KR910000507B1 - 드라이 프로세스장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

드라이 프로세스장치

제1a도 및 제1b도는 종래 선행기술의 드라이 에칭장치의 구성도.

제2a도 및 제2b도는 본 발명의 실시예에서 사용되는 환형영구자석의 평면도 및 단면도.

제3a도 내지 제3d도는 음극에 대하여 환형 영구자석을 설치한 설명도.

제4a도는 본 발명의 드라이 프로세스의 또 다른 예시의 구성도.

제4b도 내지 제4d도는 양극에 대하여 환형영구자석을 설치한 설명도.

제5도는 본 발명의 드라이 프로세스장치의 더욱 다른 실시예의 구성도.

제6도는 본 발명의 드라이 프로세스장치의 또 더욱 다른 실시예의 구성도.

제7도 및 제8도는 본 발명의 또 다른 실시예들의 구성도.

제9도는 본 발명의 드라이 프로세스장치의 또 다른 실시예의 구성도.

제10a도는 본 발명의 드라이 프로세스장치의 또 다른 실시예의 구성도.

제10b도 내지 제10f도는 양극에 대하여 환형영구자석을 설치한 설명도.

제11도는 본 발명의 드라이 프로세스 장치의 또 다른 실시예의 구성도.

제12a도 및 제12b도는 보조자석 부재를 포함하는 자석 어셈블리의 예시도.

제12c도는 제12a도 및 제12b도의 자석 어셈블리를 형성하는 방법도.

제13a도, 제13b도, 제14a도, 제14b도, 제15a도, 제15b도, 제16a도, 제16b도, 제17a도 및 제17b도는 본 발명의 여러가지 실시예에서 자석 위치에만 사용될 수 있는 자석 어셈블리의 또 다른 예시도.

제18도는 영구자석을 회전시키기 위한 장치도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 리액터 12 : 에칭(부식)가스 주입구

14 : 배출구 16 : 부도체 구역

17,38 : 양극 18 : 음극

19 : 히터 20 : 부식될 물질(기판)

21 : 반응가스 22 : 영구자석 어셈블리

24 : 고주파(rf)발진기 26 : 마그네트론 방전

30 : 영구자석 32,35,66 : N극

33,34,64 : S극 E : 교류전계

B : 자개(장) 36,68,88 : 자력선

40 : 환형영구자석 42 : 영구자석

50 : 석영관 52 : 도파관

54 : 마그네트론 56 : 솔레노이드 코일

58 : 마이크로웨이브 방사 60,70,80 : 보조자기부재

62 : 자석 어셈블리 92 : 제1기어

94 : 제2기어 96 : 베어링수단

98 : 모터 98a : 샤프트

본 발명은 마그네트론 방전을 이용한 드라이 프로세스장치에 관한 것이다.

이런 형의 드라이 프로세스장치의 선행기술은 일본국 응용 물리잡지 제20권 제11호 1981년판 L817∼820페이지 및 일본국 도교에서 1986년에 개최된 제18차 고체장치 및 물질의 회의의 연장초록 제496∼498페이지에 설명되어 있다.

이들 지상에 기재된 장치들의 구성도는 제1a도 및 제1b도에 도시된다.

제1a도에서 처리될 물질은 음극 위에 놓이고 : 제1b도에서 그것은 양극 위에 놓인다.

제1a도의 장치는 에칭가스주입구(12)와 진공펌프로 연결되는 배출구(14)를 갖는 리액터(10)로 된 것이다. 선행기술의 이 실례에서 리액터(10)의 윗부분은 테프론과 같은 유전체로 된 부도체 구역(16)에 설치된 음극(18)이다. 부식될 물질(차후로는 기판으로 표시됨)(20)은 음극(18) 위에 놓여서 리액터(10) 속에 안치된다.

리액터(10) 밖에는 부식될 기판(20) 밑쪽으로 그와 평행하여 기판 쪽을 향하여 순차적으로 N, S 및 N극으로 표시되는 영구자석 어셈블리(22)가 있다.

이 영구자석 어셈블리(22)는 기판(20)에 평행으로 왕복수평운동(도면 속의 (a)로 표시되는 화살에 의하여 표시되는)으로 주사된다.

고주파(rf) 발진기(24)(13.56MHz의 발진주파수를 가지며 전원공급도 포함하는)는 전자파를 음극(18)에 공급한다. 부식될 물질(기판)(20)이 리액터(10) 속의 음극 위에 놓인 후에 리액터(10)는 진공펌프에 의하여 진공되고 부식가스가 10^-2내지 10^-3토르의 압력으로 주입된 다음 : 고주파 발진기(24)에 의하여 전자파가 음극(18)에 인가되고 그럼으로써 부식가스를 양이온의 플라즈마 및 음전자를 발생하도록 이온화한다.

공급된 전자파는 음극(18)에 수직으로 향하는 교류전계(E)를 발생한다.

영구자석 어셈블리(22)는 N 및 S극 사이의 위치에서 음극(18)에 평행한 자개(B)를 발생한다.

기판(20) 위의 공간에서 직교하여 교차함으로서 교류전계(E) 및 자개(B)는 경량의 전자를 그들이 중성의 부식가스와 고 에너지 충돌을 받는 동안에 싸이클로트론 동작으로 자력선을 따라서 나선상으로 움직이도록 초래하고 그럼으로써 이 영역에서 마그내트론 방전을 유발하는 고밀도 플라즈마를 발생한다.

제1b도에 도시한 선행기술의 장치는 공기가 진공될 수 있는 리액터(10)와 증기가 침전될 증기 침전기판이 고정된 양극(17)과, 고주파 발진기(24)(13.56MHz의 주파수로)에 연결된 음극(18)과 마그네트론 방전유기용 영구자석 어셈블리(22)와, 증기 침전기판(20) 가열용 히터(19)와, 엷은 막의 증기 침전용 반응가스(21)로 구성된다.

기판(20) 위에 알미늄과 같은 물질의 막을 침전시키는 장치는 다음과 같다.

먼저 리액터(10)는 펄프의 수단에 의하여 진공으로 된 다음 : 반응가스(21)가 2.3토르(Torr) 압력으로 주입되고, 13.56MHz의 고주파 전력이 고주파 발진기(24)로부터 음극(18)에 공급되며, 반응가스(21)를 양이온 플라즈마 및 음전자를 발생하도록 이온화한다.

인가된 전자파는 역시 양극(17)에 수직으로 향하는 교류전계를 발생하고 반면에 두개의 막대자석으로 된 영구자석 어셈블리(22)는 N 및 S자극 간의 위치에서 양극에 평행한 자개를 발생한다.

기판(20) 위의 공간에서 직교로 교차함으로서 교류전계(E)와 자개(B)는 그들이 중성의 부식가스(21)와 고 에너지의 충돌을 받는 동안에 싸이클로트론 동작으로 자력선을 따라서 나선형으로 움직이도록 초래하고 그럼으로써 마그네트론 방전을 유기하는 고밀도 플라즈마를 발생한다.

부식가스 또는 반응가스의 표준 고주파 방전 이온화율은 단지 약 10^-4이다.

마그네트론 방전의 이온화율은 약 10^-2으로서, 적어도 두 차수의 크기가 더 좋고 부식율은 적어도 한차수 크기만큼 개량된다.

또 결과적으로 생성되는 막의 양 및 침전율은 모두 개량된다.

제1a도에 도시된 것과 같은 선행 기술에서의 문제점은 부식되어야 할(예 : 기판(20)) 물질 위에 발생되는 자개(b)가 비균일하다는 것이다.

균일한 기판 부식은 영구자석 어셈블리(22)를 기판 표면에 대하여 수평으로 앞뒤로 주사함으로서만이 달성될 수 있으나 영구자석 어셈블리(22)를 수평으로 주사하면, 마그네트론 방전(26) 역시 수평으로 이동하고 이 동작은 균일한 부식율을 감소시킨다.

이 문제를 극복하기 위한 노력으로 두개의 독자적으로 독립된 자석이 한 자석의 N극이 다른 자석의 S극을 마주 보도록 사용되었었다.

이런 방법으로 균일한 자개가 생성될 수 있으나 대단한 기술 및 노력이 요청되고 리액터 속에 두개의 자석을 설치할 필요가 있는 잉여 공간은 장치구조의 관점으로 볼 때 별로 이점이 되지 않는다.

동일한 문제가 제1b도에 도시한 선행 기술에도 일어난다.

영구자석 어셈블리(22) 속의 한쌍의 막대자석의 사용은 기판 위에 비균일 자개를 발생하고 영구자석 어셈블리(22)가 수평면에서 회전되지 않고서는 증기는 기판 위에 균일하게 침전될 수 없다.

영구자석 어셈블리(22) 속의 한쌍의 막대자석 역시 상당한 공간을 차지하므로 소형 간결한 장치를 만드는 것은 달성되기 어렵다.

본 발명은 선행 기술의 이런 문제들의 해결을 지향하는 것이다. 그러므로 본 발명의 한가지 목적은 영구자석 어셈블리를 물질에 평행하게 움직임이 없이 균일한 자개를 처리되어야 할 물질 위에 형성하는 드라이 프로세스 장치를 제공하는 것이며 그 물질은 건식부식 장치에서는 부식되어야 할 물질이 될 것이고 스퍼터링 장치에서는 표적 물질이 될 것이고, 이렇게 물질의 건표면에 걸쳐서 충분히 균일한 부식 또는 스퍼터링이 수행가능하게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 영구자석들의 동작없이 화학적인 증기-침전에 의하여 균일한 막을 생성할 수 있는 소형 간결한 드라이 프로세스 장치를 제공하는 것이다.

상기 한 목적들은 다음 방법에 의하여 처리되어야 할 물질이 음극 또는 양극 위에 놓인 드라이 프로세스 장치 속에 수행된다.

자개는 N극 및 S극을 갖는 환형 또는 루프형으로 된 영구자석에 의하여 발생된다.

전형적으로 영구자석은 환의 한쪽 반 부분의 N극과 환의 다른쪽 반부분인 S극을 갖는다.

N극으로부터 S극으로 뻗는 자력선은 환내의 빈 공간 속 및 인접공간 속에 발생된다.

이 영구자석은 리액터의 내부 또는 외부에 장치된다.

장치는 처리될 물질에 평행한 주사 동작을 허용하도록 만들 필요가 있다.

그러나 자석은 자개의 회전을 초래하도록 처리될 물질의 표면에 평행한 평면에서 적당한 방법에 의하여 회전될 수 있도록 장치가 되는 것이 더 좋다.

이 구성으로 설치되면 영구자석은 처리된 물질 위의 공간에 그리고 특히 마그네트론 방전이 소망되는 영역에 자개를 발생한다.

자개는 본질적으로 균일하고 처리될 물질에 평행한 방향이다.

본 발명의 실시예에서 이 영구자석이 리액터의 내부 또는 외부에 설치될 때 영구자석과 처리될 물질은 상이한 높이에 또는 동일한 높이에 위치하여도 될 수 있으나 상기에서 볼 때 처리될 물질은 영구자석 환속의 빈 공간에 놓아야 한다.

본 발명의 드라이 프로세스 장치의 실시예에서 건식부식장치 또는 스퍼터링 장치로서 영구자석이 음극에 설치되는 것이 잇점이 있다.

영구자석은 부식 또는 스퍼터링 될 물질을 포위하고 음극의 상하 표면중 어느 쪽에나 설치될 수 있고 또는 음극 속에 부분적으로 또는 전체적으로 끼워 넣을 수 있다.

본 발명은 드라이 프로세스 장치가 건식부식 장치나 스퍼터링 장치로서 사용될 때 영구자석은 음극 위의 공간 속에 적합한 수단에 의하여 역시 설치되는 것이 되도록이면 좋다.

드라이 에칭장치(건식부식장치)에서 영구자석은 양극을 반대하고 음극에 면하여 설치될 수 있으나 음극과 양극 사이의 공간에 설치될 수도 있다.

양극 위에 설치되면 영구자석은 양극의 상하표면 어느 쪽에든지 위치할 수 있고 또는 양극 속에 부분적으로 또는 전체적으로 끼워 넣어 둘 수 있다.

본 발명을 실체화하는 스퍼터링 장치에서 보다 낳은 장치는 하나의 음극과 하나의 양극을 갖는 장치에 표적 물질을 영구자석이 에워싸는 그리고 증기침전 기판이 양극 위에 위치 잡도록 된 것이다.

본 발명을 실체화하는 드라이 프로세스장치의 또 다른 바람직한 구성은 두개의 자석의 N극이 서로 마주보는 따로 분리된 영구자석이 음극 위에 양극과 대향 배치하는 것이다.

본 발명의 드라이 프로세스 장치의 보다 낳은 실시예에서 영구자석을 양극 위에 설치하는 것이 이점이 있다.

영구 자석은 증기침전기판을 포위하여 양극의 상하표면 어디에나 설치될 수 있고 또는 양극 속에 부분적으로 또는 전체적으로 끼워 넣어 둘 수 있다.

본 발명이 드라이 프로세스 장치로 구체화될 때 영구자석은 역시 양극으로부터 어떤 거리에 양극의 상하공간 속에 적당한 수단에 의하여 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 보다 낳은 실시예에서 영구자석환의 바람직한 형상은 원형환, 타원형환, 또는 사각형환이다.

본 발명의 보다 낳은 실시예에서 영구자석의 전기적으로 고주파 전력원에 연결되거나, 또는 전기적으로 접지되는 것이 바람직하다.

본 발명의 보다 낳은 실시예에서 보조자기부재가 영구자석 근방에 자개를 수정하기 위하여 배치된다.

보조자기부재는 영구자석의 S극 근방에 N극을 갖는 보조자석일 수 있고 영구자석의 N극 근방에 S극을 갖는 보조자석일 수도 있다.

보조자기부재는 교체적으로 항자력을 갖지 않는 철자기 물질일 수 있다.

보조자기부재는 역시 영구자석을 따라서 연장되는 환의 형상이 될 수도 있다.

본 발명의 드라이 프로세스 장치는 자개를 발생하는 장치로서 환 형상의 영구자석을 사용하고 그로 인하여 발생한 자개는 본질적으로 균일하게 환의 내부 및 근방에서 평행하다.

이 영구자석의 수단에 의하여 자개는 리액터 내에서 처리될 물질 위의 임의의 소망되는 공간에 발생되며 자개는 본질적으로 물질의 면에 평행하다.

이 자개와 고주파 교류전계는 이 공간에서 마그네트론 방전을 유지하기 위하여 결합되고 그럼으로써 처리될 물질 위에 균일하고 고밀도의 플라즈마를 발생하고 에칭, 스퍼터링, 또는 화학적 증기침전과 같은 장치가 하고자 하는 것을 위한 처리를 가능하게 하고, 높은 균일성과 함께 속한 비율로 물질 위에 수행된다.

자개는 본질적으로 처리될 물질의 면에 평행한 방향이기 때문에 플라즈마 속의 전자는 물질 위로 표류하지 않는 경향이 있고 그러므로 음이온 의장이 형성되지 않는 경향이고 자기편의 전압은 이온 충돌에 의하여 초래된 물질의 손상의 부수적 감소와 함께 대량 다섯개 이상의 요인에 의하여 감소된다. 영구자석이 음극이나 양극으로부터 분리되어 설치되거나, 또는 음극 또는 양극 속에 끼워넣어 두고 처리될 물질과 같은 쪽 위의 음극이나 양극면으로부터 돌출되지 않은 실시예에서 물질의 표면 위에 에칭이나 스퍼터링 가스의 흐름이나 화학적 침전가스의 흐름은 개량되므로 마그네트론 방전에 의하여 발생된 고밀도 플라즈마는 특정 장치 속에서 시도된 것과 같이 에칭, 스퍼터링, 또는 화학적 증기 침전이 수행될 물질에 우수한 균일성으로 공급될 수 있다.

본 발명의 실시예를 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면은 사실상 개략적이고 발명은 단순히 설명하기 위한 것이다. 그들은 발명을 부품의 치수 형상, 및 도시된 위치 관계로 제한하지 않는다.

제1a도 및 제1b도에서 도시한 선행기술의 부품과 동일한 부품은 동일 참조 번호에 의하여 표시되고 이들의 상세한 설명은 생략된다.

다음에 주어진 본 발명의 드라이 프로세스 장치의 실시예의 설명은 주로 드라이 프로세스 장치의 경우를 취급하나 본 발명은 스퍼터링과 화학적 증기 침전장치에도 역시 적용될 수 있음은 명백하다.

[영구자석의 예]

자개를 발생하기 위한 본 발명이 드라이 프로세스 장치에 영구자석의 1실시예는 제2a도의 평면도와 제2b도의 ⅡB-ⅡB선을 통하여 본 단면도에서 잘 표시된다.

영구자석(30)은 원형환의 형상을 하고 직경의 하나에 의하여 두개의 부분으로 분할되어서 자기의 N극은(32) 한쪽부분에 위치하고 자기의 S극(34)은 다른 쪽에 위치한다.

자력선(36)(도면에서 실선의 화살로 표시됨)은 N극으로부터 S극으로 연장되고 주로 환 속의 빈 공간에 그리고 인접공간에 뻗는다.

평면도에서 이들 자력선(36)은 대체로 평행하고 균일한 밀도이다.

도면에 표시된 원형환은 영구자석의 단 한가지 가능한 형상일 뿐이며 정사각형, 직사각형, 타원형 역시 가능하다.

[제1실시예]

제3a도 내지 제3d도는 원형환의 형상을 갖는 영구자석의 수단에 의하여 마그네트론 방전을 발생하도록 구성된 드라이 에칭장치의 1실시예를 도시한다.

영구자석(30)은 음극(18)에 부착된다.

제3a도에 표시한 예에서 리액터(10) 속에서 음극(18)은 양극(38)을 상면하고, 양극(38)은 접지된다.

이 실시예에서 영구자석(30)은 음극(18)의 표면 위에 양극(38)을 상면하여 설치된다.

기판(또는 웨이퍼)(20)과 같은 부식될 물질은 영구자석(30)의 환속의 공간에 자리 잡는다.

제3a도에 표시한 특정예에서 영구자석(30)은 기판(30)을 포위하도록 설치된다.

13.56MHz의 전자파가 고주파 발진기로부터 음극(18)에 인가되면 고주파 교류전계(E)가 음극(18) 위의 공간에 음극(18)에 수직방향으로 그러므로 기판(20)에 수직으로 발생된다.

이 교류전계(E)는 영구자석(30)의 N 및 S극간에 형성된 자개(B)와 함께 상호작용하여 마그네트론 방전(26)(점선원으로 표시됨)을 유지한다.

이 마그네트론 방전(26)의 영역 속의 플라즈마 밀도는 교류전계의 밀도(E) 및 자개(B)의 밀도와 비례한다.

교류전계(E) 및 자개(B)는 모두 기판(20) 위에 대체로 균일한 밀도의 분배를 갖기 때문에 플라즈마 밀도 역시 대체로 균일하다.

플라즈마의 마그네트론 방전의 이온화율은 고주파 방전의 이온화율보다 적어도 두차수 크기가 더 높다.

1실시예에서 장치의 부식율은 따라서 선행기술보다 적어도 한차수 크기가 더 높고 부식은 구도로 균일하다.

상술과 같이 음극(18) 위에 설치하는 대신에 영구자석(30)은 가령 제3b도 내지 제3d도와 같이 설치될 수 있다.

이들 도면은 단지 설치만을 표시한다.

제3b도에서 영구자석(30)은 기판(20)과 같은 쪽의 음극(18) 속에 끼워 넣어둔 것이다.

제3c도에서는 기판(20)으로부터 반대쪽의 음극(18) 속에 끼워 넣어둔 것이고, 제3d도에서는 기판(20)의 반대쪽의 음극(18)의 표면 위에 설치된 것이다.

제3d도에서 영구자석(30)은 역시 음극(18)으로부터 어떤 거리를 두고 설치될 수도 있다.

이들 위치의 어느 것에서나 영구자석(30)은 리액터 내부의 기판 부근의 적당한 공간 영역에서 교류전계를 직교하여 교차하는 실질적으로 균일하고 평행한 자개를 발생할 수 있다.

제3b도 내지 제3d도에 도시한 설치 구성들은 기판 표면 위의 부식가스의 흐름을 개선하고 이미 설명한 바와 같이 기판 위에 마그네트론 방전에 의하여 고균일 고밀도 플라즈마를 생성가능하게 한다.

[제2실시예]

제4a도 내지 제4d도에서 영구자석(30)은 음극(18)에서 떨어진 위쪽의 공간에 자리한다.

이 특정예에서 영구자석(30)은 양극(38)에 부착된다.

제4a도에 표시된 구성에서 영구자석(30)은 음극(18)과 상면하는 양극(38)의 표면상에 설치된다.

이 구성에서도 또한 교류전계(E)를 직교하여 교차하는 실질적으로 균일하고 평행한 자개(B)가 양극(38)과 음극(18) 사이의 공간에 발생되는데 이 공간의 적당한 영역 속에 마그네트론 방전의 상승을 준다.

이 실시예의 구성에서보다 더 고밀도의 플라즈마는 양극(38)과 음극(18) 사이의 간격을 감소시킴으로써 기판면에 인접한 영역에서 마그네트론 방전에 의하여 형성될 수 있다. 이 구성 역시 부식물 물질에 우수한 균일성으로 공급되기 위하여 마그네트론 방전에 의하여 생성되는 고밀도 플라즈마를 가능하게 하는 부식가스의 흐름을 개량한다.

이 실시예에서 영구자석(30)은 제4b도와 같이 음극(18)으로부터 떨어져서 양극(38)의 표면상에 설치될 수 있거나 또는 제4c도와 같이 음극(18)으로부터 떨어져서 양극(38)의 쪽에 끼워넣어 두거나 또는 제4d도에서와 같이 음극(18) 근처의 양극(38) 쪽에 끼워넣어 둘 수 있다.

제4b도에서 영구자석(30)은 양극(38)으로부터 떨어진 어떤 거리에 설치될 수도 있다.

[제3실시예]

제5도는 영구자석(30)의 음극(18) 상부공간에 설치된 또 다른 구성을 표시한다.

이 특정구성에서 영구자석(30)은 음극(18)과 양극(38) 사이의 공간에 적당한 수단(도면 속에 도시되지 않음)에 의하여 설치된다.

이형의 구성에서 음극(18), 양극(38) 및 영구자석(30)의 상호 분리는 기판(20)의 표면으로의 부식가스의 흐름 속의 교란을 감소시키고 부식률의 평탄항 분배로 개선하고 부식처리에 의하여 생성된 가스의 발산을 가능케하며 그럼으로써 보다 높은 부식률을 결과한다.

이 구성에서 부식률의 평탄한 균일성은 영구자석(30)의 권위에 의하여 영향을 받으므로 영구자석(30)의 전위는 중요한 요인이다.

세가지의 단순한 선택은 양극(38)과 같이 접지 전위로 영구자석(30)을 결선하거나 음극(18)과 같이 동일한 고주파 전위에 연결하거나 그 전기적 접촉이 단지 플라즈마 뿐인 부동전위로 놔두는 것이다.

보다 좋은 선택은 영구자석(30) 주위의 전계의 왜곡을 최소화하기 원한다면 영구자석(30)을 부동전위로 놔두는 것이다.

[제4실시예]

제6도에서 영구자석(30)은 음극(18)에 설치되고 또다른 환형영구자석(30)이 양극(38) 위에 설치된다.

이 특정예에서 영구자석(30) 및 (40)은 음극(18) 및 양극(38)의 상면하는 쪽에 설치된다.

이 경우에 영구자석(30) 및 (40)은 되도록이면 그들의 각 N극끼리는 서로 상면하고 각 S극끼리의 서로 상면하도록 위치잡는 것이 바람직하다.

두개의 영구자석(30) 및 (40)이 동일극이 동일방향으로 상면하도록 자리잡았기 때문에 두개의 영구자석에 의하여 발생된 자력선은 서로 반발하여 기판 위에 더 균일한 자개를 창출하고 보다 높은 플라즈마 밀도가 달성 가능하게 된다.

그러므로 부식은 더 큰 속도와 균일성으로 수행된다.

이 예시에서 영구자석(30) 및 (40)은 역시 제3b도 내지 제3d도 및 제4b도 내지 제4d도에 도시된 것과 같이 설치될 수 있다.

[제5 및 제6실시예]

제7도 및 제8도는 본 발명의 제5 및 제6실시예로서 드라이 에칭장치는 플라즈마를 창출하기 위하여 에칭가스를 이온화하는데 마이크로웨이브를 사용한다.

통상적으로 이 형의 드라이 에칭장치에서 리액터(10) 그 자체는 접지되고 음극으로서 작용한다.

이들 두 도면에 표시된 부품들에 대해서는 먼저 도면들에서 주어진 참조번호도 표시한 부품들과 동일하고 이들 부품들에 대한 상세한 설명은 생략한다.

먼저 제7도 및 제8도 모두에서 실시예의 공통되는 부품들은 설명한다.

리액터(10)는 석영관(50)과 결합되고 수정관은 음극(18) 위에 위치하고 리액터(10) 내의 공간 속에 열려있다.

석영관(50)은 도파관(52)의 한쪽 끝에 삽입되고 그외 다른 한쪽 끝은 마그네트론(54)이 장치된다.

솔레노이드코일(56)이 석영관(50)을 함유하는 도파관(52)의 부분을 포위한다.

이 구조는 선행기술의 구조와 동일하다.

제7도에 표시한 본 발명의 실시예에서 원형 형상인 영구자석(30)은 환형이며, 기판과 같이 음극(18)의 같은 쪽 위에 설치된다.

그러나 영구자석(30)은 제3b도 내지 제3d도 속에 음극에 관하여 도시된 어느 위치에도 설치될 수 있다.

이 장치가 작동되면 마그네트론(54)에 의하여 발생된 2.45MHz의 마이크로웨이브방사(58)가 리액터(10)에 부착된 석영관(50)에 의하여 형성된 에칭첨버 속으로 도파관(52)에 의하여 유도된다. 에칭가스는 에칭가스 주입구(12)에 의하여 리액터(10) 속으로 주입된다.

875 가우스의 자개가 솔레노이드 코일(56)에 의하여 발생되면 석영관(50) 속에서 전자의 싸이클로트론 공명에 의하여 플라즈마를 발생한다.

확산 자개는 부식될 기판(20)에 흐르기 위한 석영관(50) 속에서 발생된 플라즈마를 초래한다.

음극에 대한 13.56MHz의 고주파수의 전자파의 인가는 기판(20)에 수직으로 향하는 교류전계(E)를 발생하고 그것은 영구자석(30)의 자개(B)와 상호작용하여 음극(18) 위의 공간에 마그네트론 방전(26)을 유지한다.

이마 기술한 실시예에서와 같이 결과는 기판 위에 균일하고 고밀도의 플라즈마가 창출되고 결국 고율로 균일하게 부식될 수 있는 것이다.

제8도에 도시한 실시예는 제7도에 도시한 실시예와 상이하며 영구자석(30)이 음극(18)위의 어떤 거리에 위치하므로 영구자석환의 내부영역 및 근방은 기판(20) 위쪽에 위치한다. 기판(20)으로부터 영구자석(30)의 분리는 부식들을 증가하는 제3실시예에서 기재한 효과를 갖는다.

영구자석(30)과 음극(18)의 위치관계는 역시 제3b도 내지 제3d도에 도시한 것과 같을 수 있다.

[제7실시예]

제10a도에서 처리될 물질은 화학적 반응증기가 증착될 기판(20)이다.

이 기판은 양극(38) 위에 놓이고 제2a도 및 제2b도에 도시한 환형영구자석(30)이 마그네트론 방전을 발생하기 위하여 부착된다.

제10a도에 도시한 실시예에서 양극(38) 및 음극(18)은 리액터(10) 속에 서로 상면하여 설치되고 양극(38)은 접지된다.

영구자석(30)은 음극(18)쪽 양극(38) 표면상에 설치된다.

화학적 반응증기가 침전될 기판(20)은 영구자석(30)의 환속의 빈 공간 속에 놓인다.

제10a도에 도시한 실시예에서 환형영구자석(30)은 기판(30)을 포위하도록 설치된다.

13.36MHz의 전자파가 고주파 발진기(24)로부터 음극(18)에 인가되면 고주파 교류전계(E)가 음극(18) 밑쪽으로 발생되고 양극(38)에 대하여 수직으로 향하고 따라서 화학적 증기침전기판(20)에도 수직으로 향한다.

이 교류전계(E)는 마그네트론 방전(26)(전선원으로 표시됨)을 발생하기 위하여 영구자석(30)의 N 및 S극 사이에 형성된 자개와 상호작용을 한다.

이 마그네트론 방전(26) 속의 플라즈마 밀도는 교류전계(E) 및 자개(B)의 밀도에 비례한다.

이 교류전계(E)와 자개(B)는 모두 기판(20) 위에 대체로 균일한 밀도의 배분을 갖기 때문에 플라즈마 밀도로 역시 대체로 균일하다.

양극(38)은 접지되기 때문에 플라즈마 속에서 형성된 반응생성물은 막(필름)으로 침전된다.

이온으로 스퍼터링하는 동안 증기가 필름으로 침전되기를 소망하면 직류 바이어스나 고주파(rf) 전개가 양극(38)에 인가될 수 있다.

제10b도 내지 제10f도에 표시한 것 같은 양극(38)에 대한 영구자석(30)의 다른 위치를 역시 가능하다.

이 도면들은 단지 적절한 구성일 뿐이다.

제10b도에서 영구자석(30)은 기판이 놓인 양극(38)의 표면 위쪽에 위치하고 제10c도에서 기판과 동일한 쪽의 양극(38) 속에 끼워넣어 두었으며 제10d도에서는 기판의 반대쪽의 양극(38) 속에 끼워넣어 두었고 제10e도에서는 기판과 반대되는 쪽의 양극(38)의 표면상에 설치되었고 제10f도에는 기판과 반대되는 쪽에 양극(38)의 밑쪽에 위치한다.

이들 위치의 어느 것에서나 영구자석(30)은 기판 부근의 리액터 속의 적합한 공간 영역에서 교류전계와 직교적으로 교차하는 대체로 균일하고 평행한 자개를 발생할 수 있다.

재10(b)도 내지 제10f도에 도시한 설치 구성은 증기침전 기판 위의 반응가스의 흐름을 개선하고 기판 위의 높은 균일성과 고밀도의 플라즈마가 마그네트론 방전에 의하여 생성될 수 있게 한다.

본 발명은 상기 한 실시예에 국한되지 않을 뿐만 아니라 여러가지 수정 및 변경을 할 수 있다.

예를 들면 제3a도 내지 제3d도 제4a도 내지 제4d도 제5도 및 제6도에 도시된 장치는 스퍼터링된 물질이 양극 위에서 침전되는 기판을 놓음으로서 그리고 고율로 처리하기 위하여 스퍼터링 침전처리를 가능하게 한 고밀도 플라즈마를 발생하기 위하여 음극 및/또는 양극 위에는 표적(타게트) 주위의 음극 위에 직접 영구자석환을 설치함으로서 스퍼터링 장치로서 사용될 수 있다.

음극에 직접 설치되는 대신에 환형영구자석은 고밀도 플라즈마를 발생하기 위하여 음극 위쪽으로 약간 떨어진 거리에 설치될 수 있다.

이 배치는 스퍼터링 가스의 흐름을 개선하고 고율과 높은 균일성으로 처리되기 위하여 스퍼터링이 침전처리를 가능하게 한다.

양극은 리액터 내의 적당한 자리에 위치할 수 있다.

실시예서 환형영구자석이 리액터 내에 설치된 것만을 기술하였었으나 이것은 어떤 것만이 가능한 배치는 아니고 영구자석은 또 리액터 바깥쪽에도 설치될 수 있다.

그와 같은 구성은 제9도 및 제11도에 도시된다.

환형영구자석(42) 또는 (44)은 리액터 밖의 적당한 위치에 놓임으로서 자개(B)의 자력선은 음극(18) 또는 양극(38) 위의 공간에서 음극(18) 또는 양극(38)에 대하여 대량 평행하게 달린다.

상술한 여러가지 실시예의 드라이 프로세스 장치에서 영구자석은 고정적이었으나 환형영구자석은 그의 회전 대칭 중심주위로 회전될 수 있고 또는 교류전계의 평면에 대체로 직교하는 평면에서 회전자개를 초래하는 환희평면에서 중력의 중심주위로 회전될 수 있다.

이것은 부식될 물질 위에 좀더 균일한 플라즈마 밀도의 분배를 결과하고 스퍼터링 표적 물질 또는 증기가 침전될 물질에도 같으며, 부식율, 스퍼터링율 또는 증기침전율의 보다 더 큰 균일성을 가져온다.

그와 같은 수단은 현존 기법에 의하여 용이하게 제공된다.

영구자석이 음극 또는 양극 위에 설치되면 예를 들면 물질(20)을 회전시키지 않고 음극 또는 양극을 회전시키는 수단을 제공하는 것을 만족시킨다.

영구자석이 음극 또는 양극에 설치되지 않을 때는 영구자석의 지지구조물이 기계적인 회전제어에 사용될 수 있거나 그렇지 않으면 회전은 자석의 반발력을 사용함으로서 리액터의 밖으로부터 전자기적 수단에 의하여 제어될 수 있다.

회전비율은 그다지 중요치 않다.

전술한 바와 같이 영구자석이 음극과 양극에 모두 설치될 때에는 두 자석의 회전은 일치시켜야 하므로 그들의 N극은 맞은편 위치에 그리고 그들의 S극은 역시 맞은편에 각각 잔존하도록 한다.

자석이 리액터 바깥 쪽에 놓이면 제1b도에 도시한 것과 같이 장치는 영구자석의 회전을 위하여 사용될 수 있다.

장치는 영구자석(42)이 설치된 제1기어(92)와 제1기어(92)와 맞물리는 제2기어가 있다.

제1기어(92)는 원주를 따라서 배치된 볼베어링을 갖는 베어링수단(96)에 의하여 회전가능하게 지지된다.

제2기어는 모터(98)의 샤프트(98a)에 고정된다.

모터(98)가 구동되면 회전은 제2기어(94)에 그리고 따라서 제1기어(92)에 전달된다.

그럼으로써 영구자석(42)은 회전하게 되는 것이다.

필요하면 이 장치에서 사용된 영구자석은 전기적으로 고주파(rf) 전원에 연결되거나 전기적으로 접지되어서 음극에 대하여 전개(필드 백터)의 직각 방향을 유지한다.

본 발명은 마그네트론 방전을 발생하기 위해서 필요한 자개를 발생하는 환형영구자석의 사용에 의하여 그리고 자석의 위치관계에 의하여 특정 지워진다.

드라이 프로세스장치의 그 밖의 다른 부분의 구조는 상술한 구조에 저촉되지 않는 범위 내에서 설계에 맞게 수정될 수 있다.

[보조자기부재를 갖는 영구자석]

본 발명을 특징지우는 환형영구자석은 보조자기부재와 함께 결합하여 사용될 수 있다.

그와 같은 결함의 예는 제12a도 및 제12b도에 도시된다.

이 예에서 참조번호 60으로 표시되는 보조자기부재는 환의 형태로 그 속에 배치되고 환형영구자석(30)과 접촉한다.

보조자기부재(60)과 환형영구자석(30)은 자석 어셈블리(62)를 형성한다.

보조자기부재(60)는 영구자석(30)의 S극 근방에 N극을 그리고 영구자석(30)의 N극 근방에 S극을 갖는 영구자석으로 만들어질 수 있다. 보조자기부재(60)는 제12a도 내지 제12b도에 표시된 것과 같이 일체로 된 부재로서 형성될 수 있다.

제12a도 및 제12b도에 표시한 구조를 제조하기 위하여 환의 형태로 된 자석물질이 제12c도의 도시와 같이 전자석에 의한 외부자장의 사용에 의하여 자화되고 주영구자석(30)의 N극(32) 및 S극(34)이 형성된다.

외부자장을 제거하면 주영구자석(30)의 N극(32) 및 S극(34) 부근의 환의 내측 부분은 자동적으로 보조영구자석(60)의 N극(66) 및 S극(64)이 되게 자화된다.

자석 어셈블리(62)는 이렇게 모두 환의 형태로 주영구자석(30)과 보조영구자석(60)으로 나뉜다.

영구자석층들(30) 및 (60)의 경계선은 점선으로 대략 표시된다.

자석 어셈블리(62)의 형성용으로 사용될 수 있는 적당한 물질은 주로 Al, Ni, Co 및 Fe를 함유하는 암니코이다.

Co의 함량은 되도록이면 약 30%가 되도록 하여야 한다.

그와 같은 Co의 높은 함량으로 항자력은 약 1,000 가우스 이상이 된다.

Co의 함량이 약 25%이면 항자력은 약 1,000 가우스 이하이며 보조영구자석용(60)의 N극 및 S극의 형성은 일어나지 않는다.

제12a도 및 제12b도의 도시의 구조에서 환의 빈 공간에 유기된 자력성은 평면도(제12a도) 및 단면도(제12b도)에서 보이는 것과 같이 개선된 균일성을 갖는다.

자력선(68)은 또 단면도(제12b도)에서 보는 바와 같이 더 좋은 평행성을 갖는다.

제13a도 및 제13b도는 자석 어셈블리의 또 다른 예를 표시한다.

제13a도 및 제13b도에서 제12a도 및 제12b도의 도시한 것과 동일한 부재 및 부품은 동일한 부재 및 부품은 동일한 참조번호로 표시된다.

이 예의 자석 어셈블리(62)는 각각 별도로 자화되고 조립된 주영구자석(30) 및 보조영구자석(60)으로 구성되며 보조영구자석(60)은 주영구자석(30) 속에 들어가 맞춰져 있다.

주영구자석(30)과 보조영구자석(60) 사이에 경계는 실선으로 표시한다.

외부 주영구자석층(30)에 의한 자장은 단독으로 취해지면 내부 보조영구자석(60)이 단독으로 취해진 경우의 자장보다 더 밀도가 조밀하다.

이구조로 영구자석(30) 또는 (60)의 항자력은 중요하지 않다.

결과로서 생기는 자력선은 제12a도 및 제12b도의 그것과 동일하다.

영구자석 대신에 보조자기부재(60)는 항자력을 갖지않는 적자기 물질도 만들 수 있다.

그러한 물질의 예는 순철이다.

어셈블리는 제14a도 및 제14b도에 도시된다.

영구자석(30)의 N극(32) 부근의 보조영구자석(60)의 부분은 그 내주면 상에 S극(64)를 표시하도록 자화되고 한편 영구자석(30)의 S극(34) 부근의 보조자기부재(60)의 부분은 그 내주면 상에 N극(66)을 표시하도록 자화된다.

제14a도 및 제14b도의 자석 어셈블리에 의하여 유기된 자력선은 제12a도, 제12b도, 제13a도 및 제13b도에 도시한 것과 동일하다.

그것은 평면도(제14a도) 및 단면도(제14b도)에 도시한 것과 같이 환속의 빈 공간 속에 개선된 균일성을 갖는다는 것을 뜻한다.

환형영구자석 및 환형 보조자기부재는 인접하는 조작들 사이에 간극을 배치한 조작들로 나뉠 수 있으며 어셈블리의 자기적 특성 및 기능이 유지되는 한 가능하다.

어셈블리의 자기적 특성을 바꾸지 않는 물질로 그 간극을 메울 수 있다.

제15a도 및 제15b도는 자석 어셈블리의 또 다른 예를 표시하며 제14a도 및 제14b도의 그것과 동일한 부재 및 부품은 동일한 참조번호로 표시된다.

제15a도 및 제15b도는 제14a도 및 제14b도와 상이한데 직경에서 큰 차이가 있어서 보조자기부재(60)가 영구자석(30)으로부터 분리된다.

보조자기부재(60)와 영구자석(30) 사이의 공간을 조정함으로서 자장의 균일성 및 밀도가 조정될 수 있다.

영구자석(30)에 대하여 보조자기부재(60)의 수직위치를 변동시킴으로서 자장의 균일성 및 밀도는 역시 조정될 수 있다.

자장의 균일성 및 밀도는 또 영구자석(30)의 형상으로부터 보조자기부재(60)의 형상을 변화시킴으로서 조정될 수 있다.

제16a도 및 제16b도는 자석 어셈블리의 또 다른 예를 표시한다.

이 예에서 보조자기부재(70)는 영구자석(30)보다 더 큰 외경과 영구자석(30)보다 더 작은 내경을 갖으며 영구자석(30)의 밑쪽에 위치한다.

영구자석(30)에 대하여 보조자기부재(70)의 상대적 위치는 변화시킴으로서 자력선(78)은 밑쪽으로 벗어나고 상부 및 중앙 영역에서 자력선(78)의 밀도는 변화될 수 있다.

선택적으로 보조자기부재(70)는 영구자석(30)의 위쪽에 위치될 수 있다.

제17a도 제17b도는 자석 어셈블리의 또 다른 예를 표시한다.

이 예에서 보조자기부재(80)는 영구자석(30)보다 더 큰 직경을 갖으며 영구자석(30)의 바깥쪽에 위치한다.

보조자기부재(80)의 내주변과 영구자석(30)의 외주변과의 사이는 분리되어 있다.

이 구조에서 자력선(88)의 약간은 영구자석(30)의 바깥쪽의 보조자기부재(80)를 따른다.

영구자석(30)의 내부쪽의 자력선은 따라서 변화한다.

제16a도, 제16b도, 제17a도, 제17b도의 장치는 예를 들면 각개의 영구자석이 제조되는 조건의 변동에 의한 각개의 영구자석의 자화강호의 차이를 보정하는데 사용된다.

상기의 자석 어셈블리는 상술한 여러가지 실시예에서 사용된 것과 같은 단독 자석의 대치에 사용될 수 있다.

상기 한 설명에서 명백하듯이 본 발명의 드라이 프로세스 장치는 환형영구자석의 내측영역 및 근방에서 고도로 균일한 자개를 생성하는데 유용하고 따라서 부식될 물질, 포적물질, 또는 증기가 침전될 물질과 같은 물질 위에 고도의 균일성으로 고밀도의 플라즈마를 발생할 수 있다.

물질을 에칭하거나 스퍼터링하거나 그 위에 얇은 필름을 침전시키는 프로세스는 따라서 고균일성으로 그리고 고율로 달성될 수 있다. 드라이 프로세스 장치에서 발생된 자개는 처리될 물질의 표면과 본질적으로 평행한 방향이기 때문에 플라즈마 속의 전자는 물질 위에 표류하는 경향이 없고 그러므로 이온 외장이 형성되려는 경향이 없고(예 : 감소되었음), 이온 충돌에 의하여 초래된 물질의 손상서 부수적인 감소와 함께 다섯개 이상의 요인에 의하여 자기 바이어스 전압은 감소된다.

본 발명의 드라이 프로세스 장치는 따라서 특히 저손상 에칭용 고증기침전율을 요하는 게이트용, 트렌치 에칭용, 및 연결물질의 침전용으로 적합하다.

본 발명은 또 장치의 싸이즈를 감소하는 것을 가능하게 한다.

Claims (23)

1. 리액터와 리액터 내부에 설치된 제1 및 제2전극과 제1전극은 처리될 물질이 그 위에 설치되도록 제공되고 고주파 전원이 제1 또는 제2전극에 교류전계를 발생하기 위하여 전기적으로 연결되고 처리될 물질 위의 공간에 마그네트론 방전을 유기하기 위하여 교류전계와 상호작용하는 자개를 발생하는 수단과 상기 한 자개 발생수단은 N극 및 S극을 갖는 환의 형상으로 된 영구자석으로 된 것으로 구성되는 드라이 프로세스 장치.
2. 제1항에 있어서 처리될 물질은 위에서 본 것과 같이 영구자석의 환 속에 놓인 것을 특징으로 하는 드라이 프로세스 장치.
3. 제1항에 있어서 영구자석은 처리될 물질 위의 공간에 제1전극의 표면과 평행하게 자개를 생성하도록 배치된 드라이 프로세스 장치.
4. 제2항에 있어서 영구자석은 제1전극의 표면과 평행한 평면에 연장되도록 배치된 드라이 프로세스 장치.
5. 제4항에 있어서 영구자석은 리액터의 내부 또는 외부에 고정된 위치로 또는 처리될 물질과 평행한 평면에서 회전할 수 있는 방법으로 설치된 드라이 프로세스 장치.
6. 제4항에 있어서 영구자석은 제1전극 위에 접촉하여 설치된 드라이 프로세스 장치.
7. 제4항에 있어서 영구자석은 제1전극의 위쪽 방향에 접촉않고 설치된 드라이 프로세스 장치.
8. 제7항에 있어서 영구자석은 제2전극상에 설치된 드라이 프로세스 장치.
9. 제7항에 있어서 영구자석은 전극들 사이의 공간에 설치된 드라이 프로세스 장치.
10. 제4항에 있어서 영구자석은 제1전극 밑에 설치된 드라이 프로세스 장치.
11. 제4항에 있어서 영구자석은 제1전극상에 설치되고 상기 한 장치는 제2전극상에 설치된 환형상의 영구자석을 추가하여 가지며 그 영구자석은 양 영구자석의 N극이 서로 마주 정열되고 S극 또한 서로 마주 정열된 드라이 프로세스 장치.
12. 제4항에 있어서 영구자석은 원형상, 타원형상 또는 사각환형상을 갖는 드라이 프로세스 장치.
13. 제4항에 있어서 자개를 수정하기 위하여 영구자석 근방에 위치한 보조자기부재를 더 포함하는 드라이 프로세스 장치.
14. 제13항에 있어서 보조자기부재는 영구자석을 따라서 연장된 환의 형상으로 된 드라이 프로세스 장치.
15. 제14항에 있어서 보조자기부재는 영구자석의 S극 근방에 N극을 갖고 영구자석의 N극 근방에 S극을 갖는 보조자석으로 된 드라이 프로세스 장치.
16. 제15항에 있어서 보조자석은 영구자석의 내측에 위치하는 드라이 프로세스 장치.
17. 제13항에 있어서 보조자기부재는 항자력이 없는 철자기 물질로 된 드라이 프로세스 장치.
18. 제1항에 있어서 영구자석은 전기적으로 고주파 전원에 연결된 드라이 프로세스 장치.
19. 제1항에 있어서 영구자석은 전기적으로 접지된 드라이 프로세스 장치.
20. 제1항에 있어서 수행된 프로세스는 처리될 물질을 부식처리인 것으로 되는 드라이 프로세스 장치.
21. 제1항에 있어서 수행된 프로세스는 처리될 물질의 표적인 스퍼터링 프로세스로 되는 드라이 프로세스 장치.
22. 제1항에 있어서 수행된 프로세스는 처리될 물질 위에 엷은 필름을 침전하는 증기침전 프로세스인 드라이 프로세스 장치.
23. 제1항에 있어서 고주파 전원에 연결된 전극과 다른 전극은 전기적으로 직류 또는 고주파 전원에 연결된 드라이 프로세스 장치.

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