KR100768019B1 - 플라즈마 처리 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실질적으로 방위각상 대칭인 단일 챔버의 처리를 위해 플라즈마가 점화 및 유지, 양자 모두가 내부에서 이루어지는 플라즈마 처리 챔버를 포함하는, 기판을 처리하기 위한 플라즈마 처리 시스템에 관한 것이다. 플라즈마 처리 시스템은 플라즈마 처리 챔버의 상단부에 배치된 결합 윈도우와, 기판이 처리를 위해 플라즈마 처리 챔버내에 배치되었을 때 기판에 의해 형성되는 평면 위에 배치된 RF 안테나 배열을 포함한다. 또한, 플라즈마 처리 시스템은 기판에 의해 형성된 평면 위에 배치된 전자석 배열을 포함한다. 전자석 배열은 전자석 배열에 g나 이상의 직류 전류가 공급될 때, 결합 윈도우와 안테나에 근접한 영역에서 플라즈마 처리 챔버내에 제어가능한 자장의 반경방향 변화를 초래하도록 구성된다. 반경방향 변화는 기판에 걸친 처리 균일성에 영향을 미친다. 플라즈마 처리 시스템은 전자석 배열에 연결된 dc 전원을 추가로 포함한다. 이 dc 전원은 하나 이상의 직류 전류의 크기를 변화시키기 위한 컨트롤러를 갖고 있으며, 그에 의해 기한에 걸친 처리 균일성을 향상시키기 위해 안테나에 근접한 영역에서 플라즈마 처리 챔버내에 제어가능한 자장의 반경방향 변화를 변경한다.
플라즈마, 처리시스템, 처리방법

Description

플라즈마 처리 시스템 및 그 방법{PLASMA PROCESSING SYSTEMS AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 IC 제조에 사용하기 위한 반도체 기판 같은 기판들이나, 평판 디스플레이 분야에 사용하기 위한 패널들(예로서, 유리, 플라스틱 등)을 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기판에 걸쳐서 고도의 처리 균일성으로 기판을 처리할 수 있는 개선된 플라즈마 처리 시스템에 관한 것이다.
플라즈마 처리 시스템은 오랜 기간 동안 사용되어 왔다. 수년간, 유도 결합 플라즈마 소스, 전자 사이클로트론 공명(ECR; electron cyclotron resonance) 소스, 용량 소스 등을 사용하는 플라즈마 처리 시스템이 도입되어, 반도체 기판 및 디스플레이 패널을 처리하는데 다양하게 사용되어 왔다.
통상적인 플라즈마 처리 분야에서, 처리 소스 가스(에칭액 가스 또는 증착 소스 가스)가 챔버내로 도입된다. 그후, 처리 소스 가스내에 플라즈마를 점화시키기 위해 에너지가 제공된다. 플라즈마가 점화된 이후에, 이는 부가적인 에너지로 유지되며, 이 에너지는 다양한 널리 공지된 방식, 예컨대, 용량식, 유도식, 마이크 로파를 통한 방식 등으로 플라즈마에 결합될 수 있다. 그후, 플라즈마는 처리 임무, 예컨대, 기판상의 막을 선택적으로 에칭하거나 증착하기 위해 사용된다. 플라즈마 처리 시스템은 일반적으로 본 기술 분야에 널리 공지되어 있으며, 다양한 상업적으로 이용 가능한 시스템에 관한 세부 사항이 기재되어 있는 참조 문헌이 풍부하다. 따라서, 플라즈마 처리에 관한 일반적 원리는 단순화를 위해 본 명세서에서는 세부적으로 언급하지 않는다.
기판 처리시, 처리 기술자들이 향상시키기 위해 노력하고 있는 중요한 변수 중 하나는 처리 균일성이다. 에칭 환경에서, 예컨대, 에칭 균일성은 산출량의 중요한 결정자이다. 즉, 고수준의 에칭 균일성은 무결함 처리 기판의 비율을 향상시키며, 이는 제조업자에게는 보다 낮은 원가를 의미한다. 본 명세서에 사용되는 용어와 관련하여, 에칭 균일성은 에칭율, 미세 로딩(microloading), 마스크 선택비, 하부층 선택비, 임계 치수 제어 및 측벽 각도와 조도(roughness) 같은 형상 특성을 포함하는 기판 표면에 걸친 전체 에칭 프로세스의 균일성을 지칭한다. 에칭이 고도로 균일한 경우, 예컨대, 기판 상의 상이한 지점에서의 에칭율이 실질적으로 동일해지는 경향이 예상된다. 이 경우에, 기판의 한 영역이 과도하게 과에칭(over-etched)되고, 동시에, 다른 영역은 부족하게 에칭된 상태로 남아있게 되는 가능성이 보다 낮다. 부가적으로, 다수의 응용 분야에서, 이들 엄격한 처리 필요 조건은 기판 처리 동안 상이한 단계에서 상충될 수 있다. 빈번하게, 이는 동적으로 상이한 플라즈마 처리 필요 조건으로 처리되어야만 하는 다중 막의 존재로 인한 것이다. 예로서, 바람직한 처리 성능을 달성하기 위해, 단일 기판을 처리하는 중에, 가스 압력, 플라즈마 밀도 및 화학 성분이 현저히 변경되어야할 필요가 있을 수 있다.
처리 균일성에 부가하여, 처리 기술자들에 관련한 다른 현안들도 존재한다. 그 중 제조업자들에게 중요한 현안은, 예컨대, 시스템을 취득 및 정비하는 비용, 허용할만한 처리 성능의 수준을 유지하기 위해 필요한 챔버 세정 주기, 시스템 구성 요소의 수명 등을 포함하는 처리 툴의 소유 비용이다. 따라서, 종종 보다 낮은 비용으로 보다 높은 품질의 처리를 가능하게 하는 방식으로, 상이한 소유 비용(cost of ownership)과 처리 변수 사이에 적절한 균형을 취하는 것이 바람직한 에칭 처리가 된다. 또한, 기판의 형상이 보다 작아지고, 처리가 보다 많은 요구 사항(예컨대, 보다 작은 임계 치수, 보다 높은 형상비, 보다 신속한 생산 등)을 가지게 됨에 따라, 처리 기술자는 보다 낮은 비용으로 보다 높은 품질의 처리를 달성할 수 있는 신규한 방법 및 장치를 부단히 연구하고 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 처리를 위한 플라즈마가 그 내부에서 점화 및 유지되는, 실질적으로 방위각상 대칭인 플라즈마 처리 챔버인, 단일 챔버를 포함하는 기판을 처리하기 위한 플라즈마 처리 시스템에 관한 것이다. 이 플라즈마 처리 챔버는 별도의 플라즈마 발생 챔버를 구비하지 않는다. 이 플라즈마 처리 챔버는 상단부 및 하단부를 구비한다.
이 플라즈마 처리 시스템은 플라즈마 처리 챔버의 상단부에 배치된 결합 윈 도우와, 기판이 처리를 위해 플라즈마 처리 챔버내에 배치되었을 때, 기판에 의해 형성되는 평면 위에 배치되는 RF 안테나 배열을 포함한다. 또한, 이 플라즈마 처리 시스템은 기판에 의해 형성된 평면 위에 배치된 전자석 배열을 포함한다. 이 전자석 배열은 적어도 하나의 직류 전류가 전자석 배열에 공급될 때, 결합 윈도우와 안테나에 인접한 영역의 플라즈마 처리 챔버내에서 제어가능한 자장의 반경방향 변화를 유발하도록 구성되어 있다. 반경방향 변화는 기판에 걸친 처리 균일성에 영향을 미친다.
플라즈마 처리 시스템은 전자석 배열에 연결된 dc 전원을 추가로 포함한다. dc 전원은 하나 이상의 직류 전류의 크기를 변화시키고, 그에 의해, 안테나에 인접한 영역의 플라즈마 처리 챔버내에서 제어가능한 자장내의 반경방향 변화를 변경시켜 기판에 걸친 처리 균일성을 향상시키기 위한 제어기를 갖고 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 플라즈마 강화 처리(plasma-enhanced process)를 사용하여 기판을 처리하면서, 처리 균일성을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 기판의 처리 동안 내부에 플라즈마가 점화 및 유지되는, 실질적으로 방위각상 대칭인 구조를 갖는 플라즈마 처리 챔버인, 단일 챔버를 제공하는 것을 포함하며, 상기 플라즈마 처리 챔버는 별도의 플라즈마 발생 챔버를 갖고 있지 않다.
또한, 이 방법은 플라즈마 처리 시스템의 상단부에 배치된 커플링 윈도우를 제공하는 것과, 기판이 처리를 위해 플라즈마 처리 챔버내에 배치되었을 때, 기판에 의해 형성되는 평면 위에 배치된 RF 안테나 배열을 제공하는 것을 포함한다. 이 방법은 기판에 의해 형성된 평면 위에 배치된 전자석 배열을 제공하는 것을 추가로 포함한다. 전자석 배열은 하나 이상의 직류 전류가 전자석 배열로 공급될 때, 커플링 윈도우와 안테나에 인접한 영역에서 플라즈마 처리 챔버내에 제어가능한 자장의 반경방향 변화를 유발하도록 구성되어 있다. 반경방향 변화는 기판에 걸쳐서 처리 균일성에 영향을 미친다.
부가적으로, 전자석 배열에 연결된 dc 전원을 제공하는 것과, 플라즈마 처리 챔버내에 기판을 배치하는 것과, 플라즈마 처리 챔버 내로 반응 가스를 유동시키는 것과, 반응 가스 외측에 플라즈마를 형성하는 것과, 기판에 걸친 처리 균일성을 향상시키기 위해 안테나에 인접한 영역의 플라즈마 처리 챔버내에 제어가능한 자장의 반경방향 변화를 변경시키는 것이 포함된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 기판을 처리하기 위한 플라즈마 처리 시스템에 관한 것이며, 이는 단일챔버인, 처리를 위해 플라즈마가 내부에서 점화 및 유지되는 실질적으로 방위각상 대칭인 플라즈마 처리 챔버를 포함한다. 플라즈마 처리 챔버는 별개의 플라즈마 발생 챔버를 구비하지 않는다. 이 플라즈마 처리 챔버는 상단부와 하단부를 갖고 있다.
이 플라즈마 처리 시스템은 플라즈마 처리 챔버의 상단부에 배치된 커플링 윈도우와, 처리를 위해 플라즈마 처리 챔버내에 기판이 배치되었을 때, 기판에 의해 형성되는 평면 위에 배치되는 RF 안테나 배열을 포함한다.
RF 안테나에 연결된 제 1RF 전원과, 기판에 의해 형성된 평면 위에 배치된 제 1자석 배열이 추가로 포함된다. 자석 배열은 자석 배열로부터 방출되는 자기력 선으로 인해 커플링 윈도우와 안테나에 인접한 영역에서 플라즈마 처리 챔버내의 제어가능한 자장에 반경방향 변화를 유발하도록 구성되어 있다. 이 반경 방향 변화는 기판에 걸친 처리 균일성에 영향을 미친다.
부가적으로, 처리 동안 플라즈마 처리 챔버내에 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부 배열과, 기판 지지부 배열에 연결된 제 2RF 전원이 포함된다. 제 2RF 전원은 제 1RF 전원과는 독립적으로 제어될 수 있다. 부가적으로, 기판을 가로지를 처리 균일성을 향상시키기 위해, 안테나에 인접한 영역에서 플라즈마 처리 챔버내에 제어가능한 자장의 반경방향 변화를 변경하기 위한 수단이 포함된다.
이들 및 본 발명의 다른 특징이 하기의 도면을 참조로 하기의 본 발명의 상세한 설명에서 보다 상세히 설명된다.
본 발명은 제한이 아닌 예시의 의미로서 도면에 예시되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 바람직한 RF 안테나 배열과 바람직한 상부 자석 배열을 포함하는, 플라즈마 처리 시스템을 예시하는 도면.
도 2A는 플라즈마 처리 챔버내의 토폴로지(topology)와 제어가능한 자장 강도의 반경방향 변화를 촉진하기 위해, 도 1의 챔버내에 생성될 수 있는 일부 바람직한 자기력선을 도시하는 도면.
도 2B는 도 1의 플라즈마 처리 시스템의 전자석 코일내의 dc 전류가 조작될 때, 발생될 수 있는 다른 반경방향 발산 자장 토폴로지의 바람직한 예를 도시하는 도면.
도 2C는 제어가능한 자장 강도의 반경방향 변화의 통상적인 토폴로지를 도시하는 도면.
도 3A 내지 도 3H는 본 발명의 실시예에 따른, 본 발명의 플라즈마 처리 시스템에 사용될 수 있는 다양한 RF 안테나 배열을 도시하는 도면.
도 4A 내지 도 4F는 본 발명의 실시예에 따른, 본 발명의 플라즈마 처리 시스템에 사용될 수 있는 다양한 자장 발생기 배열을 도시하는 도면.
도 5A 내지 도 5C는 본 발명의 실시예에 따른, 본 발명의 플라즈마 처리 시스템에 사용될 수 있는 다양한 자성 버킷 배열을 도시하는 도면.
도 6A 내지 도 6C는 본 발명의 실시예에 따른, 본 발명의 플라즈마 처리 시스템에 사용될 수 있는 다양한 자화 패턴을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제어가능한 자장 강도 및/또는 토폴로지의 반경방향 변화를 변경함으로써 처리 균일성을 제어하는데 수반되는 단계를 예시하는 단순화된 흐름도.
도면에 예시된 바와 같은 몇가지 바람직한 실시예들을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다. 하기의 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 기술되어 있다. 그러나, 당업자들은 본 발명이 이들 특정 세부 사항 중 일부 또는 모두가 없이도 실시될 수 있다는 것을 명백히 알 수 있을 것이 다. 다른 예로서, 본 발명을 불필요하게 어렵게 만들지 않기 위해서, 널리 공지된 공정 단계 및/또는 구조는 설명되어 있지 않다.
일 실시예에서, 본 발명은 고도의 처리 균일성 제어를 가능하게 하는 개선된 플라즈마 처리 시스템에 관한 것이다. 바람직한 개선된 플라즈마 처리 시스템은 실질적으로 방위각상 대칭, 즉, 웨이퍼 평면에 평행한 각 단면이 거의 원형 형상을 갖는, 플라즈마 처리 챔버인, 단일 챔버를 포함하며, 상기 플라즈마 처리 챔버는 처리 임무를 위해 플라즈마의 발생 및 유지, 양자 모두를 수행하기 위해 사용된다. 이 개선된 플라즈마 처리 시스템은 처리 동안 기판의 평면 위에 배치되는 RF 안테나 배열과, 상부 자석 배열을 추가로 포함한다.
RF 안테나 배열 및 상부 자석 배열은 유도된 처리 균일성의 변화가 달성되는 기판 위에서 충분히 먼 플라즈마 처리 챔버내에 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 미소량의 반경방향 변화가 존재하고, 동시에 기판에서의 자장 강도가 낮아지는 것을 보증하도록 배열되어 있다. 바람직한 실시예에서, 이 제어가능한 자장의 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화는 주로 RF 안테나/진공 경계면 부근의 출력 결합 영역의 근방에 존재한다. 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화는 그것이 미소한 수준으로 처리 균일성에 영향을 미치도록 되어 있다. 처리 균일성에 영향을 미칠 수 있는 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화의 패턴을 생성하기 위해 적절히 플라즈마 처리 시스템을 설계함으로써, 그리고, 그후, 이 반경방향 변화를 변경시키기 위한 수단을 제공함으로써, 처리 기술자들이 균일성을 향상시키도록 처리를 조율할 수 있게 하기 위하여 균일성 다이얼이 제공된다.
일 실시예에서, 상술한 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화는 RF 안테나 배열을 상부 자석 배열과 비공면적(non-coplanar)으로 형성함으로써 생성된다. 대안적으로, 또는, 부가적으로, 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지는 서로에 대해 공면적이거나 비공면적일 수 있는 둘 이상의 전자석 코일을 포함하는 상부 자석 배열을 제공함으로써 생성될 수 있다. 다수의 전자석 코일은 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 상술한 반경방향 변화를 유도하기 위해 반대 방향을 갖는 dc 전류를 공급받을 수 있다(그러나, 필수적이지는 않다).
제조의 용이성과, 동작의 단순성을 위해서, 플라즈마 처리 챔버는 실질적으로 방위각상 대칭인 플라즈마 처리 챔버인, 단일 챔버로 구성되는 것이 적합하다(제한적이지는 않다). 달리 말해서, 본 발명의 플라즈마 처리 챔버는 기판의 처리를 위한 플라즈마의 발생 및 유지 양자 모두를 수행하며(따라서, 플라즈마 발생을 위한 별도의 챔버의 필요성을 소거한다), 또한, 균일성을 유지하기 위해 실질적으로 방위각상 대칭인 단일 챔버로 구성되는 것이 바람직하다. 한정이 아닌, 예로서, 이 챔버는 단일 원통형 또는 돔형 챔버의 형상을 가질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 챔버는 단일 원통형 챔버의 형상인 것으로 가정하며, 플라즈마 발생을 위한 별도의 챔버와 처리를 위한 별도의 챔버를 사용할 필요 없이, 그 내부에서, 플라즈마의 점화 및 처리 임무를 위한 보유, 양자 모두가 이루어진다.
일 바람직한 개선된 플라즈마 처리 시스템에서는 현저한 수의 플라즈마 밀도 구배가 기반으로부터 멀리 떨어져서 발생하게 만드는 자성 버킷 배열을 추가로 구 비한다. 일 바람직한 실시예에서, 자성 버킷 배열은 플라즈마 가공 챔버의 외주 둘레에 배치된다. 필수적이지는 않지만, 자성 버킷 배열은 챔버 벽의 내측 또는 외측 중 어느 한쪽에서 플라즈마 처리 챔버의 외주 둘레에 축방향으로 배향된 복수의 영구 자석을 포함하는 것이 바람직하다. 특정 구현 방식에 무관하게, 자성 버킷 배열은 플라즈마 밀도 구배를 기판으로부터 멀리 떨어진 챔버 벽 부근에 집중하게 만들도록 구성되어 있다. 이 방식에서, 기판에 걸친 플라즈마 밀도 구배 변화가 최소화되거나, 현저히 감소되기 때문에, 균일성이 추가로 향상된다. 상술한 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화와 연계하여, 다수의 현존하는 플라즈마 처리 시스템에서 가능한 것 보다 이 개선된 플라즈마 처리 시스템에서 처리 균일성이 더 크게 향상된다.
자성 버킷은 벽에 대한 플라즈마 손실을 감소시키는 경향이 있으며, 그래서, 바람직한 개선된 플라즈마 처리 시스템이 소스에 의해 생성된 플라즈마를 보다 효과적으로 사용할 수 있다. 따라서, 주어진 소스 전력 범위에 대하여, 종래의 처리 시스템에서 보다 큰 밀도가 달성될 수 있으며, 이는 순차적으로, 보다 넓은 처리 윈도우를 제공한다. 다수의 경우에, 바람직한 처리 밀도는 쉽게 달성될 수 있지만, 바람직한 개선된 시스템에서는 이 밀도를 발생시키는데 통상적으로 보다 적은 소스 전력이 필요하다. 당업자들에게 명백한 바와 같이, 소스 전력을 보다 낮게 설정하는 것은 가능한 웨이퍼 손상 기구를 감소시키고, 부가적으로, 시스템의 허용 처리 윈도우를 넓히는 경향이 있다.
반응기의 플라즈마 분석(벽에 대한 봄(Bohm) 손실에 의해 균형화된 체적 이 온화에 기초한 것같은)도 플라즈마 손실 영역을 감소시킴으로써 주어진 전력 증착을 위한 전자 온도가 감소될 수 있다는 것을 예견한다. 일 실시예에서, 이는 자성 버킷을 채용함으로써 달성된다. 이런 전자 온도의 감소는 일반적으로 웨이퍼상에, 그리고, 웨이퍼에 걸쳐서 보다 낮은 전위를 초래하며, 이는 처리될 전자 회로에 대한 손상을 유발할 수 있다. 이 플라즈마 유도 손상의 근본 원인을 제거하는 것은 툴의 동작 윈도우를 현저히 강화시키는 경향이 있다.
또한, 다수의 증착 플라즈마 화학에서, 버킷 자장은 벽상에 총체적 폴리머 증착을 감소시키는 경향을 가지며, 그에 의해, 점진적으로 큰 웨이퍼에 적합한 챔버 내에 필요한 증가된 표면적으로 인한 챔버 세정 시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼에 걸친 평균 밀도도 결과적인 처리 결과를 결정하는데 큰 역할을 할 수 있다. 자성 버킷을 사용하여 벽에 대한 플라즈마 손실을 감소시킴으로써, 본 명세서의 개선된 균일성 제어 기구는 평균 밀도에 실질적으로 무관하다.
부가적으로, 본 발명의 균일성 제어는 웨이퍼에서 매우 낮은 자장에 의해 촉진되며, 이는 보다 높은 자장을 웨이퍼로부터 멀리 위치시킴으로써 양호하게 달성된다. 따라서, 소스에 의해 생성된 밀도를 효과적으로 사용하기 위해 자성 버킷을 사용하는 것은 매우 유익하다.
도면을 참조로 하는 하기의 상세한 설명을 통해, 본 발명의 특징 및 장점을 양호하게 이해할 수 있을 것이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 시스템(100)을 예시하고 있으며, 이는 바람직한 RF 안테나 배열(102)과, 바람직한 상부 자석 배열(104)을 포함한다. 도 1의 실시예에서, RF 안테나 배열(102) 과 바람직한 상부 자석 배열(104)은 플라즈마 처리 챔버(106) 위에 배치된 상태로 도시되어 있다. 후술될 바와 같이, 다른 위치도 RF 안테나 배열(102)과 상부 자석 배열(104)을 위해 사용될 수 있다.
RF 안테나 배열(102)은 RF 전원(112)에 연결되어 있는 상태로 도시되어 있으며, 상기 RF 전원은 RF 안테나 배열(102)에 약 0.4MHz 내지 약 50MHz의 범위의 주파수를 가진 RF 에너지를 공급할 수 있다. 보다 명확하게, 이 주파수 범위는 약 1MHz 내지 약 30MHz이다. 에칭을 위한 바람직한 실시예에서, RF 안테나 배열(102)로 공급되는 RF 주파수는 약 4MHz인 것이 적합하다.
도 1의 실시예의 상부 자석 배열(104)은 두 개의 동심 자성 코일을 포함하고, 이들 양자 모두는 반대 방향으로 흐르는 DC 전류를 수반한다. 상부 자석 배열(104)은 가변 직류 전원(114)에 연결된 상태로 도시되어 있으며, 이 가변 직류 전원은 주어진 처리를 위한 기판 표면에 걸쳐서 바람직한 수준의 처리 균일성을 달성하기 위해서, 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화를 변화시키도록 상기 상부 자석 배열(104)의 전자석 코일(들)에 공급되는 직류 전류(들)의 크기 및/또는 방향을 변화시키도록 구성되어 있다.
기판(122)은 기판 지지부 배열(124) 위에 배치된 상태로 도시되어 있으며, 기판 지지부 배열은 웨이퍼상에 충돌하는 하전 입자의 에너지를 독립적으로 제어하기 위해 바이어스 RF 전원 시스템(128)에 연결되어 있다. 바이어스 RF 전원(128)은 주기성이지만 필수적으로 사인파형일 필요는 없는 약 0.3MHz 내지 약 50MHz, 보다 바람직하게는 약 2MHz 내지 약 30MHz, 바람직하게는 약 13.5MHz의 주파수 범위 를 갖는 RF 에너지를 공급할 수 있다. 기판(122)은 처리될 작업편을 나타내며, 이는 예컨대, 에칭, 증착 또는 기타의 처리를 받게될 반도체 기판이거나, 평판 디스플레이로 가공될 디스플레이 패널을 나타낼 수 있다. 필수적이지는 않지만, 자성 버킷을 사용하는 일 실시예에서, 기판은, 자성 버킷부로부터 비자성부로의 전이부에 제공된 밀폐(confinement) 수준 변경부의 근방에 발생할 수 있는 플라즈마 처리 혼합물의 소정의 축방향 구배를 회피하기 위해 자성 버킷의 최하부 내측에 양호하게 지지되는 것이 적합하다. 제조 및 비용 특성들은 자성 버킷의 실제 범위와 처리 동안 기판의 상대 위치를 결정할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 챔버(106)는 단순한 실질적인 원통형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 달리 말하면, 비록, 언급된 기술이 다중 챔버 반응기로 구현될 수 있지만, 기판을 처리하기 위한 플라즈마의 점화 및 유지 양자 모두를 위해 사용되는 플라즈마 처리 챔버의 부분은 단일 챔버로 구성되는 것이 바람직하다. 챔버의 제조성을 복잡하게 하고, 부가적인 플라즈마 전달 문제(예컨대, 발생된 플라즈마를 플라즈마 발생 챔버의 외측으로, 그리고, 기판을 처리하기 위한 처리 챔버내로 적절하게 전달하기 위한 기구의 필요성)를 도입시키는 별도의 플라즈마 발생 챔버에 대한 필요성이 존재하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 기판 위의 챔버의 실질적인 수직 측벽과, 단순한 원통형 형상은 챔버벽이 보다 용이하게 제조될 수 있게 하며, 결국은 떨어져나와 기판을 오염시키게 되는 미립자 물질의 증착의 가능성을 감소시키며, 챔버 세정 문제를 단순화시킨다. 비록, 반응기의 설계를 복잡하게 하지만, 벽의 몇몇의 굴곡부가 사용되어, 챔버 세정 및 취급 에 관하여 부가적인 장점을 제공하는 것이 고려될 수 있다. 실질적으로 방위각상 대칭인 플라즈마 처리 챔버인, 단일 챔버의 정확한 형상 및 설계는 특정 제조업자를 위한 제조성과 서비스의 용이성 및 비용 사이의 균형에 의존할 수 있다.
도 1의 도면에서, RF 안테나 배열(102)과, 상부 자석 배열(104)은 비공면적, 즉, 이들은 플라즈마 처리 챔버의 축(108)을 따라 공간적으로 상호 편위(offset)되어 있으며, 그래서, RF 안테나, 결합 윈도우/진공 경계면 배열(102)에 근접한 영역(110)에서 플라즈마 처리 챔버내에 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화를 유도할 수 있다. 도 2A는 플라즈마 처리 챔버내의 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화를 용이하게 하기 위해, 도 1의 챔버(106)내에 형성될 수 있는 다수의 바람직한 자기력선을 도시하고 있다.
이제 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지에 미소량의 반경방향 변화가 존재하고, 이는 개선된 플라즈마 처리 시스템에서 고의로 생성되며, 고의로 기판 표면의 처리 균일성에 미소한 영향을 가질 수 있게 되도록 구성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 2A의 자기력선(140)은 챔버(146)의 반경(144)의 절반에 가까운 반경으로 높은 자장 강도의 원으로부터 발산하는 것으로 도시되어 있다. 이 고의적으로 생성된 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화를 변화시키기 위한 기구을 제공함으로써, 기판 표면에 걸친 처리 균일성이 종래 기술의 플라즈마 처리 시스템에서 가능한 것 보다 높은 수준으로 미세 조율될 수 있다.
B 코일로부터의 B 자장(B field)의 범위는 윈도우/진공 경계면 부근에서 측정될 때, 약 0 내지 약 1500 Gauss, 보다 바람직하게는 약 0 내지 약 200 Gauss, 또는, 최적으로는 약 0 내지 약 50 Gauss이다. 도 2B는 도1의 전자석 코일(104)내의 dc 전류가 조작될 때 발생될 수 있는 다른 반경방향 발산 자장 토폴로지의 바람직한 예이다. 예컨대, 도 2B에서, 자기력선은 도 1의 것에 비해 축상에서 높은 자장 영역으로부터 발산한다. 폐쇄 및 개방 자속선의 정확한 토폴로지는 도 1의 코일(104)을 사용하여 제어할 수 있다. 부가적으로, 상기 자기력선의 각도의 절대 크기 및 변화 범위는 자성 코일의 정확한 디자인에 의해 결정된다. 예컨대, 자석은 도 1에 도시된 것 보다 축을 향해 보다 집중하는 자기력선의 예를 제공하기 위해 비공면적으로 형성될 수 있다. 최적의 b-코일 설계는 챔버 직경과, 자성 버킷의 존재 및 강도, 안테나 및 반응기가 설계되는 플라즈마 처리 체제에 상호 의존적이다. 디자인은 본 발명의 원리에 따라 결정될 수 있다. 반경방향 변화의 통상적인 토포그래피는 도 2C에 도시되어 있다. 100의 경우에 B 자장 강도는 축상에서 단일 국부 최대값을 가지며, 반면에, 1002의 경우에는 한정된 반경에서 두 개의 대칭적으로 위치된 국부 최대값을 가지며, 또한, 축상에 국부 최대값을 가진다. 본 발명에서, 이들 토포그래피의 변화 유형은 전자석 조립체를 사용하여 제어될 수 있다.
또한, 도 1에는 자성 버킷 배열(132)이 도시되어 있으며, 이는 플라즈마 처리 챔버의 외주 둘레에 축방향으로 배향된 복수의 영구 자석을 포함한다. 언급한 바와 같이, 자성 버킷 배열(132)은 플라즈마 밀도 구배를 기판으로부터 멀리 떨어진 위치에 유지하면서, 동시에, 웨이퍼에서 매우 작은 자장을 유지하도록 구성되어 있다. 도 1의 바람직한 실시예에서, 자성 버킷 배열(132)은 챔버 둘레로 그 반경 방향 자화 벡터가 교번되는(예컨대, N, S, N, S 등) 32개의 영구 자석 첨단(cusp)을 포함한다. 그러나, 챔버당 첨단의 실제 수는 각 플라즈마 처리 시스템의 특정 설계에 따라 변화할 수 있다.
일반적으로, 첨단의 수는 강한 플라즈마 밀도 구배가 기판으로부터 멀리 존재하는 것을 보증하도록 충분히 높아야만 한다. 그러나, 챔버 버킷의 잔여부에 대하여, 손실이 상기 첨단에서 가장 높기 때문에, 너무 많은 첨단은 밀도 향상을 열화시킬 수 있다. 예컨대, 진공-벽 경계면에서 약 15 내지 1,500 Gauss의 자장 강도가 다수의 프로세스에 적합할 수 있다. 보다 바람직하게, 진공-벽 경계면에서의 자장 강도는 약 100 Gauss와 약 1,000 Gauss 사이일 수 있다. 바람직하게, 진공-벽 경계면에서의 자장 강도는 약 800 Gauss일 수 있다. 자성 버킷 배열(102)의 사용은 웨이퍼 표면에 걸친 플라즈마 균일성을 향상시키지만, 모든 프로세스에 필요한 것은 아닐 수 있다. 그러나, 높은 수준의 균일성이 필수적이라면, 자성 버킷 배열의 포함은 매우 유익할 수 있다.
바람직한 실시예에서, RF 안테나 배열은 자성 버킷 배열 및/또는 RF 결합 윈도우 및/또는 챔버의 구성 및 설계를 단순화하기 위해 RF 결합 윈도우 위에 배치되는 것이 적합하다. 그러나, 바람직한 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화는 챔버상의 다른 위치에 RF 안테나 배열을 배치시킴으로써도 달성될 수 있다. 예컨대, 도 3A는 결합 윈도우(120)의 외주 둘레에 배치된 RF 안테나 배열(102)을 갖는 본 발명의 원리에 따라 설계된 플라즈마 처리 시스템을 도시하고 있다. 그러나, 기판이 처리를 위해 플라즈마 처리 챔버내에 배치되었을 때, 기판 에 의해 형성되는 평면 위에 위치되도록 RF 안테나 배열을 위치시키는 것이 적합하다. 부가적으로, RF 안테나는 B 자장 강도 및 토폴로지의 제어가능한 반경방향 변화의 보다 높은 B 자장 강도 영역에 근접하게 플라즈마를 형성하는 것을 용이하게 하기 위해서 상부 자석 배열에 충분히 근접하게 위치되어야만 한다.
도 1의 실시예에서, 3-D, 적층형 구조를 갖는 RF 안테나가 방위각상 대칭 결합을 촉진하기 위해 사용되었으며, 이는 기판에 걸쳐서 높은 수준의 처리 균일성이 필요할 때 중요하다. 그러나, 이 3-D 적층형 구조는 모든 경우에 필요한 것은 아니라는 것을 또한 인지하여야 한다. 다수의 경우에, 이런 안테나의 고유 방위각 대칭 결합 특성이 필수적이지 않다(예컨대, 평면 나선형 안테나 같은 고유의 방위각 대칭 결합 특성을 갖지 않는 안테나로 허용 균일성을 이미 달성할 수 있는 경우). 사용될 수 있는 대안적인 RF 안테나 배열의 예가 도 3B(평면 나선형 코일), 도 3C(상이한 두께를 각각 가질 수 있는, 상이한 수의 루프를 갖는 RF 안테나 코일), 도 3D(수직방향으로 배열된 상이한 수의 루프를 갖는 RF 안테나 코일), 도 3E(다중 독립 구동 안테나를 포함하는 RF 커플링 소스) 및 도 3F(도시된 바와 같이 단일 코일일 수 있거나, 함께 구동 또는 복수의 독립 전원을 갖는 다수의 코일을 수반할 수 있는 돔형 안테나)에 도시되어 있다. 부가적으로, RF 안테나 배열은 D-형, 다중 안테나 등 같은 상이한 유형의 다른 비축형 포위 구조를 가질 수 있다.
사용되는 RF 주파수에 관하여, 일반적인 가이드라인으로서, 이들 툴상에 설립되는 통상적인 유전 상수와 물리적 치수에서, 보다 낮은 RF 주파수, 예컨대, < 13MHz가 안테나의 소정의 고유 방위각상 비대칭 결합 특성을 완화시키는 경향을 갖 는다. 따라서, 보다 넓은 안테나 어래이 구조가 보다 낮은 RF 주파수에서 사용될 수 있다. 예컨대, 평면 나선형 안테나는 RF 주파수가 낮을 때, 예컨대, 4MHz 일 때, 개선된 플라즈마 처리 챔버내에서 고품질 에칭을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 비교적 높은 RF 주파수, 예컨대, 13MHz 이상에서, 안테나의 고유 방위각 비대칭 결합 특성이 보다 현저해지며, 처리 균일성에 부정적인 방식으로 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 그 결합 특성이 고유 방위각 비대칭적인 안테나(예컨대, 단순 나선 안테나)는 높은 수준의 처리 균일성을 필요로 하는 소정의 처리를 위해서는 부적절할 수 있다. 이 경우에, 고유 방위각 대칭 결합 특성을 갖는 안테나를 사용하는 것이 적합할 수 있다.
바람직한 실시예에서, RF 안테나 배열은 전자석 코일, 플라즈마 처리 챔버 및 기판 모두와 동축적인 것이 적합하다. 그러나, 이는 절대적인 요구 조건은 아니다. 동축 RF 안테나 배열에 의해 제공되는 고도의 처리 균일성이 필요하지 않을 수 있는 다수의 처리나, 비대칭 펌핑을 채용하는 챔버에서, RF 안테나 배열은 챔버 디자인의 비대칭성에 관하여 동축 구조로부터 상호 편위될 수 있다. 그러나, 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 제어가능한 반경방향 변화의 고의적 도입과, 기판 표면에 걸친 처리 균일성을 미세 조율하기 위해서 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 이런 반경방향 변화를 제어하는 기능을 갖는 것이 여전히 바람직하다.
RF 안테나 배열의 크기에 관련하여, 플라즈마 시스템을 동작시키는 데 보다 많은 전력을 필요로하게 만들고, 또한, 벽의 침식을 증가시키는 과도한 챔버 벽에 대한 플라즈마 확산을 방지하기 위해서, 그리고, 기판 위의 영역내에 플라즈마를 집중된 상태로 유지하기 위해서, 챔버의 단면 보다 작아지도록 RF 안테나 배열을 크기설정하는 것이 일반적으로 바람직하다(그러나 필수적이지는 않음). 자성 버킷 배열이 챔버의 외측에 배치되어 있는 도 1의 바람직한 개선된 플라즈마 처리 시스템에서, RF 안테나 배열의 자취는 챔버벽에 대한 플라즈마 확산을 감소시키기 위하여 자성 버킷 배열에 의해 형성된 영역 내측에서 유지되는 것이 적합하다. 자성 버킷 배열이 챔버 내부에 배치되어 있는 경우에(챔버 벽을 향하여 플라즈마 밀도 구배를 밀기 위해 기판 축 근처에 배치된 자성 구조 또는 내부 벽에 인접한 복수의 자성 구조 중 어느 한쪽의 형태로), RF 안테나 배열의 자취는 챔버 벽 근처에 존재하는 높은 플라즈마 밀도 구배 내측에서 유지되는 것이 적합하다.
도 1에서, RF 결합 윈도우는 평면형인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 윈도우가 돔형인 도 3G의 예에서 또는 결합 윈도우 재료가 캡을 형성하기 위해 하향으로도 연장하는 도 3A의 예에서와 같이, 다른 형상을 가질 수도 있다. 도 3H는 돔형 안테나와 돔형 윈도우의 조합을 도시하고 있다. RF 결합 윈도우의 반경이 플라즈마 처리 챔버의 반경과 동일해질 필요는 없다는 것을 인지하여야 한다.
보다 낮은 RF 주파수(예컨대, 약 13MHz 미만)에서, 안테나와 플라즈마 사이의 용량성 결합이 감소되고, 이는 결합 윈도우(130)의 충격을 감소시킨다. 감소된 충격으로, 반도체 윈도우의 필요성이나 패러데이 실드(Faraday shield)를 사용하는 것에 대한 필요성을 소거시키는 것이 가능하다. 사실, 결합 윈도우(130)가 SiC 또는 AlxNy나 SixNy 같은 유전 물질중 어느 하나로 형성되는 것이 양호할 수 있으며, 이는 또한 결합 윈도우를 챔버내의 플라즈마 환경과 보다 친화성있게 하기 위해 SiC와 접합될 수 있다.
또한, 도 1은 두 개의 동심 전자석 코일을 포함하는 상부 자석 배열을 도시한다. 그러나, 특히, 미세한 수준의 균일성 제어가 필요한 경우에, 둘 이상의 전자석 코일이 제공될 수도 있다는 것을 인지하여야 한다. 비록, 이 다중 코일 구조가 전자석 코일 배열과 RF 안테나 배열이 공면적일 때에도 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 바람직한 반경방향 변화를 생성할 수 있기 때문에 바람직하기는 하지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 언급한 바와 같이, 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 이런 반경방향 변화는 전자석 코일 배열과 RF 안테나 배열이 수반된 코일 수에 무관하게 챔버의 축을 따라 비공면적일 때에도 얻어진다.
일반적으로, 반경방향 발산 자장 토폴로지는 전자석 코일(들)에 공급되는 dc 전류(들)의 크기 및/또는 방향을 변경시킴으로써 변화될 수 있다. 도 1의 실시예의 경우에서처럼 다수의 전자석 코일이 사용되는 경우에, 기판 표면상에 바람직한 균일성을 실현하기 위해 포함된 다수의 전자석 코일로 공급되는 하나 이상의 직류 전류의 크기 및/또는 방향이 조작될 수 있다. 물론, 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화는 다른 방식으로 조작될 수도 있다. 예컨대, 반경방향으로 변화하는 자장 토폴로지는 상부 자석 배열을 108이 아닌 다른 축 둘레로 회전시키는 것, 이를 챔버 축을 따라 이동시키는 것, 이를 샘플 평면내에서 이동시키는 것 및/또는 상부 자석 배열을 경사지게 하는 것 중 어느 하나에 의해 상부 자석 배열을 물리적으로 이동시킴으로써 변화될 수도 있다. 다른 실시예로서, 자성 코일 둘레에 자속 플레이트 재료(magnetic flux plate material)의 도입 및 이동이 자장 토폴로지를 조절할 수도 있다.
균일성 제어가 RF 안테나 배열(102) 부근의 영역(110)의 근방에서 주로 발생되는 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화를 조작함으로써 실행되기 때문에, 기판과 상부 자석 배열 사이의 거리는 중요한 파라미터이다. 이는 자장의 반경방향 성분에 대한 변화도 축방향 성분에 충격을 주기 때문이다. 기판을 처리하는 동안의 자장 강도는 기판 표면에서 매우 약하고(예컨대 약 15 Gauss 미만), RF 안테나 배열 부근의 축방향 위치에서는 강한(예컨대, 진공-윈도우 경계면 부근에서 약 15 Gauss 내지 약 200 Gauss) 것이 바람직하다. 자장 강도가 웨이퍼에 인접한 체적이 너무 커서 너무 낮아지게 되는 경우에, 플라즈마는 거의 균일성 제어 기구를 적용하지 않고 얻을 수 있는 확산 프로파일을 달성한다. 비록, 이런 확산 프로파일이 반응기의 설계된 처리 윈도우내의 일부 영역에 대해 충분히 균일할 수 있지만, 자장 강도 및 토폴로지의 제어가능한 반경방향 변화와 연계된 장점은 현저히 감소된다.
이 고려사항을 염두에 두면, 거리는 반경방향으로 변화하는 자장 강도 및 토폴로지가 변경될 때, 처리 균일성이 조작되는 것을 허용할 만큼 충분히 작아야만 한다. 그러나, 거리는 웨이퍼내의 전류 유동의 변화나, 처리 동안 웨이퍼 위치에서 과도한 자장에 의해 유발 및 강화된 처리될 웨이퍼상의 에칭된 형상부의 하전으로 인해 기판 손상을 유도할 정도로 과도하게 작아서는 안된다. 부가적으로, 소스대 웨이퍼 거리가 너무 작으면, 축방향 확산이 처리 균일성을 압도하기 시작한다. 이때 균일성을 제어하기 위해 필요한 반경방향 변화 스케일 길이는 어떠한 균일성 도 제어되지 않는 크기에 근접해지게 된다. 이는 자장 강도 및 토폴로지의 국부적 반경방향 변화의 증가된 수 및 필요한 제어 정밀도로 인해 보다 덜 바람직한 자장 디자인을 초래한다. 달리 말해서, 챔버가 너무 작은 경우에, 그 물리적 경계는 비록 여전히 적용될 수는 있지만, 본 발명의 원리를 적용하는 것이 디자인을 과도하게 복잡해지게 하고, 바람직한 균일성 제어와, 상술한 바와 같은 다른 실제 고려 사항, 즉, 비용, 신뢰성 등 사이의 최적의 균형을 달성하지 못하게되는 수준이 되게 된다.
바람직한 실시예에서, 기판과 상부 자석 배열 사이의 거리는 제어가능한 자장 토폴로지의 반경방향 발산 성분 및 축방향 성분의 강도를 고려하고, 처리 균일성을 조율하기 위해 dc 전류가 전자석 코일 배열에 공급될 때 과도한 기판 손상을 회피하여야 한다는 점을 고려함으로써 일부 경우에서 실험적으로 결정될 수 있다. 일 바람직한 실시예에서, 약 470mm 미만의 직경을 갖는 반도체 기판을 처리하도록 설계된 기판 처리 챔버에는 20cm의 거리가 적합하다.
도 1의 실시예에서, 상부 자석 배열은 RF 결합 윈도우 위에 배치된 상태로 도시되어 있다. 그러나, 이는 필수적인 것은 아니다. 도 4a는 챔버(106)의 외주 둘레에 하나 이상의 코일(104a)이 배치되어 있는 실시예를 도시하고 있다. 또한, 도 4a의 구현에에서는 서로에 대해 비공면적인 두 개의 코일을 사용하는 것을 도시하고 있다. 이 구현이 적절하게 채용될 수 있지만, 어떠한 요구 조건도(다중 코일 또는 비공면성) 필수적인 것은 아니다. 도 4a에서, 코일은 필요에 따라 윈도우(130) 위에 또는 아래에 배치될 수 있다. 그러나, 생성된 자장 강도 및 토 폴로지의 반경방향 변화에 유효하게 영향을 미치기 위해서, RF 안테나에 근접하게, 그리고, 기판 평면 위에 코일이 배치되는 것이 적합하다.
바람직한 실시예에서, 상부 자석 배열은 기판과 플라즈마 구름의 정렬을 단순화시키기 위해서 안테나, 챔버 및 기판과 동축이다. 그러나, 예컨대, 보다 복잡한 자장 토폴로지를 필요로 하는 것 또는 비대칭적 펌핑을 사용하는 것 같은 일부 플라즈마 처리 챔버에서, 처리 결과를 향상시키기 위해 챔버 축 및/또는 기판 축으로부터 상부 자석 배열을 상호 편위시키는 것이 유용할 수 있다. 한가지 이런 실시예가 도 4b에 도시되어 있으며, 하나 이상의 코일(104a 및 104b)이 챔버 축으로부터 상호 편위되어 있다. 마찬가지로, 비록, 자석 코일이 평면적인 것으로 도시되어 있지만, 이는 필수적인 것은 아니며, 돔형이나, 도 4c에 도시된 것 같은 다른 3-D 형상 코일이 예컨대, 챔버내의 자장 토폴로지를 부가적으로 성형하기 위해 유용할 수 있다.
부가적으로, 코일이 안테나 바로 위에 배치되어야할 필요는 없다. 예컨대, 도 4d의 실시예에서, 전자석 코일(104b)은 RF 안테나(402)위에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 도 4e의 실시예에서는 그렇지 않다.
부가적으로, 비록 상부 자석 배열의 바람직한 구현이 전자석 코일(들) 이지만, 자장 토폴로지내의 상술한 반경방향 발산을 고의로 생성하기 위해, 예컨대, 자성 재료 중 NdFeB 또는 SmCo 패밀리로부터 형성된 것 같은 충분히 강력한 영구 자석 배열이 채용될 수도 있다. 영구 자석을 사용한 구현의 경우에, 자장 토폴로지의 결과적인 반경방향 발산은 상부 자석 배열의 구성 요소를 물리적으로 이동시키 는 것 및/또는 예컨대, 자기력선을 적절히 변경시키기 위해 결합 윈도우와 상부 영구 자석 배열의 유효 자성원의 일부로서 높은 투자율을 갖는 구조를 개재시킴으로써, 적절한 구조적 또는 자성 회로 소자를 제공하는 것에 의해 변경될 수 있다. 유사하게, 강자성 원소 및 전자석의 조합이 사용될 수 있다.
도 4F의 실시예에서, 자장 강도를 감소시키기 위해서, 및/또는 기판 표면에서 자장 강도 및/또는 토폴로지의 잔류 변화를 추가로 보상하기 위해서, 챔버 외측 또는 챔버 내부 중 어느 한쪽에서 기판에 의해 형성된 평면 아래에 부가적인 자장 발생기 배열(104C)이 배치될 수도 있다. 이 경우에, 상부 자석 배열에 기인할 수 있는 자장의 과도하게 강한 축방향 성분으로 인한 기판에 대한 잠재적 손상이 감소될 수 있다.
비록, 단순성과 대칭성이 바람직한 실시예에 예시되어 있지만, 단면이 원형이 아닌(예컨대, 육각형 또는 정사각형 또는 다른 기하학적 형상), 또는, 주 시스템 축에 평행하지 않는 축을 갖는 자성 코일을 사용하여 유사한 균일성 제어 변화가 얻어질 수도 있다.
도 1의 바람직한 플라즈마 처리 시스템에서, 플라즈마 처리 챔버의 자성 코일, 안테나, 버킷 자장, 가스 펌핑 및 진공 챔버의 설계는 챔버 그자체, RF 안테나 배열 및 기판의 축과 동축인 것이 적합하다. 비록, 이 실시예는 통상적인 기판 처리 및 확산 특성의 고유 대칭성을 가장 잘 활용한다는 점에서 특히 유용하지만, 진공 챔버 및 자성 디자인이 챔버, RF 안테나 배열 및/또는 기판의 축과 비동축적인 것이 적절한 경우가 있을 수 있다. 예컨대, 일부 플라즈마 처리 시스템은 비대칭 펌핑을 사용할 수 있다. 이 경우에, 챔버를 통한 가스의 유동의 비대칭성을 보정하도록 진공 챔버 및/또는 자성 디자인에 특정 수준 비대칭적으로 설계하는 것에 의해 균일성이 향상될 수 있다.
부가적으로, RF 안테나의 자취가 상부 자석 배열의 자취 보다 커야만하는 것은 아니다. 즉, 상부 자석 배열의 단면이 RF 안테나의 단면 보다 작아야만한다는 조건은 없다. 이들 두가지가 플라즈마/윈도우 경계면의 근방에서, 플라즈마 처리 챔버내에 자장 강도 및 토폴로지의 제어가능한 반경방향 변화를 초래하도록 구성되는 한, RF 안테나와 상부 자석 배열의 상대적 크기는 필요에 따라 치수 설정될 수 있다.
바람직한 실시예의 경우에서와 같이, 일부 임계적 처리를 위해 처리 균일성을 향상시키기 위해서 자성 버킷 배열이 사용되는 경우에, 자성 버킷의 디자인도 중요하다. 일반적으로 자성 버킷 배열은 대부분의 플라즈마 밀도 구배를 기판으로부터 멀리, 챔버벽에 근접하게 만들기에 충분히 강한 자장을 생성하여야만 한다. 플라즈마 처리 챔버내에서 진공/벽 경계면에서의 자장 강도는 비교적 높아야만 하며, 예컨대, 15 Gauss와 1,500 Gauss 사이, 보다 바람직하게는 약 100 Gauss와 약 1,000 Gauss 사이, 일 실시예에서는 약 800 Gauss 일 수 있다. 그러나, 기판 중앙에서의 자장 강도는 예컨대 약 15 Gauss 미만, 보다 바람직하게는 5 Gauss 미만으로 낮게 유지되어야만 한다.
비록, 도 1이 자성 버킷 배열이 거의 플라즈마 처리 챔버의 전체 길이에 걸친 자석을 포함하는 것으로 도시되어 있지만 이는 필수적인 것은 아니다. 예컨대, 도 5a는 그 자석(132)이 챔버의 상단으로부터 챔버의 저면까지 전체 길이에 걸쳐 있지 않은 자성 버킷 배열을 도시하고 있다. 일반적으로, 영구 자석은 자성 버킷 배열에 의해 발생된 자장의 축방향 구배가 기판 표면의 높이에서 낮게 유지되도록 치수가 설정되는 것이 적합하다. 일 실시예에서, 자성 버킷 배열의 자성부는 자성 버킷 배열에 의해 발생된 자기력선내의 축방향 구배를 감소시키도록 기판 위(예컨대, 챔버의 상단 부근)로부터 기판 평면 아래의 위치(예컨대, 1.5 인치 아래)까지 연장된다.
비록, 이 실시예가 매우 양호하고 유용하지만, 몇몇 처리에서, 기판 평면의 단지 일측면 상에만 챔버 자석(즉, 자성 버킷 배열의 자석)이 배치되어 있는 플라즈마 처리 시스템을 사용하는 것도 가능할 수 있다. 예컨대, 처리 균일성 요구가 자성 버킷 배열에 의해 발생된 자기력선의 일부 축방향 구배의 존재를 허용할 수 있는 경우에, 챔버 자석이 기판 평면의 양 측면으로 연장하는 것이 불필요할 수 있다. 다른 실시예로서, 자성 버킷 배열에 의해 발생된 자기력선의 축방향 구배가 기판 표면에서 낮게 유지되고, 동시에 플라즈마 밀도 구배의 대부분이 기판으로부터 멀리 챔버 벽에 가까워지게 하는 것을 보증하도록, 기판 평면의 각 측면상에 하나씩 두 세트의 챔버 자석을 갖는 것(도 5b의 세트(132 및 180) 같이)이 가능하다. 부가적으로, 비록, 도 1의 실시예가 진공 외측에 위치되는 자성 버킷 배열의 첨단을 도시하고 있지만, 이는 필수적인 것이 아니다. 예컨대, 도 5b의 제 2자석 세트(참조 부호 180)는 진공 내측에 도시되어 있다.
부가적으로, 비록 영구 자석이 바람직한 실시예에서 자성 버킷 배열을 구현 하기 위해 사용되었지만, 전자석을 사용하여 자성 버킷 배열을 구현하는 것도 가능하다.
언급한 바와 같이, 본 발명의 한가지 중요한 특징이 플라즈마 발생 챔버를 소거하는 것이지만, 처리를 위한 플라즈마를 점화, 발생 및 보유하기 위해 동일 챔버가 사용될 수 있는 한 동일 챔버내에 기판을 유지하는 것은 필수적인 것이 아니다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 기판을 유지하고 기판 운송을 용이하게 하는 지지부를 수납하도록 부가적인 챔버(106b)가 제공될 수 있다. 처리 역할을 위한 플라즈마를 발생 및 유지하기 위해 단일 챔버(106a)를 사용함으로써, 다수의 플라즈마 및 화학 운송 문제와 챔버 벽 흡수 문제가 이미 해결되었으며, 따라서, 척 배열 및 배기 경로도 동일 챔버내에 위치되는 것을 필수로 하는 것은 아니다. 달리 말해서, 처리를 받는 기판 표면이 처리를 위한 플라즈마의 발생 및 유지, 양자 모두를 위해 사용되는 단일 챔버내에서 플라즈마에 노출되고, 반경방향 발산 자장 토폴로지를 미세 조율하기 위한 균일성 제어 노브(knob)가 존재하는 한, 매우 바람직한 처리 결과가 달성될 수 있다. 자성 버킷 배열이 발생된 플라즈마의 플라즈마 밀도 구배을 기판 표면으로부터 멀어지게, 그리고, 벽을 향하게 하기 위해 사용되는 경우에, 기판 중 일부 또는 전체 기판과 척 배열이 하나의 챔버내에 위치되고 처리될 기판 표면이 다른 챔버내에서 처리를 위해 점화 및 유지되는 플라즈마에 노출되는 경우에도 매우 균일한 처리가 달성될 수 있다.
부가적으로, 버킷의 자석이 챔버 둘레로 교번하는 반경방향 자화 패턴으로 방위각상(예컨대, 챔버의 축을 따라) 정렬되어있지만, 자화 패턴이 비교번적일 수 도 있다. 예컨대, 자석의 세트는 다수의 서브 세트로 분할되고, 각 서브 세트가 동일 또는 상이한 수의 자석을 가질 수 있다. 이는 특정 챔버내에서 만나게 되는 소정의 비대칭성 문제를 다루는데 적합할 수 있다. 또한, 각 자석의 축은 반경 방향이 아닌 방향으로 정렬될 수 있다. 또한, 이 구현 방식은 특정 챔버내에서 만나게 되는 소정의 비대칭성 문제를 다루기에 적합할 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 자성 버킷의 자석 중 일부 또는 모두는 자화 패턴을 변화시키기 위해 그 축상에서 회전되도록 구성될 수 있다. 이런 실시예 중 하나가 도 6c에 도시되어 있다. 선택적으로, 또는 부가적으로, 자석을 물리적으로 이동시키거나, 자석을 통해 흐르는 전류의 양을 변경함으로써(예컨대, 전자석이 사용되는 경우), 개별적 자석의 크기는 가변적으로 형성될 수 있다.
부가적으로, 비록 도 1의 실시예가 자성 버킷 배열의 첨단이 축방향이 되는 것으로 도시되어 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 예컨대, 첨단 중 일부 또는 모두는 체크 무늬 판 패턴(예컨대, 도 6a)이나, 방위각상 패턴(예컨대, 도 6b)으로 형성될 수 있으며, 상기 방위각상 패턴에서 자석은 기판의 평면에 평행하게 배치될 수 있다. 일부 플라즈마 처리 시스템에서, 이들 배열은 일부 플라즈마 처리 시스템의 특성들로 인해, 그들이 플라즈마 밀도 구배가 기판으로부터 멀리 존재하는 것을 보다 큰 수준으로 보증할 수 있을 때 적절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 제어가능한 자장 강도 및/또는 토폴로지의 반경방향 변화를 변경함으로써 처리 균일성을 제어하는데 수반되는 단계를 예시하는 단순화된 흐름도를 예시하고 있다. 스텝 702에서, 실질적으로 방위각상 대칭인 플라즈마 처리 챔버인, 단일 챔버가 제공된다. 언급된 바와 같이, 이 챔버는 처리를 위한 플라즈마의 점화 및 유지, 양자 모두를 위해 사용되고, 그에 의해, 별도의 플라즈마 발생 챔버의 필요성 및 그와 연계된 플라즈마 운반 문제를 배제한다. 스텝 704에서, RF 안테나가 제공된다. 스텝 706에서, 상부 자석 배열이 제공되어, RF 안테나와 상부 자석 배열이 함께 제어가능한 자장 강도 및/또는 토폴로지의 미소한 반경방향 변화를 발생시키도록 배열된다.
스텝 708에서, 기판이 처리를 위한 플라즈마 처리 챔버내에 배치된다. 스텝 710에서, 반응 가스(예컨대, 증착 소스 가스 또는 에칭액 소스 가스)가 플라즈마 처리 챔버내로 유입되고, 플라즈마가 그로부터 점화된다. 스텝 712에서, RF 안테나의 근방에서 제어가능한 자장 강도 및/또는 토폴로지의 반경방향 변화가 기판 표면에 걸친 처리 균일성을 향상시키는 설정으로 설정된다. 설정은 처리 이전에 미리 정의된 설정으로 수행될 수 있거나, 플라즈마 처리 동안 처리 균일성을 조율하기 위해 실시간으로 수행될 수 있다.
본 기술분야의 숙련자들에게 명백한 바와 같이, 본 발명은 균일성 제어 없이 가능 한 것 보다 보다 넓은 처리 체제에 걸쳐 웨이퍼 처리의 완전한 제어를 허용하는 능동적, 시간 의존적 방식으로 처리 균일성을 제어하기 위해 용이하게 개조될 수 있다. 예컨대, 자성 버킷이 소스 에너지가 플라즈마를 발생 및 유지하는데 매우 효과적으로 사용될 수 있게 하고, 상부 자석 배열이 처리 균일성 제어가 플라즈마 밀도 범위 전체에 걸쳐 유지되게 하는 것을 허용하기 때문에, 처리 균일성 제어 가 보다 넓은 범위의 플라즈마 밀도(예컨대, 약 109 내지 약 1013ions/cm3 )가 본 발명의 플라즈마 처리 시스템에 사용될 수 있을 것으로 예상된다. 마찬가지로, 자성 버킷이 플라즈마가 저압에서 유지되는 것을 허용하기 때문에, 보다 넓은 범위의 압력(예컨대, <1mT 내지 약 100mT)이 기판을 처리하는데 성공적으로 사용될 수 있을 것으로 예상된다. 따라서, 단일 반응기가 넓은 처리 윈도우를 갖는 상이한 처리에 사용될 수 있으며, 이는 처리 기술자들에게 종래 기술의 플라즈마 처리 시스템에서 허용되지 않는 수준의 유연성을 제공한다.
또한, 실시간으로 기판상의 처리 균일성을 모니터링 하기 위해, 그리고, 바람직한 최적의 처리 균일성 결과를 달성하기 위해 역시 실시간으로 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화를 변경하기 위해서 적절한 피드백 기구가 사용될 수 있다. 대안적으로, 또는, 부가적으로, 제어가능한 자장 강도 및 토폴로지의 반경방향 변화는 주어진 에칭 처리에서 상이한 에칭 단계를 위한 정확한 균일성 제어를 달성하도록 상이한 설정으로 맞춰질 수 있다. 이들 설정은 피드백 기구의 도움으로 또는 그 도움 없이 수행될 수 있으며, 단일막을 통한 에칭동안이나, 에칭이 막으로부터 막으로 이동할 때 수행될 수 있다. 피드백 기구가 없는 경우에, 다양한 단계를 위한 적절한 균일성 설정이 미리 실험적으로 또는 기타의 방식으로 확정되고, 에칭 동안 사용될 수 있다.
본 발명을 몇몇의 바람직한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명의 범주내에 존재하는 변경, 치환 및 등가물이 존재한다. 예컨대, 비록, 설명의 단순화 를 위해 바람직한 실시예 전반에 걸쳐 에칭을 사용하고 있지만, 예컨대 , 증착 같은 소정의 반도체 처리 공정에도 균일성 제어를 적용할 수 있다는 것을 이해하여야만 한다. 따라서, 하기에 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 개념 및 범주에 포함되는 모든 이런 변경, 치환 및 등가물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (43)

  1. 플라즈마가 처리를 위해 내부에서 점화 및 유지되고, 별도의 플라즈마 발생 챔버를 갖지 않으며, 상단부와 하단부를 갖는, 실질적으로 방위각상 대칭인 플라즈마 처리 챔버인 단일 챔버와;
    상기 플라즈마 처리 챔버의 상단부에 배치된 결합 윈도우와;
    상기 기판이 상기 처리를 위해 상기 플라즈마 처리 챔버내에 배치될 때, 상기 기판에 의해 형성된 평면 위에 배치된 RF 안테나 배열과;
    하나 이상의 직류 전류가 공급될 때, 상기 결합 윈도우와 안테나에 인접한 영역에서 상기 플라즈마 처리 챔버내에, 상기 기판에 걸친 처리 균일성에 영향을 미치는 제어가능한 자장의 반경방향 변화를 초래하도록 구성되어, 상기 기판에 의해 형성된 상기 평면 위에 배치되는 전자석 배열과;
    상기 하나 이상의 직류의 크기를 변화시키는 제어기를 구비함으로써, 상기 기판에 걸친 상기 처리 균일성을 향상시키기 위해, 상기 안테나에 인접한 상기 영역내에서 상기 플라즈마 처리 챔버내에 상기 제어가능한 자장의 반경방향 변화를 변경시키는, 상기 전자석 배열에 연결된 dc 전원을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 RF 안테나 배열은 상기 결합 윈도우 위에 배치되는 플라즈마 처리 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 RF 안테나 배열과 상기 전자석 배열은 상기 제어가능한 자장내에 상기 반경방향 변화를 생성하도록 상기 플라즈마 처리 챔버의 축을 따라 공간적으로 상호 편위되는 플라즈마 처리 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전자석 배열은 둘 이상의 전자석을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 전자석 배열은 두 개의 동심 전자석 코일을 포함하고,
    상기 두 개의 동심 전자석 코일 중 첫 번째 것은 제 1방향으로 제 1직류를 운반하도록 구성되고, 상기 두 개의 동심 전자석 코일 중 두 번째 것은 제 2방향으로 제 2직류를 운반하도록 구성되는 플라즈마 처리 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 결합 윈도우는 유전체 윈도우를 나타내는 플라즈마 처리 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 결합 윈도우는 실질적으로 비평면형인 플라즈마 처리 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 결합 윈도우는 실질적으로 평면형인 플라즈마 처리 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 안테나는 실질적으로 평면형인 플라즈마 처리 시스템.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 안테나는 실질적으로 비평면형인 플라즈마 처리 시스템.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 반도체 웨이퍼를 나타내는 플라즈마 처리 시 스템.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 평판 디스플레이 제조에 사용하기 위한 유리 또는 플라스틱 패널을 나타내는 플라즈마 처리 시스템.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 RF 안테나 배열은 상기 플라즈마 처리 챔버의 축 둘레에서 실질적으로 대칭인 플라즈마 처리 시스템.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 챔버내의 플라즈마 밀도 분포에 미소한 영향을 갖는 상기 플라즈마 처리 챔버와 연계된 구조는 상기 플라즈마 처리 챔버의 축 둘레에서 실질적으로 대칭으로 구성되는 플라즈마 처리 시스템.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 챔버의 출력 포트는 상기 플라즈마 처리 챔버의 축 둘레에서 실질적으로 대칭인 플라즈마 처리 시스템.
  16. 제 1항에 있어서, 가동성 척 배열을 추가로 포함하고,
    상기 가동성 척 배열은 상기 기판을 로딩 및 언로딩하기 위한 제 1위치와, 상기 기판을 처리하기 위한 제 2위치 사이에서 이동하도록 구성되어 있는 플라즈마 처리 시스템.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 챔버의 외주 둘레에 배치된 자성 버킷 배열을 추가로 포함하는 플라즈마 처리 시스템.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 자성 버킷 배열을 둘러싸는 실질적으로 대칭인 자속 플레이트 시스템을 구비하는 상기 플라즈마 처리 챔버의 외주 둘레에 배치된 자성 버킷 배열을 추가로 포함하는 플라즈마 처리 시스템.
  19. 제 18 항에 기재된 자성 버킷 배열에 있어서, 상기 대칭 자속 플레이트 시스템은 상기 자성 버킷 배열의 외주 둘레에 연속적으로 배치된 자속 플레이트를 포함하고,
    상기 자속 플레이트는 상기 자성 버킷 배열의 자성 소자에 인접하게 위치되 는 자성 버킷 배열.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 자성 버킷 배열은 상기 플라즈마 처리 챔버의 축의 외측에서, 상기 축에 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 영구 자석을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 복수의 영구 자석은 상기 상단부와 상기 하단부 사이에서 상기 플라즈마 처리 챔버의 높이의 일부에만 걸쳐 있는 플라즈마 처리 시스템.
  22. 제 1항에 있어서, 상기 처리는 상기 기판의 에칭을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.
  23. 제 1항에 있어서, 상기 처리 동안 상기 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부와,
    상기 기판 지지부에 연결된 제 1RF 전원을 추가로 포함하고,
    상기 제 1RF 전원은 상기 RF 전원에 연결된 제 2RF 전원으로부터 독립적으로 제어될 수 있는 플라즈마 처리 시스템.
  24. 제 1항에 있어서, 상기 제어가능한 자장의 상기 반경방향 변화를 변경하는 것은 상기 제어가능한 자장의 크기 성분을 변경하는 것을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.
  25. 제 1항에 있어서, 상기 제어가능한 자장의 상기 반경방향 변화를 변경하는 것은 상기 제어가능한 자장의 토폴로지 성분을 변경하는 것을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.
  26. 플라즈마 처리를 사용하여 기판을 처리하는 동안 처리 균일성을 제어하기 위한 방법으로서,
    별도의 플라즈마 발생 챔버를 갖지 않으며, 상기 기판의 처리 동안 플라즈마가 내부에서 점화 및 유지되는, 실질적으로 방위각상 대칭인 구조의 단일 챔버를 갖는 플라즈마 처리 챔버를 제공하는 것과;
    상기 플라즈마 처리 챔버의 상단부에 배치된 결합 윈도우를 제공하는 것과;
    상기 기판이 상기 처리를 위해 상기 플라즈마 처리 챔버내에 배치될 때, 상기 기판에 의해 형성된 평면 위에 배치된 RF 안테나 배열을 제공하는 것과;
    하나 이상의 직류 전류가 공급될 때, 상기 결합 윈도우와 안테나에 인접한 영역에서 상기 플라즈마 처리 챔버내에, 상기 기판에 걸친 처리 균일성에 영향을 미치는 제어가능한 자장의 반경방향 변화를 초래하도록 구성되어, 상기 기판에 의해 형성된 상기 평면 위에 배치되는 전자석 배열을 제공하는 것과;
    상기 전자석 배열에 연결된 dc 전원을 제공하는 것과;
    상기 플라즈마 처리 챔버내에 상기 기판을 배치하는 것과;
    상기 플라즈마 처리 챔버내로 반응 가스를 유동시키는 것과;
    상기 기판에 걸친 상기 처리 균일성을 향상시키기 위해 상기 안테나에 인접한 상기 영역에서 상기 플라즈마 처리 챔버내에 상기 제어가능한 자장의 상기 반경방향 변화를 변경하는 것을 포함하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기플라즈마 처리 챔버의 외주 둘레에 배치된 자성 버킷 배열을 제공하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 기판을 상기 플라즈마 처리 챔버내에 배치하는 것은 상기 자성 버킷 배열에 의해 발생된 자기력선내의 축방향 구배를 최소화하는 위치에 상기 기판을 배치하는 것을 포함하는 방법.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 반경방향 변화를 변경하는 것은 상기 직류의 크기를 변경하는 것과, 상기 직류의 방향을 변경하는 것과, 상기 RF 안테나 중 하나를 이동시키는 것과, 상기 기판에 대해 상기 전자석 배열을 이동시키는 것과, 상기 자속 플레이트 재료를 상기 전자석 배열의 부근에서 이동시키는 것 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 제어가능한 자장의 상기 반경방향 변화를 변경하는 것은 상기 직류의 크기를 변경하는 것을 나타내는 방법.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 제어가능한 자장내의 상기 반경방향 변화를 변경하는 것은 상기 기판에 대해 상기 전자석 배열 중 하나를 이동시키는 것을 나타내는 방법.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 제어가능한 자장내의 상기 반경방향 변화를 변경하 는 것은 상기 전자석 배열에 대해 상기 자속 플레이트 재료의 질량체(mass)를 이동시키는 것을 나타내는 방법.
  33. 플라즈마가 처리를 위해 내부에서 점화 및 유지되고, 별도의 플라즈마 발생 챔버를 갖지 않으며, 상단부와 하단부를 갖는, 실질적으로 방위각상 대칭인 플라즈마 처리 챔버인 단일 챔버와;
    상기 플라즈마 처리 챔버의 상단부에 배치된 결합 윈도우와;
    상기 기판이 상기 처리를 위해 상기 플라즈마 처리 챔버내에 배치될 때, 상기 기판에 의해 형성된 평면 위에 배치된 RF 안테나 배열과;
    상기 RF 안테나에 연결된 제 1RF 전원과;
    상기 자석 배열로부터 방출되는 자기력선으로 인해 상기 결합 윈도우와 안테나에 인접한 영역에서 상기 플라즈마 처리 챔버내에, 상기 기판에 걸친 처리 균일성에 영향을 미치는 제어가능한 자장의 반경방향 변화를 초래하도록 구성되어, 상기 기판에 의해 형성된 상기 평면 위에 배치되는 제 1자석 배열과;
    상기 처리 동안 상기 플라즈마 처리 챔버내에 상기 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부 배열과;
    상기 제 1RF 전원과는 독립적으로 제어될 수 있는, 상기 기판 지지부 배열에 연결된 제 2RF 전원과;
    상기 기판에 걸친 상기 처리 균일성을 향상시키도록 상기 안테나에 인접한 상기 영역내에서 상기 플라즈마 처리 챔버내에 상기 제어가능한 자장의 상기 반경방향 변화를 변경하기 위한 수단을 포함하는 기판을 처리하기 위한 플라즈마 처리 시스템.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 수단은 상기 기판에 대해 상기 RF 안테나와 상기 자석 배열 중 하나를 이동시키기 위한 배열을 나타내는 플라즈마 처리 시스템.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 자석 배열은 하나 이상의 전자석 코일을 포함하고,
    상기 수단은 상기 하나 이상의 전자석 코일로 공급되는 직류의 크기를 변경하기 위한 배열을 나타내는 플라즈마 처리 시스템.
  36. 제 33 항에 있어서, 상기 수단은 상기 자석 배열의 근방에서 자속-관여 재료의 질량체를 이동시키기 위한 배열을 나타내는 플라즈마 처리 시스템.
  37. 제 33 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 챔버의 외주 둘레에 배치된 자성 버킷 배열을 추가로 포함하는 플라즈마 처리 시스템.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 자성 버킷 배열은 상기 플라즈마 처리 챔버의 축의 외측에서 상기 축에 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 영구 자석을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 복수의 영구 자석은 상기 상단부와 상기 하단부 사이에서 상기 플라즈마 처리 챔버의 높이의 일부에만 걸쳐 있는 플라즈마 처리 시스템.
  40. 제 33 항에 있어서, 상기 처리 챔버는 형상이 실질적인 원통형인 플라즈마 처리 시스템.
  41. 제 33 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 챔버는 하나 이상의 굴곡형 측벽을 가지는 플라즈마 처리 시스템.
  42. 기판을 처리하기 위한 플라즈마 처리 시스템에 있어서,
    상기 처리를 위해 플라즈마가 내부에서 점화 및 유지되고, 별도의 플라즈마 발생 챔버를 갖지 않으며, 상단부와 하단부를 가지는, 실질적으로 방위각상 대칭인 플라즈마 처리 챔버인 단일 챔버와;
    상기 플라즈마 처리 챔버의 상단부에 배치된 결합 윈도우와;
    RF 안테나 배열과;
    하나 이상의 직류 전류가 공급될 때, 상기 결합 윈도우와 상기 안테나에 인접한 영역에서의 상기 플라즈마 처리 챔버 내에서 제어가능한 자장(magnetic field)에서의 반경 변화를 초래하도록 구성되어 지고, 상기 반경의 변화는 상기 기판에 걸친 처리 균일성에 영향을 미치며, 상기 RF 안테나 배열 위에 일정 간격을 두고 배치되는 전자석 배열과;
    상기 하나 이상의 직류 전류의 크기를 변화시킴으로써 상기 자장을 조절하는 제어기를 구비하여, 상기 기판에 걸친 상기 처리 균일성을 향상시키기 위해 상기 안테나에 인접한 영역내에서의 상기 플라즈마 처리 챔버내에서 제어가능한 자장에서의 반경 변화를 변경시키고, 상기 전자석 배열에 연결되어진 dc 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  43. 제 42항에 있어서,
    상기 RF 안테나 배열은, 상기 결합 윈도우 위에 배치된 3-D 적층 구조인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
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