둘러싸는 환상형 주변 표면을 가진 웨이퍼 지지체,
    상기 웨이퍼 지지체에 결합되는 바이어스원 및,
    상기 웨이퍼 지지체의 상기 환상형 주변 표면에 인접하고, 2개 이상의 환상형 자극을 가지며, 제 1 극성의 내부 환상형 극 및 반대 극성의 외부 환상형 극을 포함하여, 상기 환상형 주변 표면 위에서 평행하고, 상기 중심 웨이퍼 지지 표면에 수직인 자기장을 형성하도록 구성되는 환상형 영구 자석 조립체를 구비하는 플라즈마원.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는, 자기 터널로부터 상기 중심 웨이퍼 지지 표면 상에 지지되는 웨이퍼의 표면에 걸쳐 내부로 확산하는 플라즈마를 형성하도록 상기 중심 웨이퍼 지지 표면 상의 웨이퍼로부터 떨어져 터널 내에 여기되는 전자를 형성하는 플라즈마를 트랩하도록 구성하는 자기 터널을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는, 한 피스의 고 투자율 재료 , 외부 환상형 자석 링 및 내부 환상형 자석 링을 포함하며, 상기 링의 각각은 북자극 및 남자극을 가지며, 이들 자극의 대향 자극은 상기 피스의 고 투자율 재료와 접촉하거나 근접해 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 외부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 수직인 극축을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 외부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 수직인 극축을 가지며,
    상기 내부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 수직이고, 상기 외부 환상형 자석 링의 극축과 대향하는 극축을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 외부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 수직인 극축을 가지고, 상기 외부 환상형 자석 링의 제 1 극은 상기 웨이퍼 지지체의 상기 환상형 주변 표면에 대면하며,
    상기 내부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 평행한 극축을 가지고, 상기 중심 웨이퍼 지지 표면으로 떨어져 대면하는 상기 외부 환상형 자석 링의 제 1 극축과 동일한 극성인 극을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는 상기 중심 웨이퍼 지지 표면을 향해 대면하는 상기 외부 환상형 자석 링의 상기 제 1 극과 동일한 극성인 극을 가지는 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 평행한 극축을 가진 중간 자석 링을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 외부 환상형 자석 링은 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 수직인 극축을 가지고, 상기 외부 환상형 자석 링의 제 1 극은 상기 웨이퍼 지지체의 상기 환상형 주변 표면에 대면하며,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는 상기 중심 웨이퍼 지지 표면을 향해 대면하는 상기 외부 환상형 자석 링의 상기 제 1 극과 동일한 극성인 극을 가지는 상기 웨이퍼 지지체의 표면에 평행한 극축을 가진 중간 자석 링을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  25. 제 17 항에 있어서,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는 상기 환상형 주변 표면의 적어도 일부 위에서 일반적으로 평평한 자기장을 생성시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  26. 제 17 항에 있어서,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는 상기 웨이퍼 지지체의 상기 환상형 주변 표면 뒤에 배치되어, 상기 지지체의 표면을 통해 상기 조립체의 극으로부터 아싱하는 자기장에 의해 상기 자기 터널을 생성시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  27. 제 17 항에 있어서,
    상기 환상형 영구 자석 조립체는 대향하여 배치되고, 상기 웨이퍼 지지체의 상기 환상형 주변 표면으로부터 이격되어, 상기 지지체의 표면을 통해 상기 조립체의 극으로부터 아싱하는 자기장에 의해 상기 자기 터널을 생성시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  28. 제 17 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지체는 상기 중심 웨이퍼 지지 표면을 둘러싸는 다수의 환상형 주변 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  29. 제 17 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지체의 표면은 서로 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  30. 제 17 항에 있어서,
    상기 플라즈마원은 개별적으로 제어 가능한 다수의 RF 또는 DC 바이어스원을 포함하고,
    상기 웨이퍼 지지체의 표면은 서로 전기적으로 분리되어, 각각 상기 바이어스원 중 상이한 바이어스원에 결합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
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