KR930703694A - 고밀도 플라즈마 증착 및 에칭 장치 - Google Patents

고밀도 플라즈마 증착 및 에칭 장치

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Abstract

고밀도 이온화된 플라즈마는 챔버의 폐쇄된 끝으로 부터 떨어져 더 작은 각도로 또는 수직으로 소스(source)챔버의 중앙축을 가로막는 평면상에 위치된 단일 루프(loop) 안테나(12′)를 사용한 소스챔버(10′)안에서 발생된다. 세로 방향의 자장으로 불활성 또는 리액티브(reactive)가스를 소스 챔버내로 주입하여 5 내지 30 ㎒의 RF 에너지를 갖는 안테나의 여기는 M=0 여기 모드 또는 M=0과 M=1 모드의 성분을 설정한다. 발생된 저주파 휘슬파는 일정한 고밀도 플라즈마와 높은 플라즈마 전류를 발생한다. 안정된 모양이거나 시간 조절된 자장이 에칭, 중착되거나 산란되도록 기판에서 플라즈마의 분배와 불균일성을 촉진하는 공정 챔버 구조와 조합되어 이렇게 정의된 플라즈마 소스가 사용된다.

Description

고밀도 플라즈마 증착 및 에칭 장치
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명에 따라 구성된 플라즈마 소스의 RF 전류 흐름 및 동작 원리를 나타내는 개략도, 제2도는 제1도에서의 플라즈마 소스와 결합하여 플라즈마 디포지션 또는 에칭 장치의 구성을 나타내는 개략도. 제3도는 균일성 요구 조건이 중요한 플라즈마 소스 영역이 자기 버킷 영역에 연결되는 본 발명에 따른 시스템의 제2실시예를 나타내는 개략도, 제3A도는 제3도의 라인 3A-3A를 따라 취해진 제3도 장치의 평면도.

Claims (35)

  1. 고밀도 플라즈마를 발생하는 시스템에 있어서, 원통형의 플라즈마 격리 챔버와, 이온화될 가스를 챔버로 주입하는 수단과, 원통형 챔버를 둘러싸고 챔버의 길이를 따라 중간 지역에 위치하여 챔버의 중앙축에 대해 45° 이상의 각도로 평면에 배치된 단일 루프 전극으로 이루어지는 안테나 수단과, 챔버에서 세로 방향의 자장을 발생하는 안테나 수단과 챔버에 인접한 수단과, 무선 주파수 에너지로 루프 전극을 여기시키는 안테나에 연결된 수단으로 이루어지는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 자장은 1000 가우스(gauss)보다 적고, 플라즈마 밀도는 1013/㎤ 이상이고 루프 전극은 자장에 대해 약 90°의 각도인 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 시스템은 약 50 가우스의 범위에서 제1플라즈마 전류와 피크 밀도를 갖고 약 400 가우스의 범위에서 제2 플라즈마와 피크 밀도를 갖는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 무선 주파수 에너지는 13.56㎒의 범위에 있고 더우기 여기하는 수단은 임피던스 매칭 수단을 포함하는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 루프 전극으로 알려진 전자파의 모드 구조는 m=0 모드로서 2π/kz의 피치(pitch)를 갖고 여기서 kz는 산포도 관계식 [w/wc-w2/c2kz2]2=1+(3.83kz a)2과 w/kz의위상 속도로 결정되고 여기서 w는 여기 주파수, wc는 전자 이온 가속기 각도 주파수, wp는 플라즈다 주파수, kz는 플라즈마에서 측의 파 숫자, a는 플라즈마 변경인 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 플라즈마는 Qc < w < wc관계를 갖는 저주파수 휘슬라파로 여기되고 여기서 Qc는 이온가속기 주파수인 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 플라즈마 밀도는 1015/㎤ 이상이고 챔버는 비자기(non-magnetic) 절연 챔버인 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 원통형 챔버는 세로 축을 따라 출구 구멍을 포함하고 더우기 시스템은 출구 구멍를 통해 원통형 챔버와 연락되어 원통형 챔버에 인접한 공정 챔버와 처리될 전극을 지지하는 수단을 포함하고 공정 챔버가 원통형 챔버보다 더큰 횡단면 영역을 갖는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 공정 챔버는 고속에 플라즈마를 유지하는 수단을 포함하는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 플라즈마를 유지하는 수단은 자기 버켓 챔버를 만드는 공정 챔버에 대한 자기 수단으로 이루어지는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 자기 버켓 챔버는 평면에서 직사각형이고 시스템은 자기 버켓 챔버를 따라 배치되고 연관된 단일 루프 안테나 전극을 갖는 적어도 두개의 플라즈마 격리 챔버로 이루어지는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 스스템은 적어도 두개의 플라즈마 격리 챔버로 이루어지고 각각은 연관된 단일 루프 안테나를 갖고 직렬로 안테나에 연결된 회로 수단은 무선 주파수 에너지로 안테나를 여기하는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  13. 제8항에 있어서, 시스템은 더우기 공정 챔버에서 플라즈마의 처리될 기판은 유지하는 수단으로 이루어지는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 시스템은 더우기 기판의 영역에서 자기 돌출 필드(cusp field)를 유지하는 수단을 포함하고 상기 자기 돌출 필드는 챔버의 세로 방향 자기 필드에 반대되는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 자기 돌출 필드를 유지하는 수단은 자기 돌출 필드의 강도를 기판에서 플라즈마 유선(flux) 강도의 시간 평균으로 변경하는 수단을 포함하는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  16. 제8항에 있어서, 시스템은 산란된 물질의 통로에서 원통형 챔버와 스파터(sputter) 목적물 사이의 플라즈마 통로 주위의 기판 수단과, 스파터 목적물 홀더를 바이어스하는 수단, 플라즈마의 통로에서 공정 챔버의 스파터 목적물 홀더와, 스파터 목적물로 이루어지는 고밀도 플라즈마 발생 시스템.
  17. 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, (a) 통상 RF 범위의 주파수로 외부에 위치되지만 플라즈마 발생 챔버에 가깝게 둘러싸는 단일 전류 루프로 이루어지는 전자파를 방사하는 안테나와, (b) 원통형 플라즈마 발생 챔버의 세로축과 전류 루프의 평면이 수직이거나 90°보다 작은 각도인 안테나에 근접하고 전자파로 통신하는 플라즈마 발생 챔버와, (c) 유체(fluid)를 플라즈마 발생 챔버로 주입하여서 플라즈마 발생 챔버 내에 플라즈마가 발생되도록 하는 제1 유체 주입기와, (d) 자장을 발생시키는 자장 발생기와, (e) 플라즈마가 자장에 의해 공정 챔버로 운반되는 공정 챔버와, (f) 유체를 공정 챔버로 주입시키는 제 2유체 주입기와, (g) 자장 발생기내에서 전류를 제어하여 플라즈마 형상을 제어하는 전류 제어기와 (h) 공정 챔버내에 있는 기판홀더(holder)와, (i) 기판 홀더에 장착되어 플라즈마에 종속되는 기판으로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서, (j) 무선 주파수 출력을 기판 홀더상의 기판에 인가하는 보조 무선 주파수 발생기와, (k) 무선 주파수 전압과 전류를 발생하는 무선 주파수 여자기(exciter)와, (l) 무선 주파수 여자기와 안테나를 연결하여 무선 주파수 여자기로부터 안테나까지 무선 주파수 에너지를 효과적으로 전송하는 매칭 네트워크로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
  19. 제17항에 있어서, 발생된 자장은 플라즈마 발생 챔버의 세로축에 실질적으로 평행한 플라즈마 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서, 기판 홀더는 실질적인 전기 절연 상태에서 공정 챔버내에 지지되는 플라즈마 처리 장치.
  21. 제20항에 있어서, 기판 홀더는 (a) 구리블럭과 구리블럭의 온도 제어를 가능케 하는 (b) 열 제어 수단으로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
  22. 제21항에 있어서, 제2유체 주입기는 구멍많은 소자로 이루어져서 가스가 소자내로 침투되도록 하고 가스가 소자에서 공정 챔버로 날라가도록 하는 플라즈마 처리 장치.
  23. 제22항에 있어서, 구멍많은 소자는 고리로 형성되고 고리는 관조직으로 이루어지고 관조직은 가스가 고리로부터 공정 챔버속으로 날라가도록 구멍 뚫린 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  24. 제23항에 있어서, 플라즈마 발생 챔버는 석영 원통인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  25. 제17항에 있어서, 원주 모양으로 배치된 자석은 공정 챔버상에 가까이 붙어있고 연속되는 자석은 남과 북극의 반대 방향을 갖는 다수의 자석으로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
  26. 제25항에 있어서, 공정 챔버는 플라즈마 발생 챔버의 횡단면보다 더 큰 횡단영역을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  27. 제26항에 있어서, 공정 챔버는 실질적으로 강철로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  28. 제27항에 있어서, 공정 챔버의 횡단면은 규정된 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  29. 제25항에 있어서, 부가적인 자장(magnatic field) 발생기는 플라즈마 발생 챔버의 반대편에 있는 기판의 면상의 기판 홀더 뒤에 위치하고 다른 자장 발생기와 실제로 평면에 위치하여 자장 발생기의 반대편의 자장을 발생하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  30. 제29항에 있어서, 기판 홀더뒤에 위치한 자장 발생기는 시간적으로 변하는 자장을 발생하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  31. 제17항에 있어서, 부가적인 자장 발생기는 플라즈마 발생 챔버 반대편에 있는 기판의 면상의 기판 홀더 뒤에 위치하고 다른 자장 발생기의 것에 실제로 평행한 평면에 위치하여 다른 자장 발생기의 것에 반대편의 자장을 발생하는 플라즈마 처리 장치.
  32. 제31항에 있어서, 기판 홀더뒤에 위치한 자장 발생기는 시간적으로 변하는 자장을 발생하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  33. 제17항에 있어서, (a) 적어도 하나의 목적물과 (b) 바이어스 수단이 목적물에 전압을 인가하여 플라즈마의 이온이 목표에 쏘아지도록 하고 목표로부터의 물질이 기판상에 중착되도록 하는 스파터 중착용 플라즈마 처리 장치.
  34. 제17항에 있어서, (a) 다수의 플라즈마 발생 챔버로 각 플라즈마 발생 챔버는 연결되고 (b) 다수의 안테나로 각 안테나의 각 플라즈마 발생 챔버에 전자적으로 연결되고 (c) 다수의 자장 발생기로 각 자장 발생기는 각 플라즈마 발생 챔버에 자기적으로 연결되는 플라즈마 처리 장치.
  35. 제17항에 있어서, (a) 다수의 플라즈마 발생 챔버로 각 플라즈마 발생 챔버는 연결되고 각 플라즈마 발생은 플라즈마 발생기 챔버의 세로축에 같은 축이고 (b) 다수의 안테나로 각 안테나는 플라즈마 발생 챔버에 전자적으로 연결되고 (c) 다수의 자장 코일로 자장 코일은 처리 챔버에 가깝고, (d) 다수의 자장 발생기로 각 자장 발생기는 각 플라즈마 발생기에 자기적으로 연결되고 (e) 처리 챔버내에 장착된 다수의 기판 홀더로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019930702304A 1991-02-04 1992-02-04 고밀도 플라즈마 증착 및 에칭 장치 KR100231221B1 (ko)

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