KR950000858B1 - 다선솔레노이드를 이용한 전자기공명 플라즈마 발생장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 본 발명의 다선솔레노이드를 이용한 전자기공명(ECR) 플라즈마 발생장치의 구조도.
제 2 도는 종래의 ECR 방식을 이용한 플라즈마 발생장치의 구조도.
제 3 도는 플라즈마장치의 이상적인 자기장분포를 나타낸 도면이다.
본 발명은 전자기공명(ECR) 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 특히 다선솔레노이드를 사용하여 자기장을 발생시킴으로써 플라즈마 발생분포를 임으로 조절하여 플라즈마의 내부 균일도를 향상시키기 위한 다선솔레노이드를 이용한 전자기공명 플라즈마 발생장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 에치나 침적에 이용되는 전자기공명 플라즈마장치에 있어서 공명지역에서의 자기장분포가 공정의 균일도와 에치형상에 주는 영향을 제 2 도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
저온 플라즈마의 에치속도(ER)는 공명지역(D)의 축방향 자기분포도(△Za)와 이온발생율() 및 이온에너지(Ei)와 반도체기판 및 공명지역에서의 축방향자기(BZb, BZa)의 함수이며 수식으로 나타내면
(여기서 SB는 자기유량함수(magnetic flux function)로 SB="∫BZ2πrdr이다)으로 정의된다.
이온에너지함수f(Ei)와 이온 발생율()가 공명지역에서 균일하다고 가정하면 에치균일도(UfER)는 다음식으로 표현된다.
(여기서 첨자 E는 반도체기판의 끝부분을 나타내고 첨자 C는 중앙을 나타낸다.)
따라서 위(2)식에서 ECR지역의 축방향폭의 균일도와 반도체기판위치와 ECR지역의 축방향 자계분포의 유사도(similarity)가 개선되면 에치의 균일도도 개선됨을 알 수 있다. 이때(△Za·BZb/BZa)E=(△Za·BZb/BZa)M이면 UfER=0이다. 에치형상은 반도체기판에 도달하는 입자의 성분비와 에너지분포 및 각 분포(angle distribution)의 함수이다. ECR 플라즈마장치에서는 전하입자가 자기장을 따라 이동하므로 자기장의 기울기가 에치형상에 영향을 준다. 가장 이상적인 경우 반도체기판에서의 자기장 기울기가 에칭형상의 기울기와 같게되므로 좋은 이방성 에치를 위해서는 제 3 도에 도시한 바처럼 반도체기판(6)에서 자력선(7)은 축방향에 평행하게 되어야 한다.
종래 시판되는 반도체장치의 구조에서는 반도체기판의 표면에 침적, 에칭등의 처리가 행하여졌다. 이와 같은 반도체기판 처리장치에서는 자장회전에 의한 고밀도 플라즈마를 형성하여 회전에 의해 균일성을 개선하거나 도파관과, 구형모드의 마이크로파를 원형모드로 변환하는 구형/원형 변환수단을 구비하여 플라즈마 생성밀도의 불균일을 개선하는 플라즈마 반응장치가 개발되어 실용화되고 있다.
우선 ECR(전자기 공명)에 대하여 알아보면, 이는 전자석에서 발생하는 자계에 의해 회전운동을 하는 전자의 운동주파수와, 전자파에 의해 받는 힘으로 회전하는 전자의 운동주파수가 공명을 일으킬때(즉, 주파수가 같아질때) 운동에너지가 최대로 되는 현상을 의미하며, 이때 플라즈마 발생효율이 최대가 된다.(예를 들어, 마이크로웨이브가 2.45GHz의 주파수일때 전자석에 의한 자계가 875Gauss이면 공명이 일어난다.)
상기와 같은 관계로 인하여, 공명이 일어나는 부분은 한정되어 있으므로 플라즈마의 중앙부분의 이온밀도가 높고 주변이 낮게 되는 것이 일반적이었다.
제 2 도는 종래의 ECR(Electron Gyclotron Resonance)구조를 나타내는 개략단면도로 자기장을 발생시키기 위한 솔레노이드(1'), 도파관(2), 석영창(3), 챔버(4) 및 플라즈마접속링(5)등으로 구성되어 있으며, 도시한 바와 같이 종래의 ECR 플라즈마장치는 1개 혹은 다수의 솔레노이드(1')를 축방향으로 일렬로 놓아 자기장을 발생시켜 마이크로 웨이브의 전자기공명을 일으켜 고밀도의 플라즈마를 발생시켰다. 플라즈마장치내의 전자기공명지역(D)은 도시한바처럼 포물선(실제는 포물면)을 이루며 자력선(7)은 도면에서와 같이 형성되므로 반도체기판 또는 웨이퍼같은 시료(6)에 도달하는 플라즈마는 시료(6)중앙부와 주변부의 에칭속도 또는 침적속도차가 커지는 불균일성 문제가 발생하여 에치의 균일도와 에칭형상에 따른 한계를 갖게된다.
이에 종래 전자기공명방식을 이용한 플라즈마발생장치는 고주파 전압(RF Power)을 시료에 인가하여 에치형상에 따른 문제와 균일도를 개선하는 방법을 쓰고 있다. 그러나 고주파가 인가되면 시료에 바이어스(bias)전압이 발생하여 전자기공명장치의 장점인 저파괴성(low damage)이 반감된다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 사정을 감안해서 발명된 것으로, 고주파 전력에 의한 바이어스전압을 최소화하여 에치 혹은 침적을 균일화하고 형상에 따른 한계를 극복할 수 있는 전자기공명 플라즈마장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자기 공명 플라즈마장치는 다선솔레노이드 각각의 도체선에 독립된 전력을 공급하여 임의의 자기장을 발생시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 첨두도면을 참조하여 설명한다.
제 1 도는 본 발명의 다선솔레노이드를 이용한 전자기공명 플라즈마발생장치의 개략구조도로 상기 제 3 도에서 설명한 이상적인 자기장을 발생시키기 위해 종래의 장치에 쓰이는 단선 솔레노이드 대신에 다선솔레노이드(1)를 사용하였다. 다선솔레노이드(1) 내부의 도체선들은 권선을 이루고 있으며 원하는 자기장을 얻기 위해 각각의 내부권선을 최적으로 하여 제작하며 각각의 도체선에는 DC 전류공급회로(8)를 이용하여 독립된 전력을 공급한다. 이때 각각의 도체선에 공급되는 전력은 컴퓨터나 컨트롤러부(9)에서 조정되어 최적값을 공급하므로 다선솔레노이드(1)는 내부 도체선의 권선설계와 각각의 도체선에 흐르는 전류를 조절하여 임의의 원하는 자기장 분포를 발생시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 ECR 플라즈마 발생장치는 반도체기판 가공시 균일도와 형상을 최적화하여 반도체공정의 신뢰성과 수율을 향상시킬 수 있다.
Claims (2)
- 자기장 발생장치, 마이크로파 발생장치 및 도파관과 플라즈마 챔버로 구성되는 전자기공명장치에 있어서 도체선이 권선을 이루고 있는 다선솔레노이드(1)에 컴퓨터나 컨트롤러부(9)에 의해 조정되는 전력을 전류공급회로(9)를 통해 각각의 도체선에 독립된 가변전류를 인가하여 임의의 자기장을 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 다선솔레노이드를 이용한 전자기공명 플라즈마 발생방법.
- 자기장 발생장치, 마이크로파 발생장치 및 도파관과 플라즈마 챔버로 구성되는 전자기공명장치에 있어서, 내부 도체선이 권선으로 이루어진 다선솔레노이드(1)와 상기 다선솔레노이드(1) 각각의 코일에 전류를 공급하는 전류공급회로(8)와 상기 전류공급회로에서 발생하는 가변전류를 조절하는 컴푸터나 컨트롤러부(9)로 이루어진 것을 특징으로 하는 다선솔레노이드를 이용한 전자기공명 플라즈마 발생장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019910011547A KR950000858B1 (ko) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 다선솔레노이드를 이용한 전자기공명 플라즈마 발생장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019910011547A KR950000858B1 (ko) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 다선솔레노이드를 이용한 전자기공명 플라즈마 발생장치 및 방법 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR930003789A KR930003789A (ko) | 1993-02-24 |
| KR950000858B1 true KR950000858B1 (ko) | 1995-02-02 |
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ID=19316921
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| KR1019910011547A KR950000858B1 (ko) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 다선솔레노이드를 이용한 전자기공명 플라즈마 발생장치 및 방법 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR950000858B1 (ko) |
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1991
- 1991-07-08 KR KR1019910011547A patent/KR950000858B1/ko active IP Right Grant
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| KR930003789A (ko) | 1993-02-24 |
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