KR100938635B1 - 반경 방향 플라즈마 분포에 대한 개선된 자기 제어를 위한플라즈마 제한 배플 및 유동비 이퀄라이저 - Google Patents

반경 방향 플라즈마 분포에 대한 개선된 자기 제어를 위한플라즈마 제한 배플 및 유동비 이퀄라이저 Download PDF

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Abstract

플라즈마 반응로는 플라즈마 제한 및 플라즈마 반경 방향 분포를 제어하는 성능을 가진다. 상기 반응로는 측벽과 피가공재 지지 받침대를 포함하는 반응로 챔버를 포함하며, 상기 받침대와 측벽 및 펌핑 환형대의 바닥에 있는 펌핑 포트 사이에 펌핑 환형대가 형성된다. 상기 반응로는 또한, 펌핑 포트로 플라즈마가 흐르는 것을 방지하기 위해 펌핑 환형대를 통과하는 축 방향으로 가스 흐름을 제한하는 수단도 포함한다. 상기 반응로는 또한, 펌핑 포트의 배치로 인해 유발되는 받침대 전반에 걸친 가스 흐름 패턴을 보상하는 수단도 포함한다. 상기 반응로는 또한, 에지가 높은 플라즈마 밀도 분포를 개선하기 위한 고유한 경향을 가지는 플라즈마 분포를 제어하는 수단도 포함한다. 상기 가스 흐름을 제한하는 수단은 플라즈마 분포를 제어하는 수단의 에지가 높은 플라즈마 분포 경향을 보상하기에 충분하게 상기 피가공재 지지대 아래로 하강된다.

Description

반경 방향 플라즈마 분포에 대한 개선된 자기 제어를 위한 플라즈마 제한 배플 및 유동비 이퀄라이저 {PLASMA CONFINEMENT BAFFLE AND FLOW EQUALIZER FOR ENHANCED MAGNETIC CONTROL OF PLASMA RADIAL DISTRIBUTION}
본 발명은 2006년 11월 15일자 출원된 미국 가 출원 번호 60/859,558호를 우선권으로 주장한다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로, 플라즈마의 고 유량 컨덕턴스 축방향 제한(confinement), 및 플라즈마의 반경 방향 분포에 대한 자기 제어를 개선하고 임피던스 제한에 의해 플라즈마의 반경 방향 제한을 개선시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
미세전자 집적 회로의 제작에 있어서 반도체 웨이퍼의 플라즈마 처리는 유전체 에칭, 금속 에칭, 화학적 기상 증착 및 다른 공정들에 사용된다. 반도체 기판의 처리에 있어서, 피쳐 사이즈와 선폭을 최소화하려는 경향은 보다 정밀하게 반도체 기판 상의 재료를 마스킹, 에칭 및 증착시키는 능력을 중요시하게 되었다.
통상적으로, 에칭은 RF 동력을, 지지 부재에 의해 지지되는 기판 위의 저압 처리 영역으로 공급되는 작동 가스에 적용함으로써 수행된다. 그 결과로 생성된 전계가 처리 영역 내에 반응 영역을 형성하여 작동 가스를 플라즈마로 여기시킨다. 지지 부재는 상부에 지지된 기판쪽으로 플라즈마 내의 이온들을 끌어들이도록 바이어스된다. 이온들은 기판에 인접한 플라즈마 시스(sheathe) 또는 경계층 쪽으로 이동하여 경계층의 이탈시 가속된다. 가속된 이온들은 기판의 표면으로부터 재료를 제거 또는 에칭하는데 팔요한 에너지를 생성한다. 가속된 이온들이 처리 챔버 내의 다른 성분들을 에칭할 수 있기 때문에, 플라즈마를 기판 위의 처리 영역내에 챔버의 측벽으로부터 떨어지게 가두는 것이 중요하다.
가둬지지 않은 플라즈마는 챔버 벽 상에 에칭 부산물(통상적으로 폴리머)의 증착을 유발하며 또한 챔버 벽을 에칭할 수 있다. 챔버 벽 상의 에칭 부산물의 증착은 공정의 표류를 유발할 수 있다. 챔버 벽으로부터 에칭된 재료는 재증착에 의해 기판을 오염 및/또는 챔버에 미립자를 유발할 수 있다. 또한, 가둬지지 않은 플라즈마는 또한, 하류 영역 내에 에칭 부산물 증착을 유발할 수 있다. 축적된 에칭 부산물 증착물들은 박리되며 미립자를 형성하게 된다. 하류 영역에서의 에칭 부산물의 증착에 의한 미립자를 감소시키기 위해서는 추가의 후-에칭(하류) 세정 단계가 필요한데, 이는 생산성을 감소시키고 처리 비용을 증가시키게 된다.
가둬진 플라즈마는 챔버 오염을 감소시켜 챔버 세정도 감소시키게 되며 공정 재현성을 개선(공정 표류성을 감소)시킨다.
본 발명의 일면에 있어서, 플라즈마 반응로는 챔버 측벽, 천정 및 바닥을 갖는 챔버를 포함한다. 피가공재 지지 받침대는 챔버의 내측에 있으며 피가공재 지 지면을 포함한다. 받침대 측면 벽은 챔버 측벽과 마주하며 챔버 바닥으로부터 연장한다. 피가공재 지지 받침대는 챔버 측벽과 받침대 측벽 사이에 펌핑 환형대를 형성한다. 펌핑 포트는 챔버 바닥에 제공된다. 환형 플라즈마 제한 배플은 받침대 측벽으로부터 연장하며 외측 에지와 챔버 측벽 사이에 가스 유동 간극을 형성하는 외측 에지를 가진다. 배플은 피가공재 지지 받침대 주변의 감소된 플라즈마 이온 밀도에 대응하는 거리만큼 피가공재 지지면 아래로 눌린다. 반응로는 배플 아래에 차단판을 가지며 펌핑 환형대를 통해 가스 흐름을 차단하는 가스 유동 이퀄라이저를 더 포함한다. 차단 판은 펌핑 포트에 인접한 측에 최소 가스 컨덕턴스를 갖고 펌핑 포트 대향 측에 최대 가스 컨덕턴스를 갖는 편심 개구를 웨이퍼 지지 받침대 주위에 형성하고 있다. 차단 판은 최소 가스 흐름 저항을 부과하기에 충분한 길이의 간극을 형성하도록 챔버 측벽으로부터 이격되어 있다.
본 발명의 다른 일면에 따라서, 가스 유동 이퀄라이저는 차단 판의 외측 에지로부터 배플 쪽으로 연장하는 축방향 벽을 포함하며, 이 벽은 가스 흐름을 편심 개구로 지향시킨다.
본 발명의 또 다른 일면에 따라서, 배플과 챔버 측벽 사이의 가스 흐름 간극은 펌핑 환형대로의 플라즈마 흐름을 방해 또는 감소시키기에 충분히 작다.
반응로는 자기 플라즈마 조종 장치를 더 포함한다. 자기 플라즈마 조종 장치는 에지-고 플라즈마 이온 밀도 바이어스를 나타낸다. 배플이 피가공재 지지면 아래로 눌리는 거리는 상기 자기 조종 장치의 에지-고 플라즈마 이온 밀도 바이어스를 보상하는 양만큼 받침대의 에지에서 플라즈마 밀도를 낮추도록 선택된다.
전술한 본 발명의 실시예들이 더욱 상세히 이해될 수 있도록, 위에서 간단히 요약된 본 발명에 대해 첨부 도면에 도시된 본 발명의 실시예를 참조로 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 첨부 도면에는 단지 본 발명의 통상적인 실시예만을 도시한 것이므로 본 발명의 범주를 한정하는 것이 아니며 다른 동일한 효과를 갖는 실시예들이 있을 수 있다고 이해해야 한다.
이해를 촉진시키기 위해, 도면에서 공통인 동일한 구성 요소를 지칭하기 위해서 가능한 한 동일 도면 부호가 사용되었다. 도면들은 모두 개략적으로 도시한 것이며 축척대로 도시한 것이 아니다.
본 발명의 실시예들은 배기 포트로의 비대칭 패턴의 가스 흐름을 보상하는 동시에 웨이퍼 또는 피가공재 아래의 챔버 영역으로 플라즈마가 진입하는 것을 방지하기 위해 플라즈마를 축방향으로 가두는 것에 관한 것이다. 하나의 추가의 일면에 있어서, 본 발명의 실시예들은 자기 제어로 달성되는 반경 방향의 플라즈마 분포 균일도를 개선하는 방식으로 전술한 내용을 달성하고자 하는 것에 관한 것이다. 다른 일면에 있어서, 본 발명의 실시예들은 임피던스 제한에 의해 달성되는 반경 방향으로의 플라즈마 제한을 개선하는 방식으로 전술한 내용을 달성하고자 하는 것에 관한 것이다. 플라즈마 처리 챔버 내에서 수행되는 처리 공정은 증착, 에칭, 또는 플라즈마 처리일 수 있다. 본 발명의 실시예들은 플라즈마 에칭 처리, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 공정, 물리 기상 증착 공정 등을 포함하는 어떤 형태의 플라즈마 처리 공정에 적용될 수 있다.
도 1a는 미국 캘리포니아 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈 인코포레이티드에 의해 제작되는 에너블러(등록 상표:enabler) 에칭 시스템과 같은 플라즈마 반응로의 일 예를 도시하며, 상기 반응로는 벽들을 보호하기 위한 라이너를 포함할 수 있으며 반도체 피가공재(100)를 지지하는 챔버의 바닥에 피가공재 지지대(105: 또는 받침대)를 가지는 반응로 챔버(100)를 포함한다. 반응로 챔버(100)는 유전체(석영) 시일(130)에 의해 접지 챔버 몸체(127) 상의 피가공재(100) 위의 예정된 간극 길이에 지지되는 디스크 형상의 오버헤드 알루미늄 알루미늄 전극(125)을 포함한다. 처리 영역(72)은 오버헤드 알루미늄 전극과 피가공재 지지대(105) 사이에 형성된다. 동력 발생기(150)는 매우 높은 주파수(VHF) 동력을 알루미늄 전극(125)에 가한다. VHF는 통상적으로, 약 30 MHz 내지 약 300 MHz 범위이며 약 10 kHz 내지 약 10 GHz 범위인 RF 밴드 중의 하나이다. 일 실시예에서, VHF 공급 동력 주파수는 300 mm 웨이퍼에 대해 162 MHz이다. 발생기(150)로부터의 VHF 동력은 동력 발생기(150)에 정합된 동축 케이블(162)을 통해 알루미늄 전극(125)에 연결된 동축 스터브(135)에 연결된다. 동축 스터브(135)는 특징 임피던스와 스터브 공명 주파수를 가지며 알루미늄 전극(125)과 동축 케이블(162) 또는 VHF 동력 발생기(150) 사이에 임피던스 정합을 제공한다. 챔버 몸체는 VHF 발생기(150)의 VHF 리턴(VHF 접지)에 연결된다. 바이어스 동력이 통상적인 임피던스 정합 회로(210)를 통해 피가공재 지지대(105)에 연결되는 바이어스 RF 동력 발생기(200)에 의해 웨이퍼에 가해진다. 바이어스 RF 발생기(200)의 동력값은 웨이퍼 표면 근처의 이온 에너지를 제어한다. 바이어스 동력(통상적으로 13.56 MHz)은 통상적으로 이온 에너지를 제어하는데 사용되는 반면에, VHF 공급 동력은 플라즈마 밀도를 관리하도록 오버헤드 전극에 가해진다. 진공 펌프 시스템(111)은 플레넘(112)을 통해 반응로 챔버(100)를 배기한다.
피가공재 지지대(105)는 하부 절연 층(5510)을 지지하는 금속 받침대 층(5505), 하부 절연층(5510) 위에 놓이는 전기 전도성 메쉬 층(5515) 및 상기 전기 전도성 메쉬 층을 덮고 있는 상부 절연 층(5520)을 포함한다. 피가공재(100)는 상부 절연층(5520)의 상부에 놓인다. 피가공재 지지대(105) 및 피가공재(100)는 기판 처리 중에 캐소드를 형성한다. 피가공재(100)가 존재하지 않다면, 피가공재 지지대(105)가 플라즈마 처리 중에 캐소드가 된다. 전기 전도성 메쉬 층(5515) 및 금속 받침대 층(5505)은 몰리브덴 및 알루미늄과 같은 재료로 각각 형성될 수 있다. 하부 절연 층(5510)과 상부 절연 층(5520)은 질화 알루미늄 또는 알루미늄과 같은 재료로 형성될 수 있다. 전기 전도성 메쉬 층(5515)은 피가공재(100) 표면 에서 이온 충돌 에너지를 제어하기 위한 RF 바이어스 전압을 인가한다. 바이어스 RF 발생기(200)로부터의 RF 동력은 RF 공급지점(5525a)에서 전기 전도성 메쉬 층(5515)에 연결되는 RF 전도체(5525)를 통해 바이어스 임피던스 정합 회로(210)로부터 전도성 메쉬 층(5515)으로 공급된다. 전도성 메쉬 층(5515)은 또한 웨이퍼를 정전기적으로 척 결합 및 척 해제를 위해 사용되며, 그러한 경우에 공지된 방식으로 척킹 전압 공급원에 연결될 수 있다. 그러므로 전도성 메쉬 층(5515)은 반드시 접지되는 것은 아니며 이와는 달리, 종래의 척 결합 및 척 해제 작동에 따라 유동 전기 전위나 고정 직류 전위를 가질 수 있다. 피가공재 지지대(105), 특히 메쉬 받침대 층(5505)은 통상적으로(반드시 그러한 것은 아님), 접지에 연결되며 오버헤드 알루미늄 전극에 의해 방전되는 VHF 동력을 위한 리턴 패스(return path)의 일부분을 형성한다.
일 실시예에서, 유전체 슬리브(5550)는 RF 전도체(5525)를 에워싸도록 구성된다. 피가공재 지지대를 가로지르는 임피던스의 균일도는 유전체 슬리브(5550)에 의해 강화된다. 유전체 슬리브(5550)를 구성하는 재료의 축방향 길이 및 유전체 상수는 RF 전도체에 의해 VHF 동력원으로 제공되는 공급 지점 임피던스를 결정한다. 유전체 슬리브(5550)를 구성하는 재료의 축방향 길이와 유전체 상수를 조절함으로써 임피던스에 대한 더욱 균일한 반경 방향 분포도 및 VHF 동력 공급원에 대한 더욱 균일한 용량 결합이 달성된다.
동축 스터브(135)의 말단부(135a)에 있는 종료 전도체(165)는 내측 전도체(140)와 외측 전도체(145)를 단락시켜 동축 스터브(135)가 그의 말단부(135a)에서 단락되게 한다. 동축 스터브(135)의 기단부(단락되지 않은 단부)에서, 외측 전도체(145)는 환형 전도성 하우징 또는 지지대(175)를 거쳐서 챔버 몸체에 연결되는 반면에, 내측 전도체(140)는 전도성 실린더(176)를 거쳐서 알루미늄 전극(125) 중심부에 연결된다. 유전체 링(180)은 전도성 실린더(176)과 알루미늄 전극(125) 사이에 유지되거나 이들을 분리시킨다.
내측 전도체(140)는 공정 가스 및 냉각제와 같은 물질을 위한 도관을 제공한다. 이러한 특징, 즉 동일하지 않은 통상의 플라즈마 반응로의 기본적인 장점은 가스 라인(170)과 냉각제 라인(173)이 큰 전기 전위차를 극복하지 못한다는 점이다. 그러므로, 이들은 그러한 목적을 위해 금속, 덜 고가이고 높은 신뢰성을 갖는 재료로 구성된다. (오버헤드 알루미늄 전극이 가스 분배판이 되도록)금속 가스 라인(170)은 오버헤드 알루미늄 전극에 또는 전극에 인접하게 가스 입구(172)를 공급하나 금속 냉각제 라인(173)은 오버헤드(125) 내에 냉각제 통로 또는 재킷(174)을 공급한다.
전술한 바와 같이, 가둬지지 않은 플라즈마는 챔버 벽 상에 에칭 부산물(통상적으로 폴리머)을 증착시키고 챔버 벽을 에칭시키는 원인이 된다. 챔버 벽 상의 에칭 부산물의 증착은 공정 표류(drift)의 원인이 된다. 챔버 벽으로부터 에칭된 재료는 재 증착에 의해 기판을 오염시키거나 챔버 내에 미립자를 형성하게 된다. 또한, 가둬지지 않은 플라즈마는 처리 영역의 하류 영역에 도달하며 이러한 하류 영역에 통상, 폴리머인 에칭 부산물을 증착시키게 된다. 하류 영역에 증착된 에칭 부산물은 세정하기 어렵다. 축적된 에칭 부산물은 박리되며 미립자를 초래한다.
일 실시예에서, 도 1b에 도시된 바와 같은 경사진 제한 링이 제공되어 도 1a의 반응로 챔버(100) 안쪽에 있는 피가공재 지지대(105) 주위에 놓이며 오버헤드 알루미늄 전극과 피가공재 지지대(105) 사이에서 축 방향으로 연장한다. 경사진 제한 링은 미립자 오염을 감소시키고 챔버 세정 시간을 감소시키는데 사용된다. 도 1b는 일 실시예에 따른 경사진 제한 링(50)의 사시도이다. 제한 링(50)은 플라즈마를 가둬 가스 흐름 저항을 감소시키도록 구성된다. 제한 링(50)은 배플(55) 및 상기 배플(55)의 바닥부에 연결되는 기저부(58)를 포함한다. 상기 기저부(58)는 일반적으로, 제한 링(50)에 대한 기계적 강도와 전기 접지를 제공하도록 구성된다. 배플(55)에는 상부에 개구(71)가 형성되어 있다. 개구(71)는 도 1a의 가스 분배 판 또는 오버헤드 알루미늄 전극(125)의 샤워헤드를 수납하도록 구성되어서 가스 흐름은 배플(55)의 내측으로 제한된다. 배플(55)은 복수의 슬롯(57)과 복수의 핑거(59)를 더 포함한다. 슬롯(57)은 플라즈마 시스의 두께 또는 폭이 각각의 슬롯의 폭보다 크도록 설계된다. 이러한 방식으로, 플라즈마 내의 이온과 라디칼이 제한 링(50)을 통과하는 것이 방지된다. 일 실시예에서, 각각의 슬롯(57)은 플라즈마 시스의 폭 또는 두께의 약 두 배 미만의 폭을 갖도록 설계된다. 제한 링(50)은 플라즈마가 제한 링(50)과 접촉할 때 RF 동력 공급원과 VHF 동력 공급원을 위한 접지 통로를 제공하도록 전기 도체인 재료로 제조될 수 있다. 제한 링(50)은 또한, 국부 가열, 오염 및 공정 표류를 최소화하기 위한 에칭 저항성과 전기 도체인 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 배플(55)은 탄화 실리콘(SiC)으로 제조될 수 있는 반면에, 기저부(58)는 알루미늄으로 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 도 1A에 도시된 평탄한 환형 링(115)이 사용된다. 환형 링(115)은 내측 챔버 측벽(128)으로부터 거리(간극)를 두고 피가공재(110) 주위에 놓인다. 환형 링(115)은 환형 링(115)이 바람직한 플라즈마 제한과 낮은 흐름 저항을 제공하도록 챔버 내에 놓이게 구성된다. 환형 링(115)의 에지와 내측 챔버 벽(128) 사이의 거리(또는 간극)는 너무 크지 않아야 한다. 간극 거리가 내측 챔버 벽(128) 근처의 플라즈마 시스 두께보다 크다면, 웨이퍼 위의 반응 영역으로부터 챔버 벽과 하류쪽으로 이탈하려는 플라즈마의 양이 증가하게 되어 가두어 지는 플라즈마의 양이 적게 된다. 환형 링(115)과 내측 챔버 벽(128) 사이의 거리(또는 간극)는 또한 너무 작지 않아야 한다. 그 이유는 챔버 압력에 영향을 주는 흐름 저항이 허용불가능한 정도로 증가하기 때문이다. 내측 챔버 벽(128)으로부터 적당한 거리를 두고 피가공재(110) 주위에 놓이는 환형 링(115)은 양호한 플라즈마 제한과 낮은 흐름 저항을 제공하기 위한 요건을 만족시킨다.
도 2a는 환형 플라즈마 환형 링(115)을 갖는 처리 챔버의 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다. 환형 링(115)은 탄화 실리콘 또는 알루미늄과 같은 도전성 재료로 제조될 수 있다. 환형 링(115)은 피가공재(100)를 감싸고 있다. 환형 링(115)은 접지된 챔버 몸체(127)에 연결되며 유전체(석영) 링(120)에 의해 피가공재 지지대(105)와 전기적으로 분리되며, 이는 바이어스 전압의 효과가 경감되는 것이 방지하기 위해 피가공재(110)과 전도성 메쉬 층(5515)이 전도성 환형 링(115)과 접촉하는 것을 방지한다. 일 실시예에서, 유전체 링(120)의 가장 낮은 지점은 전도성 매쉬 층(5515)의 가장 낮은 지점 아래에 있다. 일 실시예에서, 환형 링(115)의 상부면은 피가공재(110)과 대략 동일한 표면에 있어서 피가공재(110)이 피가공재 지지대(105) 상에 적합하게 놓일 수 있게 하고 흐름의 재순환을 최소화한다. 유전체 링(120)의 상부면은 도 2a의 실시예에 도시된 바와 같이, 환형 링(115)의 상부면과 피가공재(110)의 상부면과 동일한 높이에 있다. 또 다른 실시예에서, 유전체 링(120)의 상부면은 도 2b의 또 다른 실시예에 도시한 바와 같이, 환형 링(115)의 상부면과 피가공재(110)의 상부면 보다 조금 낮다. 도 2b에 도시된 또 다른 실시예에서, 플라즈마 제한 환형 링(115)은 유전체 링(120)의 상부에 놓인다.
환형 링(115)은 간극 폭(117) 만큼 내측 챔버 벽(128)으로부터 이격되어 있다. 환형 링(115)의 상부 영역의 두께(119)는 낮은 흐름 저항을 제공하기에 최적으로 선택된다. 환형 링(115)의 상부 영역의 두께(119)는 너무 두꺼워서는 않되는데, 그 이유는 두께가 증가하면서 흐름 저항이 증가되기 때문이다. 일 실시예에서, 두께(119)는 약 1/8 인치 내지 약 1/4 인치 범위이다. 환형 링(115)의 코너(118)는 환형 링에 기계적 강도를 제공하는데 사용되는데, 그 이유는 두께(119)를 갖는 상부 영역이 그의 두께와 기계적 강도 내에서 제한되기 때문이다. 기계적 강도를 제공하는 코너(118) 이외의 구성이 사용될 수 있다.
플라즈마 제한 및 챔버 압력, 챔버 플라즈마 밀도 및 압력의 유효성에 관한 간극 폭(117)에 대한 효과가 다양한 시뮬레이션의 사용을 통한 비교용으로 환형 링 설계와 경사진 링 설계에 대해 분석되었다. 챔버 압력 시뮬레이션을 위해, 프랑스의 ESI 그룹에 의한 컴퓨터 유체 동력학(CFD) 소프트웨어 CFD-ACE+가 사용되었다. CFD-ACE+는 유동률, 열 전달, 응력/변형율, 화학적 운동에너지, 전기화학, 및 기타 분야를 포함하는 광범위한 물리적 학습을 위한 일반적인 편미분방정식(partial differential equation) 솔버(solver)이다. 소프트웨어는 다차원(0차 내지 3차)의 일정하고 일시적인 형태로 상기 학습 사항들을 해결한다. CFD-ACE+는 복잡한 다중 물리학과 다중 학습의 적용에 사용된다. 본 발명을 위해 소프트웨어의 "유동" 모듈이 사용된다. CFD-ACE+ 시뮬레이터의 "유동" 모듈을 사용함으로써 압력 시뮬레이션은 경험적 결과치와 아주 잘 일치된다. 표 1은 도 1b의 경사진 플라즈마 제한 링(50)을 갖는 도 1a에 도시된 형태의 반응로에 대한 시뮬레이션 결과와 경험치의 비교를 나타낸다. 표 1에서, 펌프 압력은 도 1a의 진공 펌프 시스템(111)에 대한 압력 설정값을 지칭한다. 챔버의 내경은 27 cm이며 상부 알루미늄 전극(125)의 하부면과 피가공재(100) 사이의 거리는 3.2 cm이다. 챔버 압력 데이타는 웨이퍼의 중심과 웨이퍼의 우측 위로부터 6.8 cm 이격된 곳에서 수집된다. 하부-링 압력 데이타는 경사진 제한 링 아래의 우측에서 수집된다. 그 결과는 시뮬레이션과 경험치 사이에 양호한 정합을 보여준다. 그 결과는 또한 경사진 제한 링이 상당히 높은 흐름 저항을 가지며 압력 설정값 보다 상당히 크게 반응 챔버 내측의 압력을 증가시킴을 보여 준다.
경험 및 시뮬레이션 챔버 압력과 하부-링 압력 비교
가스 흐름 (sccm) "설정" 펌프 압력 (mTorr) 측정된 챔버 압력 (mTorr) 시뮬레이션된 챔버 압력 (mTorr) 측정된 하부-링 압력 (mTorr) 시뮬레이션된 하부-링 압력 (mTorr)
2000 40 55.6 58.8 40.2 43.5
900 10 21.5 35.0 11.6 14.5
900 40 46.5 49.3 40.2 41.6
챔버 플라즈마 밀도 시뮬레이션은 미국 일리노이주 우바나 우바나-샴페인 소재의 디파트먼트 오브 일렉트릭 앤드 컴퓨터 엔지니어링 오브 유니버시티 오브 일리노이에 의해 발전 되어온 하이브리드 플라즈마 이큅먼트 모델(HPEM)을 사용한다. HPEM는 저압(10's Torr 이하) 플라즈마 처리 반응로를 위한 포괄적인 모델 플랫폼이다. 이러한 시뮬레이터에 의한 플라즈마 밀도 시뮬레이션에 관한 세부 사항은 어플라이드 피직스 저어널, 1997년 제 82권(6)호의 2805 내지 2813 페이지에 공개된 "RF Ar, Ar/O2 및 Ar/CF4 전기 방출에 있어서 아르곤 준안정 밀도"란 논문에서 발견할 수 있다. 이러한 플라즈마 시뮬레이터는 반도체 장비 산업에 있어서 폭넓게 사용된다. 경험상 HPEM에 의한 공정 변수의 편차에 대한 플라즈마 시뮬레이션이 공정 결과와 아주 잘 일치됨을 알 수 있다.
일 실시예에서, 도 2a의 환형 링(115)은 0.5 인치 내지 3 인치 범위의 간극 폭(117)을 포함한다. 사용된 예시적인 공정 조건은 전술한 접촉 에칭 및 딥 트렌치 에칭과 유사한 조건이 사용된다. 1500 sccm의 높은 가스 유동률이 사용된다. 일 실시예에서, 공정 가스는 단지, 시뮬레이션을 간단히 하기 위해 C4F6 및 아르곤과 같은 다른 형태의 공정 가스를 포함하는 대신에, O2만을 포함한다. 시뮬레이션에서 단지 O2만을 사용하여 간극 폭(117)의 함수로서 플라즈마 제한 정도를 비교하는 플라즈마 제한 연구에 의해 플라즈마 제한과 관련한 간극 폭(117)의 효과를 알 수 있다. 시뮬레이션된 상부 전극 동력(소오스 동력)은 1.85 KW이고 가스 온도는 80℃였다. 전체 소오스 동력은 1.85KW였다. 상부 전극 전압(또는 소오스 전압), Vs는 통상적으로 약 100 내지 약 200 볼트이다. 175 볼트의 Vs가 시뮬레이션에 사용되었다. 기판의 반경(또는 웨이퍼)는 15 cm이고 기판에 대한 상부 전극 사이의 간극은 3.2 cm(또는 1.25 인치)이다. 내측 챔버 벽(128)의 반경은 27 cm(또는 10.6 인치)이다. 유전체 링(120)의 폭은 2.2cm(또는 0.87 인치)이고 시뮬레이션되는 환형 플라즈마 환형 링(115)의 폭은 8.5cm(또는 3.3 인치) 내지 2.2 cm(또는 0.9인치) 사이에서 변한다. 시뮬레이션되는 내측 챔버 벽(128)과 환형 링(115) 사이의 간극은 1.3 cm(또는 0.5 인치) 내지 7.6 cm(또는 3.0 인치) 사이에서 변한다.
도 2c는 도 2a에서 설명한 환형 링(115)을 갖는 도 1a에서 설명한 플라즈마 챔버에 대한 플라즈마 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 하부 압력 플라즈마 챔버에서, 압력과 플라즈마 밀도는 전체 챔버에 걸쳐서 완전히 균일하지 않았다. 압력은 통상적으로 웨이퍼 에지 근처에서 낮고 웨이퍼 중심 근처에서 높으며, 펌프에서 펌프 압력 설정점에 도달한다. 도 2c에서의 압력 데이타는 웨이퍼 상부면과 챔버 벽과의 교차점, 또는 도 2a에서의 위치 "P"에서의 압력을 나타낸다. 제한 레벨 정도를 정량화하기 위해, 플라즈마 밀도비는 웨이퍼 면과 오버헤드 알루미늄 전극(125) 사이의 체적에서 발생하는 처리 챔버 내부의 최대 플라즈마 밀도에 대한, 환형 링(115)의 상부 영역 아래에서 우측을 따라 연장하는 라인(116) 아래의 최대 플라즈마 밀도의 비율로서 정의된다. 플라즈마 밀도비가 낮으면 낮을수록 플라즈마 제한 링의 플라즈마 제한 성능이 양호해 진다.
도 2c에서 점선(301)은 경사진 제한 링 설계에 있어서 35.3 Torr 챔버 압력을 나타낸다. 도 2c에서의 점선(302)은 경사진 제한 링 설계에서 얻은 0.004 플라즈마 밀도비를 나타낸다. 35.3 Torr 챔버 압력과 0.004 플라즈마 밀도비는 모두 시뮬레이션 결과로부터 얻었다. 경사진 링 설계로 간극 폭(117)을 변경시키지 못하므로, 점선(301,302)은 수평선이다. 곡선(311)은 간극 폭(117)의 함수로서의 챔버 압력을 나타내는 반면에, 곡선(312)은 간극 폭(117)의 함수로서의 플라즈마 밀도비를 나타낸다. 0.5 인치 간극 폭의 환형 링 설계를 위해, 챔버 압력은 경사진 제한 링 설계에서 보다 높은 35.8 mTorr이며, 플라즈마 밀도비는 경사진 제한 링 설계에서 보다 낮은 0.00013이다. 낮은 플라즈마 밀도비가 바람직하지만, 높은 챔버 압력은 바람직하지 않다. 간극 폭(117)이 1 인치로 증가되면, 챔버 압력은 27.9 mTorr로 감소되는데, 이러한 압력은 경사진 링 설계에서 보다 낮고 프런트 엔드 공정에 대한 낮은 압력 요건(＜ mTorr) 보다 낮으며, 플라즈마 밀도비는 0.002인데, 이는 경사진 링 설계에서 보다 훨씬 낮다. 간극 폭(117)이 1.5 인치로 증가하면, 챔버 압력은 26.2mTorr로 더욱 감소되며, 플라즈마 밀도비는 0.023인데 이는 경사진 링 설계에서 보다 높으나 여전히 상당히 낮은 값이다. 간극 폭(117)이 1.5 인치를 넘어 증가하면, 챔버 압력을 낮춤에 있어서의 보다 넓은 간극 폭(117)의 효과는 감소되나, 플라즈마 밀도비는 계속해서 증가한다.
표 2는 도 1b의 경사진 플라즈마 제한 링(50)을 갖는 도 1a의 반응로 및 도 2a에서 설명한 환형 플라즈마 환형 링(115)을 갖는 반응로에 대한 시뮬레이션 결과의 비교를 나타낸다. 표 2에서, 펌프 압력은 도 1a의 펌프에 대한 압력 설정값을 지칭한다. 챔버 내측 반경은 27 cm이고 피가공재(100)와 상부 알루미늄 전극(125)의 하부면 사이의 거리는 3.2 cm이다. 챔버 압력 데이타는 웨이퍼 중심으로부터 6.8 cm 이격되고 웨이퍼의 우측 위에서 수집되었다. 하부-링 압력 데이타는 경사진 제한 링 또는 환형 링 아래 우측에서 수집되었다. 그 결과들은 챔버 압력이 환형 플라즈마 제한 링에서 보다 경사진 플라즈마 제한 링에서 더 높음을 보여준다. 또한, 챔버와 제한 링 아래 사이의 압력 차는 환형 링(△P=9.4 mTorr) 보다 경사진 링(△P=15.3 mTorr)이 더 높았다.
챔버 벽으로부터 1 인치 간극 거리를 갖는 환형 링과 경사진 제한 링에 대한 시뮬레이트된 챔버 압력과 하부-링 압력의 비교
가스 흐름 (sccm) 설정 펌프 압력 (mTorr) 경사진 링의 챔버압력 (mTorr) 환형 링의 챔버압력 (mTorr) 경사링의 하부-링 압력 (mTorr) 환형 링의 하부-링 압력 (mTorr)
2000 40 58.8 54.1 43.5 44.7
도 2d는 간극 폭(117)이 0.5 인치이고 플라즈마 밀도비가 0.00013일 때 처리 챔버 내의 플라즈마 밀도의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 수평 축선은 처리 챔버의 중심으로부터의 거리에 대응하며 Z-축선은 피가공재 지지대(105)의 상부 표면 아래 3.9 cm 이격된 거리에 대응한다. 그 결과들은 기판 위의 영역 내에서 플라즈마가 상당히 가두어짐을 보여준다. 챔버 압력은 35.8 mTorr이며, 이는 ≤ 30 mTorr의 공정 요건보다 더 높은 값이다. 도 2e는 간극 폭(117)이 3 인치이고 플라즈마 밀도비가 0.12 일 때 처리 챔버 내의 플라즈마 밀도에 대한 시뮬레이션 결과를 보여 준다. 그 결과는 상당한 플라즈마가 반응로 하류로 손실되었음을 알려 준다.
도 2c의 시뮬레이션 결과는 간극 폭(117)이 증가할 때 흐름 저항이 감소되고 이에 따라 웨이퍼 압력이 감소됨을 나타낸다. 반면에, 간극 폭(117)이 증가하는 경우에, 더 많은 플라즈마가 제한 링을 하류로 관통하기 때문에 플라즈마 밀도비가 증가한다. 챔버 압력을 ≤ 30 mTorr로 유지하기 위해서, 간극 폭(117)은 도 2c의 시뮬레이션 결과에 따라 약 0.8 인치 보다 크거나 같아야 한다. 그러나, 간극 폭(117)은 너무 크면 않되는데, 그 이유는 간극 폭(117)이 크면 하류로의 높은 플라즈마 손실을 초래하기 때문이다. 전술한 바와 같이, 간극 폭(117)이 1.5 인치를 넘어 증가하면, 챔버 압력을 낮춤에 있어서 보다 넓은 간극 폭(117)에 대한 효과가 커지지 않으나 플라즈마 밀도비는 계속해서 증가한다. 간극 폭(117)이 1.5 인치일 때 플라즈마 밀도비가 0.023인데 이는 적당히 낮은 값이다. 그러므로, 간극 폭(117)은 1.5 인치 이하로 유지되어야 한다.
반경 방향으로의 플라즈마 분포에 대한 자기 제어
일 실시예에서, 플라즈마 이온 밀도의 반경 방향 분포는 반경 방향의 이온 밀도 분포에 대한 균일도 및 동등하게 웨이퍼 또는 피가공재 전반에 걸친 에칭률의 반경 방향 분포의 균일도를 개선하기 위한 자기 조종에 의해 제어된다. 이러한 목적을 위해, 도 1a에 도시된 내측 코일(60)과 외측 코일(65)은 반응로 상부 알루미늄 전극(125) 위에 놓인다. 플라즈마 이온의 반경 방향 분포에 대한 제어의 예는 본 발명에 전체적으로 참조되고 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 6,853,141호에 설명되어 있다. 각각의 내측 코일(60)과 외측 코일(65)은 각각, 독립적인 직류 공급원(70,75)에 의해 구동된다. 두 개의 직류 공급원(70,75)은 플라즈마 분포/조종 제어기(90)에 의해 제어된다. 제어기는 동일 또는 대향 극성의 직류 전류에 의해 하나 또는 두 개의 공급원(70,75)을 동시에 구동시키도록 프로그램될 수 있다. 제어기(90)는 플라즈마 이온 밀도의 균일성을 개선하도록 플라즈마 이온 밀도의 반경 방향 분포를 보정하는데 사용될 수 있다.
도 1a에 도시된 두 개의 내측 코일(60)과 외측 코일(65)의 배열체가 임의의 장점을 제공하는데, 여기서 내측 코일(60)은 외측 코일(65) 보다 상부 알루미늄 전극(125) 위에 놓인다. 특히, 어느 하나의 코일에 의해 제공되는 자장 성분의 반경 방향 성분은 적어도 대략적으론, 코일의 반경에 비례하고 코일로부터의 축 방향 변위에 반비례한다. 따라서, 내측 코일(60)과 외측 코일(65)은 코일의 상이한 크기와 변위로 인한 상이한 규칙을 수행할 것이다. 외측 코일(65)은 피가공재(100)에 보다 근접해 있고 보다 큰 반경으로 인해 피가공재(100)의 전체 표면에 걸쳐 영향력을 발휘하는 반면에, 내측 코일(60)은 웨이퍼 중심부 근처에 보다 큰 영향력을 발휘하며 자장의 보다 미세한 조종이나 제어를 위한 트림(trim) 코일로서 간주될 수 있다. 플라즈마로부터 상이한 변위 지점에 놓이고 상이한 반경을 갖는 상이한 코일에 의해 전술한 상이한 제어를 실현하기 위한 다른 배열체도 가능할 것이다. 작동 예를 참조하여 본 명세서에서 후술하는 바와 같이, 주위 플라즈마 이온 밀도 분포에 대한 상이한 변경은 각각의 내측 코일(60)과 외측 코일(65)에 흐르는 전류에 대해 단지 상이한 크기로 선택하지 않고 또한, 상이한 오버헤드 코일에 대한 전류 흐름 방향이나 극성을 상이하게 선택함으로써 달성된다.
도 3a는 도 1a의 반응로에서 피가공재(100)의 반경 방향 위치의 함수로서 내측 코일(60)에 의해 발생되는 자장의 반경 방향(실선) 및 방위 성분(점선)을 나타낸다. 도 3b는 피가공재(100) 상의 반경 방향 위치의 함수로서 외측 코일(65)에 의해 발생되는 자장의 반경 방향(실선) 및 방위 성분(점선)을 나타낸다. 도 3a 내지 도 3b에 나타낸 데이타는 피가공재(100)의 직경이 300 mm이며, 내측 코일(60) 직경이 12 인치이고 플라즈마 위의 약 10 인치 지점에 놓이며, 외측 코일(65)이 22 인치 직경을 가지며 플라즈마 위의 6 인치 지점에 놓이는 조건에 실시하여 얻은 것이다. 도 3c는 내측 코일(60)과 외측 코일(65)에 의해 발생되는 반-초승달 형태의 자장선 패턴에 대한 개략적인 다이어그램이다.
일 실시예에서, 도 1a의 제어기(90)는 각각의 내측 코일(60)과 외측 코일(65)에 인가된 전류를 변경해 웨이퍼 표면에서의 자장을 조절함으로써 플라즈마 이온 밀도의 공간 분포를 변경시키도록 제공된다. 다음의 예에서, 플라즈마 이온 분포보다는 오히려 웨이퍼 표면 전체의 공간 에칭률 분포가 곧바로 측정된다. 에칭률 분포는 플라즈마 이온 분포의 변경을 직접적으로 초래하여 한 가지 변경을 다른 것의 변경에도 반영하게 된다.
도 4a 내지 도 4d는 낮은 챔버 압력(30 mTorr)에서 단지 내측 코일(60)만을 사용하여 실현된 유리한 결과를 도시한다. 도 4a는 피가공재(100) 표면 상의 위치(수평 축선) 함수로서 측정된 에칭률(수직 축선)을 도시한다. 따라서 도 4a는 웨이퍼 표면의 면에서 에칭률의 공간 분포를 도시한다. 도 4a에서는 중심부에서의 불균일성이 높은 에칭률 분포를 명확히 볼 수 있다. 도 4a는 자장이 인가되지 않은 경우에 대응하므로, 반응 내의 고유한 불균일한 에칭률 분포를 도시하며 보정을 필요로 한다. 에칭률은 이 경우에 표준 편차가 5.7%이다. 도 4a 내지 도 4d 및 도 5a 내지 도 5d의 다음 설명에 있어서, 반경 방향 자장이 균일도를 개선하기 위해 플라즈마 이온 밀도의 반경 방향 분포에 작용하는 것으로 이해해야하지만, 언급한 자장 강도는 웨이퍼 중심 근처의 축방향 자장에 대응한다. 축방향 자장은 더욱 용이하게 측정될 수 있기 때문에 본 설명에서 선택된 것이다. 웨이퍼 에지에서의 반경 방향 자장은 통상적으로 본 위치에서의 축방향 자장의 약 1/3이다.
도 4b는 내측 코일(60)이 9 가우스의 자장을 생성하도록 활성화될 때 에칭률 분포가 어떻게 변화하는지를 도시한다. 불균일도는 4.7%의 표준 편차로 감소된다.
도 4c에서, 내측 코일(60)의 자장은 18 가우스로 증가되며, 이는 중심에서의 피크가 점차 감소되며, 그 결과로 웨이퍼 전반에 걸친 에칭률 표준 편차가 2.1%로 감소됨을 나타낸다.
도 4d에서, 내측 코일(60)의 자장은 27 가우스로 더욱 증가하여, 도 4a의 중심부가 높은 패턴이 중심부 낮은 패턴으로 거의 역전되었다. 도 4d의 경우에 웨이퍼 표면 전반에 걸친 에칭의 표준 편차는 5.0%였다.
도 5a 내지 도 5d는 보다 높은 챔버 압력(200 mT)에서 두 개의 내측 코일(60)과 외측 코일(65)을 사용했을 때의 유리한 결과를 도시한다. 도 5A는 도 4a에 대응하며 자장에 의해 보정되지 않은 반응로의 중심부가 높은 에칭률 불균일도를 도시한다. 이 경우에, 웨이퍼 표면 전반에 걸친 에칭률의 표준 편차는 5.2%였다.
도 5b에서, 외측 코일(65)이 활성화되어 22 가우스의 자장을 생성했으며, 이는 에칭률 분포에 있어서 중앙 피크가 다소 감소되었다. 이 경우에, 에칭률 표준 편차는 3.5%로 감소되었다.
도 5c에 있어서, 두 개의 내측 코일(60)과 외측 코일(65)이 활성화되어 24 가우스의 자장을 생성했다. 도 5c에서 볼수 있는 결과는 에칭률 분포에 있어서 중심 피크가 상당히 감소되어 있는 반면에, 주변 근처에서의 에칭률은 증가되어 있다. 전체 효과는 3.2%의 낮은 표준 편차를 갖는 더욱 균일한 에칭률 분포이다.
도 5d에서, 두 개의 코일이 활성화되어 전체적인 보정을 필요로 하는 40 가우스의 자장을 생성하여 웨이퍼 전체에 걸친 에칭률 분포는 중앙부가 낮고 에지가 높은 분포로 전환되었다. 후자의 경우에 에칭률 표준 편차는 3.5%로 (도 5c의 경우에 비해서)조금 상승되었다.
도 4a 내지 도 4d의 낮은 압력 테스트에서 얻은 결과를 도 5a 내지 도 5d의 높은 압력 테스트에서 얻은 결과와 비교할 때, 에칭률 불균일도 분포에 대한 작은 보정만을 수행하기 위해서는 챔버 압력이 높을수록 훨씬 큰 자장을 필요로 한다. 예를 들어, 30 mT에서 18 가우스의 내측 코일(60)만을 사용하여 최적 보정이 달성되는 반면에, 300 mT에서는 최적 보정을 달성하는데 두 개의 내측 코일(60)과 외측 코일(65)을 사용하여 24 가우스의 자장이 필요했다.
두 개의 내측 코일(60)과 외측 코일(65) 또는 어느 하나의 코일의 활성화를 통해서 플라즈마 균일도의 자장 강화 또는 플라즈마 분포의 자기 제어는 웨이퍼 또는 피가공재의 주변부 또는 에지에서 플라즈마 이온 밀도의 증가를 초래한다. 예를 들어, 중심부가 높은 플라즈마 이온 밀도 분포(또는 동등하게 중심부가 높은 에칭률 분포)에 대해서, 자장 제어에 의해 웨이퍼 중심부에서 플라즈마 이온 밀도를 감소시킴으로써 전체적인 균일도를 개선할 수 있다. 그러나, 이러한 균일도의 개선은 에지가 높은 플라즈마 분포를 생성하는 자기 플라즈마 분포 제어의 경향으로 인해 불균일도의 개선은 제한적이다.
본 발명의 일면에 따라서, 도 6a 및 도 1a에 도시된 도전성 도전성 배플(450)이 제공된다. 도전성 도전성 배플(450)은 피가공재(100)의 평면 아래에 놓인다. 도전성 도전성 배플(450)은 플라즈마 균일도를 개선하고 피가공재 전반에 걸친 플라즈마 제한 효과를 제공하도록 구성된다. 도 6a의 반응로에서, 하부-평탄 도전성 도전성 배플(450)에 의해 도 2a의 환형 링(115)이 대체되었다. 도전성 도전성 배플(450)은 전도체(또는 반도체) 재료로 형성될 수 있으며, 일 예로서 양극처리된 알루미늄, 또는 이와는 달리 예를 들어 탄화 실리콘으로 제조될 수 있으며 이러한 일면은 어떤 특정 재료에 한정되지 않는다. 도전성 도전성 배플(450)은 피가공재 지지대(105)의 금속 받침대 층(5505)에 접지된다. 발명자들은 웨이퍼 면 아래에 도전성 도전성 배플(450)을 위치시킴으로써 오버헤드 알루미늄 전극에 인가된 VHF 소오스 동력에 의해 형성되는 전기장은 웨이퍼 주변부의 근처에서 감소된다. 그 결과는 플라즈마 이온 밀도가 웨이퍼 주변부의 영역에서 감소되었다. 그 장점은 웨이퍼 주변부에서의 플라즈마 이온 밀도를 바람직하게 증가시키기 위해 내측 코일(60)과 외측 코일(65)에 의해 가해지는 플라즈마 조종 또는 자기 제어의 경향이 하부 평탄 도전성 도전성 배플(450)에 의한 주변 이온 밀도의 감소에 의해 오프셋 또는 보상된다. 도전성 도전성 배플(450)은 자기 플라즈마 조정에 의한 에지가 높아지는 경향을 적절히 보상하기 위해서 충분한 거리만큼 웨이퍼 평면 아래로 눌려지게 된다. 이는 이후에 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 6b는 내측 반경과 외측 반경 사이의 환형 도전성 도전성 배플(450)의 중앙부가 웨이퍼 평면 위로 또는 조금 위로 상승되어 있고 도 6b의 도전성 도전성 배플(450)의 나머지 부분이 웨이퍼 평면 아래에 있는 도전성 도전성 배플(450)의 대체 실시예를 도시한다. 도 6c는 도 6b의 실시예에 대한 삼각형 형태를 갖는 대체 실시예이다. 도 6a 내지 도 6c에서, 도전성 도전성 배플(450)의 주변 에지와 챔버의 측벽 사이의 거리는 전술한 바와 같이, 환형 링(115)의 에지와 측벽 사이의 간극 폭(117)에 대한 것과 동일한 방식으로 결정된다. 도 1a의 반응로에 설치된 대로의 도전성 도전성 배플(450)의 평면도가 도 7에 도시되어 있다.
본 발명의 실시예들은 진공 펌프 시스템(111)으로의 입력 측에서 단일 펌핑 포트(111a)와 관련될 수 있는 웨이퍼 전반에 걸친 비대칭 가스 흐름 패턴을 더욱 감소하거나 제거할 수 있다. 펌핑 포트(111a)와 가장 가까운 웨이퍼 에지에 걸친 가스 흐름은 빠른 반면에, 펌핑 포트(111a)로부터 가장 멀리 떨어진 웨이퍼 에지부에 걸친 가스 흐름은 늦으며, 이러한 차이는 피가공재(100) 전반에 걸친 에칭률 분포에 있어서 불균일도를 더욱 유발할 수 있다. 일 실시예에서, 환형 가스 흐름 이퀄라이저(460)가 제공된다. 펌핑 플레넘(112) 내부에 놓인 환형 가스 흐름 이퀄라이저(460)는 불균일도를 제거 또는 감소시키기 위해 제공된다. 도 8을 참조하면, 이퀄라이저(460)는 내부 반경부가 캐소드인 피가공재 지지대(105)가 되고 이퀄라이저(460)의 편심 내측 에지(460a)에 의해 외측 반경부의 경계가 결정되는 편심 환형 개구(462)를 형성하기 위한 편심 형상을 가진다. 편심 환형 개구(462)는 펌핑 포트(111a)와 대향하는 피가공재 지지대(105)의 측면 상에 가장 큰 영역을 가지며 포트(111a)에 가장 가까운 곳에 가장 작은 영역을 가진다. 개구(462)의 편심도는 그 분포가 환형 가스 흐름 이퀄라이저(460)의 부재시에 존재하는 비대칭 가스 흐름의 대향 미러와 유사한 가스 흐름 저항을 형성한다. 그 결과로, 웨이퍼의 에지를 가로지르는 가스 흐름은 피가공재(100)의 전체 주변부의 주위에서 균일하다. 일면에 있어서, 환형 가스 흐름 이퀄라이저(460)는 양극처리 알루미늄과 같은 전기 도체 재료로 제조된다.
일 실시예에서, 환형 가스 흐름 이퀄라이저(460)는 피가공재 지지대(105)로부터 연장하는 복수(예를 들어, 3 개)의 길다란 방사상 스트러트(464)에 의해 지지된다. 환형 가스 흐름 이퀄라이저(460)는 환형 가스 흐름 이퀄라이저(460)의 에지로부터 상방향으로 연장하는 수직 벽(466)을 지지한다. 도 6a에서, 도전성 도전성 배플(450)의 에지와 수직 벽(466) 사이의 수평 거리(A) 및 도전성 도전성 배플(450)과 이퀄라이저(460) 사이의 수직 거리(B)는 펌핑 포트(111a)로의 가스 흐름에 대해 단지 유사한 저항성만을 부과하도록 선택된다. 도전성 배플(450)이 웨이퍼 평면 아래로 하강된 만큼의 거리(C)는 웨이퍼 에지에서의 국부 플라즈마 밀도를 상승시키기 위한 자기 플라즈마 조종 제어에 대한 경향을 보상하도록 선택된다. 일면에 있어서, 스트럿트(464)는 도전체이며 전기 도전성 가스 흐름 이퀄라이저(460)는 스트러트(464)를 통해 피가공재 지지대(105)의 접지된 도전성 금속 받침대층(5505)에 전기 접속된다.
도 9a는 반경 방향으로 일정하게 증가하는 비율로 감소되는 중앙이 높은 에칭률 분포를 도시한다. 도 9b는 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 개선(보정)함에 있어서 자기 조정 장치인 내측 코일(60)과 외측 코일(65)의 효과를 도시하는 그래프이다. 내측 코일(60)과 외측 코일(65)에 의한 자기 조정으로 도 9b에 도시한 바와 같이, 플라즈마 분포가 웨이퍼의 반경 방향 에지에 단지 조금 상방향으로의 편차만을 갖는 거의 평탄한(균일한) 형태가 되게 한다. 이러한 편차는 작으므로(약 1%) 허용가능하다. 도 1a에서와 같이 통상적인 반응로에서 보정되지 않은 플라즈마 이온 밀도 분포는 도 9a에 도시한 것과 같이 이상적인 형태가 아니다.
도 10a는 피가공재(100)의 평면 상에 플라즈마 환형 링(115)을 갖는 도 2a의 반응로 내에서 실제로 조우할 수 있는 형태의 중앙이 높은 에칭률 분포를 도시한다. 링(115)은 웨이퍼 주변부의 근처에서 플라즈마의 용적을 감소시키며 그에 따라 웨이퍼 주변부에서의 플라즈마 이온 밀도를 증가시킨다. 그 결과적인 도 10a의 보정되지 않은 에칭률 분포가 웨이퍼 주변부 근처에서 일정한 증가비로 감소되지 않는 대신에 웨이퍼 주변부에서 거의 평탄한 영역(D)을 가진다. 자기 조정 내측 코일(60)과 외측 코일(65)에 의한 보정시, 전체적인 분포(도 10b)는 더욱 균일해지는 반면에, 에칭률 분포도 중앙이 높은 분포의 보정시 웨이퍼 주변부에서 플라즈마 밀도를 증가시키는 자기 조정의 경향으로 인해 도 10b에 도시한 바와 같이 웨이퍼 주변부에서 상당한 상승(예를 들어, 5% 또는 10%)을 나타낸다. 이러한 상승, 또는 에지가 높은 플라즈마 이온 분포 경향은 바람직하지 않으며 자기 조정으로 달성할 수 있는 최대 균일도를 제한한다. 환형 링(115)을 도 6a의 하부-웨이퍼 평면 도전성 도전성 배플(450)로 교체하는 경우, 미보정 에칭률 분포는 도 11에 도시한 바와 같이 웨이퍼 주변부로의 반경에 따라 거의 일정한 감소율을 가진다. 이러한 분포가 자기 조정 내측 코일(60)과 외측 코일(65)을 활성화시킴으로써 보정될 때, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 주변부에서의 에칭률 분포에 있어서 매우 약간의 상승이 있게 된다. 플라즈마의 자기 조정에 따라 달성될 수 있는 전체적인 균일도는 개선된다.
일 실시예에 있어서, 도전성 도전성 배플(450)이 웨이퍼 평면 아래로 하강되는 만큼의 거리(도 6a)가 결정된다. 도 12는 도전성 배플(450)의 3 개의 상이한 높이에 대한 웨이퍼 전반에 걸친 에칭률에 대한 반경 방향으로의 분포를 도시하는 그래프이다. 길다란 점선은 피가공재(100)의 평면에 있는 도 2a의 링(115)을 사용했을 때의 에칭률 분포를 도시한다. 점선 분포는 도 10a의 분포와 유사하다. 짧은 점선은 피가공재(100)의 평면 아래로 약 0.5 인치 하강된 도전성 배플(450)을 사용했을 때의 에칭률 분포를 도시한다. 이러한 경우는 반경 방향으로의 에칭률에 대해 더욱 균일한 감소률을 나타낸다. 실선은 도전성 배플(450)이 피가공재(100) 평면의 아래로 1 인치 하강되었을 때의 에칭률 분포를 나타낸다. 후자의 경우에는 웨이퍼 주변부에서 에칭률이 가장 크게 억제되었으며 도 9a의 이상적인 경우와 도 11a의 가장 실용적인 경우에 가장 근접했음을 나타낸다. 전술한 비교에 의해 웨이퍼 평면 아래로 약 1 인치 도전성 배플(450)을 하강시켰을 때 우수한 결과를 제공함을 알 수 있다. 배플의 최적 레벨은 코일(60 및/또는 65)을 통해 적용된 반경 방향 분포도 보정 또는 자기 조정의 크기에 의존하며 이는 또한 보정된 플라즈마 이온 밀도의 반경 방향 분포에 의존한다. 이는 공정에서 공정으로 모두 변할 수 있어서, 배플의 최적 평탄도는 상이한 공정에 대해 상이할 수 있다. 그러므로, 다른 일면에서 피가공재(100)의 평면에 대한 도전성 배플(450)의 높이는 도 6a에 개략적으로 나타낸 바와 같이 엘리베이터 기구(470)에 의해 조절가능하다.
플라즈마의 임피던스 제한
일 실시예에서, 플라즈마의 반경 방향으로의 제한은 상부 알루미늄 전극(125)과 내측 챔버 벽(128) 사이의 전압 강하를 감소시키도록 상부 전극 전압을 낮추는 것을 포함하는 임피던스 제한 방법을 사용함으로써 달성된다. 통상적으로, VHF 소오스 동력은 VHF 소오스 전압(VS)에서 상부 알루미늄 전극(125)을 통해 주로 공급된다. 임피던스 제한을 수행함에 있어서, 상부 전극 전압은 소오스 전압, 즉(fVS)의 분률(f)로 감소되며, 여기서 f는 1 미만의 수이다. 전극 대 캐소드 전압이 전체 소오스 동력 전압(VS)에서 유지되며 플라즈마 이온 밀도가 양립될 수 없도록 캐소드에서의 전압은 -(1-f)VS의 보완 전압으로 변경된다. 이는 캐소드가 기판 처리 중에 피가공재 지지대(105)와 피가공재(100)를 포함하는 것으로 기억될 것이다. 피가공재(100)가 처리 공정 중에 챔버 내에 존재하지 않을 때, 피가공재 지지대(105)는 캐소드를 형성한다. 따라서, 상부 알루미늄 전극(125)과 캐소드 사이의 전압은 VHF 소오스 전압(VS)에서 유지되나, 상부 알루미늄 전극(125)과 접지된 내측 챔버 벽(128) 사이의 전압차는 fVS로 유리하게 감소된다. 상부 알루미늄 전극(125)과 접지된 내측 챔버 벽(128) 사이의 전압차에 있어서의 이러한 감소는 내측 챔버 벽(128) 근처 그럼으로써 웨이퍼 주변부에서 발생되는 플라즈마의 양을 감소시킨다. 낮은 상부 전극 전압(fVS)에서 소오스 동력을 공급하고 -(1-f)VS에서 상부 전극으로부터 네가티브 상태로 캐소드를 유지하기 위한 방법은 상부 알루미늄 전극(125), 캐소드(즉, 피가공재 지지대(105)와 피가공재(100)와의 조합) 및 내측 챔버 벽(128)과 관련된 챔버 성분들의 임피던스를 조절하는 것이다.
일 실시예에서, 챔버 성분의 임피던스는 후술하는 바와 같이, fVS와 -(1-f)VS의 전술한 애노드와 캐소드 전압을 각각 달성하도록 조절된다. 도 13A는 접지된 상부 알루미늄 전극(125)(또는 소오스)과 캐소드(기판 처리 공정 중의 피가공재(100)와 함께 피가공재 지지대(105))의 KD대 전압값을 나타낸다. 도 13b는 상부 알루미늄 전극(125)과 접지된 내측 챔버 벽(128)의 상대 전압값을 나타낸다. 도 13a의 수평 축선은 상부 알루미늄 전극(125)과 캐소드 사이의 공간을 나타낸다. 도 13b의 수평 축선은 상부 알루미늄 전극(125)과 접지된 내측 챔버 벽(128) 사이의 공간을 나타낸다. 수평 축선들의 거리는 축척대로 그려진 것이 아니다. 상부 전극 전압은 +VS와 - VS 사이의 소오스 동력 VHF 주파수에서 진동하는 반면에 캐소드와 챔버 벽은 0(접지)에서 머무른다. 플라즈마 벌크(bulk)는 VS 보다 훨씬 더 작은 V0만큼 상부 전극보다 높은 전압을 가진다. 곡선(401)은 상부 알루미늄 전극(125)과 캐소드 사이의 전압을 나타내며 이는 상부 전극 전압이 +VS 일 때 기판 처리 중에 피가공재 지지대(105)와 피가공재(100)에 의해 형성된다. 상부 알루미늄 전극(125) 전압이 +VS일 때 상부 알루미늄 전극(125)과 캐소드 사이의 전압차(411)는 VS와 같다. 점선 곡선(402)은 소오스 전압이 - VS일 때 소오스와 캐소드 사이의 전압을 나타낸다. 상부 알루미늄 전극(125) 전압이 - VS일 때 상부 알루미늄 전극(125)과 캐소드 사이의 전압차(411)는 - VS와 같다.
도 13b와 유사하게, 곡선(403)은 상부 알루미늄 전극(125) 전압이 +VS 에 있을 때 소오스와 챔버 벽 사이의 전압을 나타낸다. 상부 알루미늄 전극(125) 전압이 +VS에 있을 때 상부 알루미늄 전극(125)과 내측 챔버 벽 사이의 전압차(413)는 VS와 같다. 점선 곡선(404)은 소오스 전압이 - VS에 있을 때 상부 알루미늄 전극(125)과 내측 챔버 벽(128) 사이의 전압을 나타낸다. 상부 전극 전압이 - VS에 있을 때 상부 알루미늄 전극(125)과 내측 챔버 벽(128) 사이의 전압차는 - VS와 같다.
후술하는 방법에 따라서 피가공재 지지대(105)의 임피던스와 유전체 시일(130)의 임피던스를 튜닝함으로써, 상부 전극으로 공급되는 소오스 전압은 반값(VS/2)과 같은 전체 소오스 전압의 분수값으로 감소될 수 있는 반면에, 캐소드 전압은 - VS/2와 같은 차이값을 형성하도록 상부 전극의 네가티브 상태에서 유지된다. 필수적으로, 애노드인 알루미늄 전극(125)과 캐소드 전극의 접지에 대한 커패시턴스는 각각, 캐소드와 애노드에 대한 VHF 전압들 사이의 180도 위상 변위를 초래하도록 별도로 조절된다. 이와 같이 변경된 캐소드의 접지에 대한 커패시턴스는 애노드인 알루미늄 전극(125)에 대한 반대 위상으로 VHF 주파수에서 캐소드 전압이 진동하게 한다. 플라즈마 이온 밀도는 공정이 변경되지 않도록 양립되지 않는데, 이는 소오스와 캐소드 사이의 전체 전압차가 VHF 소오스 전압의 각각의 하프-사이클 피크에서 VS와 - VS로 유지되기 때문이다. 도 13c는 상부 알루미늄 전극(125)과 캐소드 사이의 공간에 따른 전압을 나타낸다. 상부 전극 전압은 +VS/2와 - VS/2 사이에 요동하는 반면에, 캐소드 전압은 대응되게 - VS/2와 +VS/2 사이에서 요동한다. 곡선(405)은 상부 전극 전압이 +VS/2에 있을 때 전극과 캐소드 사이의 축선에 따른 전압을 나타낸다. 상부 전극 전압이 +VS/2에 있을 때 알루미늄 전극(125)과 캐소드인 피가공재 지지대(105)와 피가공재(110) 사이의 전압차는 VS와 같다. 점선 곡선(406)은 상부 전극 전압이 - VS/2에 있을 때 전극과 캐소드 사이의 축선에 따른 전압을 나타낸다. 상부 전극 전압이 - VS/2에 있을 때 알루미늄 전극(125)과 캐소드 사이의 전압차는 - VS와 같다.
도 13d에서, 곡선(407)은 상부 전극이 +VS/2에 있을 때 상부 알루미늄 전극(125)과 접지된 챔버 벽(128) 사이의 전압을 나타낸다. 상부 전극 전압이 +VS/2에 있을 때, 상부 전극과 챔버 벽(접지된) 사이의 전압차(417)는 VS/2이다. 점선 곡선(408)은 상부 전극 전압이 - VS/2에 있을 때 상부 전극과 챔버 벽 사이의 전압을 나타낸다. 상부 전극 전압이 - VS/2에 있을 때, 상부 전극과 챔버 벽 사이의 전압차(418)는 - VS/2이다. 후술하는 바와 같이, 이들 결과들은 접지에 대한 애노드인 알루미늄 전극(125)의 임피던스(커패시턴스)를 튜닝하고 접지에 대해 캐소드의 임피던스(커패시턴스)를 튜닝하여 바람직한 분수값(f)을 얻을 수 있게 함으로써 달성된다. 전술한 실시예에서, f가 1/2이었으며, 그 경우에 상부 알루미늄 전극(125)과 내측 챔버 벽(128) 사이의 전압차는 소오스 동력 전압(VS)의 1/2로 감소되었다. 상부 전극과 캐소드 사이의 전압차(VS)가 상부 전극과 챔버 벽 사이의 전압차(VS/2)보다 크기 때문에, 측벽 근처에서 플라즈마 이온 발생이 적으며 그로 인해 플라즈마는 상부 알루미늄 전극(125)과 캐소드 사이의 영역 내에, 그리고 내측 챔버 벽(128)으로부터 떨어지게 더욱 한정될 수 있다.
또한, 분수(f)만큼(예를 들어, 1/2) 애노드 대 벽 전압 차를 감소시킴으로써, 비제한 플라즈마로 인해 손실될 수 있는 동력의 양은 f2만큼(예를 들어, 1/4) 감소된다. 아래의 식(1)은 상부 전극 전압이 VS일 때 챔버 벽에 대한 상부 전극 사이의 전압차와 P(동력) 사이의 관련성을 나타낸다.
P ~ (VS)2 = VS 2 (1)
아래의 식(2)는 상부 전극 전압이 VS/2일 때 챔버 벽에 대한 상부 전극 사이의 전압차와 P(동력) 사이의 관련성을 나타낸다.
P ~ (VS/2)2 = VS 2/4 (1)
2의 인수만큼 상부 전극 전압을 감소시킴으로써, 챔버 벽으로 손실 가능한 동력은 4의 인수만큼 감소된다.
전압비(f) 만큼 상부 전극 전압을 감소시키고 네가티브 상에서 차이(1-f)VS를 캐소드인 피가공재 지지대(105)와 피가공재(110)로 공급함으로써, 접지된 내측 챔버 벽(128)에 존재하는 플라즈마의 양을 감소시키고 따라서 플라즈마 제한 성능을 개선한다. 이러한 플라즈마 제한 방법은 임피던스 제한 방법으로서 본 명세서에서 지칭된다. 위에서 사용된 전체 소오스 전압의 분율은 1/2이나, 다른 분율 값도 사용될 수 있으며 이 또한 플라즈마 제한 성능을 개선할 수 있다. 상부 전극에 공급되는 소오스 전압의 분율은 "전압비"로서 정의될 수 있다. 도 14a는 1, 0.75, 0.5, 0.25의 전압비에 대한 플라즈마 밀도 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 시뮬레이션 공정의 펌프 입구측에서의 압력은 10 mTorr이며 전체 소오스 동력은 1.85 kW이다. 시뮬레이션되는 내측 챔버에 대한 환형 환형 링(115)의 간극은 1.5 인치(또는 3.8 cm)이다. 곡선(501)은 상기 전압비가 1로부터 감소되면서 플라즈마 밀도비도 감소됨을 나타낸다. 0.001의 플라즈마 밀도비는 전압비가 0.5일 때 가장 낮다. 그러나, 전압비가 0.25일 때 플라즈마 밀도가 0.003이고 전압비가 0.75일 때 플라즈마 밀도가 0.008인 것은 이 둘다, 전압비가 1일 때 플라즈마 밀도비보다 더 낮다.
도 14b는 전압비가 1일 때(소오스 전압이 상부 전극으로 완전히 공급될 때) 처리 챔버 내에 플라즈마 밀도가 0.023인 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 이러한 시뮬레이션 결과는 상당한 양의 플라즈마가 기판 위의 영역 외측에 있다는 것을 나타낸다. 도 14c는 전압비가 0.5로 감소될 때의 시뮬레인션을 나타낸다. 그 결과는 플라즈마가 기판 표면 위의 영역 근처에서 거의 가두어졌음을 나타낸다. 도 2b로 돌아가서, 간극 폭이 1.5 인치인 경우에 챔버의 압력은 목표치인 30 mTorr이하인 약 26.2 mTorr로 유지될 수 있다. 도 14a에 따라서, 0.004의 플라즈마 밀도비를 달성하는 경사진 제한 링과 동일한 플라즈마 제한 결과를 달성하기 위해서 전압비는 약 0.2 내지 약 0.6 사이에서 가동될 수 있다. 그러나, 플라즈마 밀도비가 ≤ 0.01이면, 플라즈마 제한은 아주 양호한 것으로 판단된다. 그러므로, 전압비는 도 14a의 시뮬레이션 결과에 따라 약 0.1 내지 약 0.75 사이에 조정될 수 있다.
환형 플라즈마 제한 링과 임피던스 제한 방법을 조합한 방법은 폭넓은 프로세스 윈도우를 갖는 프론트엔드(front-end) 공정에 바람직한 낮은 챔버 압력과 양호한 플라즈마 제한 성능을 달성한다. 환형 링 간극 폭(117)은 약 0.8 인치 내지 약 1.5 인치 범위일 수 있으며 임피던스 제한 방법을 위한 전압비는 약 0.1 내지 0.75 범위, 바람직하게 약 0.2 내지 약 0.6 범위일 수 있다.
플라즈마 제한 성능의 개선 이외에도, 전압비를 낮추는 것에 의해 처리 영역 외측으로의 동력 손실도 감소시킨다. 도 14d는 전압비가 1에서 유지될 때 처리 챔버 내의, 동력 대 체적 또는 동력 밀도로 정의되는 동력 축적(power deposition)의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 그 결과는 반응로의 중심으로부터 15cm 이내의 영역 또는 기판 표면 위의 처리 영역의 외측에 상당한 동력 축적이 있음을 나타낸다. 대조적으로, 도 14e는 전압비가 0.5일 때 처리 챔버의 동력 축적을 나타낸다. 처리 영역 외측의 동력 손실은 도 14d에 비해서 많이 감소된다.
도 15는 Z1의 접지에 대한 임피던스를 가지는 오버헤드 알루미늄 전극을 나타내는, 도 1A 또는 도 6의 반응로 챔버(100)의 임피던스 성분들을 나타내는 단순화된 개략적인 다이그램이다. 알루미늄 전극(125)은 커패시터와 유사한 작용을 하며 Z6의 접지에 대한 임피던스를 가지는 유전체 시일(130)에 연결된다.
캐소드는 유전체 층인 상부 절연층(5520)과 하부 절연층(5510) 및 기판 처리 중엔 피가공재(100)를 가지는 피가공재 지지대(105)에 의해 형성되며, 또한 캐소드는 Z5의 접지에 대한 임피던스를 가진다. 피가공재(100)가 처리 중에 존재하지 않으면, 피가공재 지지대(105)는 홀로 캐소드로서의 역할을 한다. 오버헤드 알루미늄 전극, 임피던스(Z1) 및 캐소드 임피던스(Z5) 이외에도, 벌크 플라즈마는 또한 임피던스(Z3)를 가진다. 또한, 전극 임피던스(Z1)와 벌크 임피던스(Z3) 사이에 직렬로 임피던스(Z2)를 갖는 등가의 커패시터에 의해 나타낸 애노드 플라즈마 시스가 있다. 게다가, 캐소드 플라즈마 시스는 캐소드 임피던스(Z5)와 벌크 플라즈마 임피던스(Z3) 사이에 직렬로 임피던스(Z4)를 갖는 등가의 커패시터로 제시되어 있다.
식(1)은 임피던스(Z), 저항(R) 및 커패시턴스 저항(Xc) 사이의 관련성을 나타낸다. 식(1)에서 "j"는 허수이다.
Z = R - jXc (1)
식(2)는 커패시턴스 저항(Xc)과 커패시턴스(C) 사이의 관련성을 나타낸다.
Xc = 1/(2 π f C) (2)
여기서, f는 소오스 동력의 주파수이고 C는 커패시턴스이다.
도 15는 상부 알루미늄 전극(125), 애노드 플라즈마 시스, 플라즈마, 캐소드 플라즈마 시스 및 캐소드가 직렬이고 이들 성분들이 유전체 시일(130)과 병렬인 등가 회로에 대한 단순화한 개략적인 다이어그램이다.
Ztotal = Z1 + 1/(1/(Z2 + Z3 + Z4 + Z5) + 1/Z6) (3)
상부 전극이 통상적으로 전도체 재료로 제조되므로, 그 전극의 임피던스(Z1)는 상부 전극의 저항을 주로 형성한다. Z2, Z3, 및 Z4는 플라즈마에 의해 영향을 받는다. 그러나, 임피던스 Z5 및 Z6는 피가공재 지지대(105)의 유전체 층과 유전체 시일(130)의 유전체 상부 및 두께의 변경에 의해 조절될 수 있다. 캐소드 임피던스의 크기는 캐소드 커패스터에 영향을 끼칠 수 있다. Z5 및 Z6는 통상적인 소오스 전압 분률(fVS)로 상부 알루미늄 전극(125)에 공급하고 캐소드를 상부 전극으로부터의 네가티브 상의 전압[-(1-f)VS]으로 유지함으로써 조절될 수 있다. 캐소드 임피던스(Z5) 및 애노드 임피던스(Z6)는 애노드인 알루미늄 전극(125)과 캐소드인 피가공재 지지대(105) 및 피가공재(110)에서의 VHF 전압들 사이로 소정의 위상 변이를 유도하여 소정의 분률(f)을 얻을 수 있도록 조절된다. 애노드 임피던스의 선택 또는 조절은 예를 들어 유전체 시일(130)의 두께와 유전체 상수를 선택함으로써 달성될 수 있다. 캐소드 임피던스의 선택 또는 조절은 예를 들어 하부 절연 층(5510)의 두께와 유전체 상수를 선택함으로써 달성될 수 있다. 전술한 예들에 있어서 필요로 하는 f=0.5와 위상 변이는 약 180도였다. 그러한 상황은 조절가능한 애노드와 캐소드 임피던스(Z5,Z6)가 각각 알루미늄 전극(125)과 피가공재 지지대(105)의 접지에 대한 커패시터로서 모델화되고 커패시터(Z5,Z6)가 중앙의 탭 지점(480)에서 접지에 접속되어 있는 도 16의 개략적인 다이어그램에 표시되어 있다. 도 16의 도식적인 회로에 있어서, 캐소드와 애노드는 접지된 중앙의 탭 지점(480)으로 인해 접지에 걸쳐서 분할된 전압차를 갖는 접지에 대해 표류된다. 분률(f)은 전술한 신규한 기술에 따라 바람직한 분률(f)을 달성하기 위해 당업자에 의해 용이하게 선택되는, 두 개의 커패시터(Z5,Z6)의 상이한 임피던스에 의해 결정된다.
도 2a에 도시된 바와 같은 플라즈마 환형 링(115)의 존재로 인해 내측 챔버 벽(128)으로부터 떨어지게 플라즈마를 실제로 가둘 수 있게 하기 위한 전술한 임피던스 제한 방법의 성능을 감소시킬 것이다. 이는 웨이퍼 평면 환형 링(115)의 존재로 내측 챔버 벽(128)의 주변부 및 근처에서 플라즈마 이온 밀도를 실제로 향상시키기 때문이다.
도 13 내지 도 16의 임피던스 제한 방법의 실시예들은 도 6의 하부-웨이퍼 평면 플라즈마 제한 도전성 배플(450)로 도 2a의 웨이퍼-평면 환형 링(115)을 대체함으로써 수행될 수 있다. 도전성 배플(450)이 웨이퍼의 평면 아래로 하강되는 정도에 의해 도 13 내지 도 16의 임피던스 제한 방법에 의해 측벽으로부터 떨어지게 플라즈마를 가두는 성능을 개선한다. 그러므로, 본 발명의 일면에서 하부-웨이퍼 평면 배플은 도 13 내지 도 16의 임피던스 제한 방법과 조합된다. 이러한 일면은 도 17에 도시되어 있으며, 그 방법은 접지(Z6)(블록 1701)에 대한 애노드 임피던스를 먼저 조절하고 접지(Z5)에 대한 캐소드 임피던스를 조절함으로써 임피던스 제한 기술에 따라 애노드 전압의 감소를 위한 바람직한 분율(f) 및 VHF 소오스 동력의 주파수에서 캐소드 전압에서의 위상 천이를 달성함으로써 수행된다. 상기 방법은 또한, 임피던스 제한 기술에 의해 내측 챔버 벽(128)으로부터 플라즈마를 바람직하게 제한에 대해 도전성 배플(450)에 의한 반작용을 제거하거나 적어도 감소시키기에 충분한 양만큼 웨이퍼 평면(블록 1703)의 아래의 높이로 도전성 배플(450)을 설정하는 단계를 더 포함한다. 도 1a의 반응로의 예에서, 이러한 거리는 약 1 인치 정도이다.
본 발명의 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명의 다른 추가의 실시예들이 본 발명의 기본 범주로부터 이탈함이 없이 창안될 수 있으며 본 발명의 범주는 다음의 특허청구범위에 의해 결정된다.
도 1a는 플라즈마 처리 챔버의 개략적인 도면.
도 1b는 도 1a의 실시예에 사용될 수 있는 경사진 제한 링의 사시도.
도 2a는 처리 챔버 내의 환형 플라즈마 제한 링의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 챔버의 개략도.
도 2b는 처리 챔버 내의 환형 플라즈마 제한 링의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 챔버의 개략도.
도 2c는 간극 폭의 함수로서 플라즈마 밀도비와 챔버 압력에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면.
도 2d는 환형 링과 챔버 사이의 간극 폭이 0.5 인치일 때 플라즈마 처리 챔버 내의 플라즈마 밀도에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면.
도 2e는 환형 링과 챔버 벽 사이의 간극 폭이 3 인치일 때 플라즈마 처리 챔버 내의 플라즈마 밀도에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면.
도 3a 및 도 3b는 도 1a의 오버헤드 코일의 자장을 나타내는 도면이며, 도 3c는 동일 자장의 분포를 나타내는 도면.
도 4a 내지 도 4d는 도 1a의 반응로의 다양한 작동 모드에 대한 반경 방향 위치(수평 축) 함수로서 웨이퍼 표면 상의 에칭률(수직 축)을 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5d는 도 1a의 반응로의 추가의 작동 모드에 대한 반경 방향 위치(수평 축) 함수로서 웨이퍼 표면 상의 에칭률(수직 축)을 나타내는 도면.
도 6a는 플라즈마의 축 방향 제한을 위한 개선된 배플과 펌핑 포트에 대한 비대칭 가스 흐름 패턴을 보상하기 위한 유동 이퀄라이저를 도시하는 도 1a의 반응로를 단순화한 개략적인 도면.
도 6b는 개선된 배플의 다른 실시예를 도시하는 횡단면도.
도 6c는 개선된 배플의 또 다른 실시예를 도시하는 횡단면도.
도 7은 배플을 도시하는 도 1a의 반응로를 도시하는 또다른 횡단면도.
도 8은 유동 이퀄라이저의 구조를 도시하는 도 1a의 반응로의 횡단면도.
도 9a 및 도 9b는 각각, 자기 강화 이전과 자기 강화 이후의 반경 방향 균일도에 대한 자기 개선을 위한 이상적인 반경 방향 에칭률 분포를 도시하는 그래프.
도 10a 및 도 10b는 각각, 자기 강화 이전과 자기 강화 이후의 반경 방향 균일도에 대한 자기 개선을 위한 통상적인 반경 방향 에칭률 분포를 도시하는 그래프.
도 11a 및 도 11b는 각각, 자기 강화 이전과 자기 강화 이후의 본 발명의 개선된 배플을 갖춘 도 1a의 반응로 내부의 반경 방향 에칭률 분포를 도시하는 그래프.
도 12는 웨이퍼 면 아래의 상이한 높이의 배플에 대한 도 1a의 반응로에 수반되는 에칭률 분포를 비교하는 그래프.
도 13a는 전압비가 1일 때(또는 소오스 전압이 상부 전극에 충분히 공급될 때) 상부 전극과 접지 캐소드 사이의 전압을 도시하는 도면.
도 13b는 전압비가 1일 때(또는 소오스 전압이 상부 전극에 충분히 공급될 때) 상부 전극과 접지 챔버 사이의 전압을 도시하는 도면.
도 13c는 전압비가 0.5일 때(또는 소오스 전압의 반이 상부 전극에 공급될 때) 상부 전극과 캐소드 사이의 전압을 도시하는 도면.
도 13d는 전압비가 0.5일 때(또는 소오스 전압의 반이 상부 전극에 충분히 공급될 때) 상부 전극과 접지 챔버 사이의 전압을 도시하는 도면.
도 14a는 전압비의 함수로서 시뮬레이션된 플라즈마 밀도비를 나타내는 도면.
도 14b는 환형 링과 챔버 벽 사이의 간극 폭이 1.5 인치이고 전압비가 1일 때 플라즈마 처리 챔버 내의 플라즈마 밀도에 대한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 14c는 환형 링과 챔버 벽 사이의 간극 폭이 1.5 인치이고 전압비가 0.5일 때 플라즈마 처리 챔버 내의 플라즈마 밀도에 대한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 14d는 환형 링과 챔버 벽 사이의 간극 폭이 1.5 인치이고 전압비가 1일 때 플라즈마 처리 챔버 내의 파워 데포지션(power deposition)에 대한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 14e는 환형 링과 챔버 벽 사이의 간극 폭이 1.5 인치이고 전압비가 0.5일 때 플라즈마 처리 챔버 내의 파워 데포지션(power deposition)에 대한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 15는 상부 전극, 캐소드 및 챔버 벽 사이의 회로도.
도 16은 임피던스 제한 방법을 실시하기 위한 회로에 대한 설명 모델을 나타 내는 단순화한 개략적인 도면.
도 17은 플라즈마의 반경 방향 범위에 대한 임피던스 제한이 개선 배플에 의해 개선된 방법을 나타내는 다이어그램.

Claims (40)

  1. 측벽, 천정 및 바닥을 포함하는 챔버와,
    피가공재 지지면, 및 상기 챔버 측벽을 향하고 상기 바닥으로부터 연장하는 받침대 측벽을 가지며 상기 챔버의 내부에 위치되는 피가공재 지지 받침대와,
    상기 바닥 내에 있는 펌핑 포트와,
    상기 받침대 측벽으로부터 연장하며 외측 에지를 가지는 환형 플라즈마 제한 배플, 및
    상기 배플 아래에서 펌핑 환형대를 통한 가스 흐름을 차단하는 차단 판을 포함하는 가스 흐름 이퀄라이저를 포함하며,
    상기 챔버 측벽과 상기 받침대 측벽 사이에는 펌핑 환형대가 형성되며,
    상기 외측 에지와 상기 챔버 측벽 사이에는 가스 흐름 간극이 형성되며,
    상기 배플은 상기 피가공재 지지 받침대의 바깥 둘레에서 감소된 플라즈마 이온 밀도에 대응하는 거리만큼 상기 피가공재 지지면 아래로 하강되며,
    상기 차단 판은 상기 펌핑 포트에 인접한 측에 최소 가스 컨덕턴스를 제공하고 상기 펌핑 포트와 대향하는 측에 최대 가스 컨덕턴스를 제공하는, 상기 피가공재 지지 받침대 바깥 둘레에 편심 개구를 형성하며, 상기 차단 판은 최소 가스 흐름 저항을 제공하는 길이의 간극을 형성하도록 상기 배플로부터 이격되는,
    플라즈마 반응로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 흐름 이퀄라이저는 상기 배플 쪽으로 상기 차단 판의 외측 에지로부터 연장하는 축방향 벽을 더 포함하며, 상기 벽은 가스 흐름을 상기 편심 개구로 지향시키는,
    플라즈마 반응로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배플과 상기 챔버 측벽 사이의 가스 흐름 간극은 상기 펌핑 환형대로의 플라즈마 흐름을 방지 또는 감소시키도록 형성되는,
    플라즈마 반응로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배플은 도전성 재료로 형성되는,
    플라즈마 반응로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배플은 양극 처리된 알루미늄으로 형성되는,
    플라즈마 반응로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배플은 탄화 실리콘으로 형성되는,
    플라즈마 반응로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    자기 플라즈마 조정 장치를 더 포함하며, 상기 자기 플라즈마 조정 장치는 에지가 높은 플라즈마 이온 밀도 분포 바이어스를 나타내는,
    플라즈마 반응로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 배플이 피가공재 지지면 아래로 하강하는 거리는 상기 자기 플라즈마 조정 장치의 상기 에지가 높은 플라즈마 이온 밀도 분포 바이어스를 보상하는 양만큼 상기 받침대의 에지에서의 플라즈마 밀도 감소에 대응하는,
    플라즈마 반응로.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 자기 플라즈마 조정 장치는,
    상기 천정 위에 놓이며 서로 편심인 내측 코일 및 외측 코일과,
    상기 내측 코일과 외측 코일의 각각에 연결되는 직류 공급원들, 및
    상기 직류 공급원들로부터의 전류 흐름 크기와 극성을 관리하는 제어기를 포함하는,
    플라즈마 반응로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어기는 플라즈마 이온 밀도의 반경 방향 분포의 균일도를 개선하기 위해 상기 직류 공급원을 제어하도록 프로그램되는,
    플라즈마 반응로.
  11. 챔버 측벽, 천정 및 바닥을 포함하는 챔버와,
    피가공재 지지면, 및 상기 챔버 측벽을 향하고 상기 바닥으로부터 연장하는 받침대 측벽을 가지며 상기 챔버 측벽과 상기 받침대 측벽 사이에는 펌핑 환형대가 형성되는, 상기 챔버의 내부에 위치되는 피가공재 지지 받침대와,
    플라즈마가 상기 펌핑 환형대로 흐르는 것을 제한하고 상기 피가공재 지지 받침대의 바깥 둘레에서 플라즈마 밀도를 감소시키는 수단, 및
    상기 피가공재 지지면과 관련하여 대칭의 가스 흐름을 제공하고 상기 펌핑 환형대의 비대칭 배열을 보상하는 수단을 포함하는,
    플라즈마 반응로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 플라즈마가 상기 펌핑 환형대로 흐르는 것을 제한하는 수단은 환형 배플을 포함하며, 상기 배플과 상기 챔버 측벽 사이에 제공되는 가스 흐름 간극은 상기 펌핑 환형대로의 플라즈마 흐름을 방지 또는 감소시키도록 한정되는,
    플라즈마 반응로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 배플은 도전성 재료로 형성되는,
    플라즈마 반응로.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 배플은 양극 처리된 알루미늄과 탄화 실리콘 중의 어느 하나로 형성되는,
    플라즈마 반응로.
  15. 제 12 항에 있어서,
    자기 플라즈마 조정 장치를 더 포함하며, 상기 자기 플라즈마 조정 장치는 에지가 높은 플라즈마 이온 밀도 분포 바이어스를 나타내는,
    플라즈마 반응로.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 배플이 피가공재 지지면 아래로 하강하는 거리는 상기 자기 플라즈마 조정 장치의 상기 에지가 높은 플라즈마 이온 밀도 분포 바이어스를 보상하는 양만큼 상기 받침대의 에지에서의 플라즈마 밀도 감소에 대응하는,
    플라즈마 반응로.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 자기 플라즈마 조정 장치는,
    상기 천정 위에 놓이며 서로 편심인 내측 코일 및 외측 코일과,
    상기 내측 코일과 외측 코일의 각각에 연결되는 직류 공급원들, 및
    상기 직류 공급원으로부터의 전류 흐름 크기와 극성을 관리하는 제어기를 포함하는,
    플라즈마 반응로.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어기는 플라즈마 이온 밀도의 반경 방향 분포의 균일도를 개선하기 위해 상기 직류 공급원을 제어하도록 프로그램되는,
    플라즈마 반응로.
  19. 측벽, 및 지지면을 갖춘 피가공재 지지 받침대를 포함하는 반응로 챔버와,
    펌핑 환형대를 통과하는 축 방향으로의 가스 흐름 제한 수단과,
    펌핑 포트의 배치로 유발되는 상기 받침대 전반에 걸친 가스 흐름 패턴의 비대칭을 보상하는 수단, 및
    에지가 높은 플라즈마 분포 경향을 갖는 자기 플라즈마 분포 제어 장치를 포함하며,
    상기 받침대와 측벽과 상기 펌핑 환형대의 바닥에 있는 펌핑 포트 사이에 펌핑 환형대가 형성되며,
    상기 가스 흐름 제한 수단은 상기 피가공재 지지 받침대의 상기 지지면 아래로 하강되도록 구성되는,
    플라즈마 반응로.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 가스 흐름 제한 수단은 상기 자기 플라즈마 분포 제어 장치의 에지가 높은 플라즈마 분포 경향을 오프셋시키는 양만큼 상기 지지면 아래로 하강되는,
    플라즈마 반응로.
  21. 천정 및 측벽과, 피가공재 지지면을 갖는 피가공재 지지 받침대와, 상기 받침대와 측벽 사이에 펌핑 포트를 갖는 펌핑 환형대, 및 상기 받침대과 상기 천정 사이에 제공되는 플라즈마 처리 영역을 포함하는 플라즈마 반응로 챔버에서 피가공재를 처리하는 방법으로서,
    상기 펌핑 환형대의 바닥으로부터 떨어지게 상기 챔버 내의 플라즈마를 한정하는 단계로서, 상기 받침대로부터 상기 펌핑 환형대의 내측으로 연장하는 환형 배플을 제공하고 상기 펌핑 환형대를 통과하는 가스와 플라즈마의 흐름을 제한하는 단계를 포함하는 플라즈마 한정 단계와,
    상기 펌핑 포트에 기인한 비대칭 가스 흐름을 보상하는 단계로서, 상기 배플 아래에 가스 흐름 이퀄라이저를 제공하고 상기 받침대의 바깥 둘레에 가스 흐름 개구를 편심으로 분배하는 단계를 포함하는 비대칭 가스 흐름의 보상 단계와,
    상기 받침대 위의 플라즈마 이온 밀도의 반경 방향 분포를 변경시키는 단계로서, 에지가 높은 플라즈마 이온 밀도 분도 경향을 갖는 자기 플라즈마 조정 구역을 제어하는 단계를 포함하는 플라즈마 이온 밀도의 반경 방향 분포를 변경시키는 단계, 및
    상기 피가공재 지지면 아래의 일정 거리에 상기 배플을 위치시키는 단계로서, 상기 일정 거리는 상기 자기 플라즈마 조정 구역의 상기 에지가 높은 플라즈마 이온 밀도 분포 경향을 보상하는 에지가 낮은 플라즈마 이온 밀도 분포 경향을 제공하는, 배플을 위치시키는 단계를 포함하는,
    피가공재 처리 방법.
  22. 제 21 항에서,
    상기 측벽으로부터 떨어지게 상기 챔버 내의 플라즈마를 제한하고 상기 측벽이 상기 피가공재와 상기 천정 상의 각각의 VHF 전압들 사이에 놓이는 VHF 전압을 가지는 임피던스 제한 조건을 제공하는 단계를 더 포함하는,
    피가공재 처리 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 피가공재 지지면 아래로의 배플의 상기 거리는 상기 피가공재 지지 받침대의 바깥 둘레 또는 위의 플라즈마 이온 밀도를 감소시키기 위한 상기 임피던스 제한 조건에 부합하는,
    피가공재 처리 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 임피던스 제한 조건을 제공하는 단계는 상기 천정의 접지에 대한 커패시턴스와 상기 피가공재 지지면의 접지에 대한 커패시턴스를 별도로 선택 또는 조절하는 단계를 포함하는,
    피가공재 처리 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 측벽의 VHF 전압은 제로이고 상기 천정과 상기 피가공재에 대한 VHF 전압은 상이한 위상인,
    피가공재 처리 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 천정과 피가공재 상의 VHF 전압은 반대의 위상인,
    피가공재 처리 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 천정과 피가공재 상의 VHF 전압은 전압 공급원으로부터의 분률(f)와 (1-f)의 VHF 전압이며, 여기서 f는 상기 천정과 상기 피가공재 지지면의 접지에 대한 커패시터에 의해 결정되는, 1 보다 적은 수인,
    피가공재 처리 방법.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 거리는 2.5 cm인,
    피가공재 처리 방법.
  29. 제 21 항에 있어서,
    상기 자기 플라즈마 조정 구역을 제어하는 단계는 상기 천정 아래에 놓이는 내측 코일과 상기 천정 위에 놓이는 외측 코일 각각에 대한 직류 전류의 방향과 크기를 별도로 제어하는 단계를 포함하는,
    피가공재 처리 방법.
  30. 제 21 항에 있어서,
    상기 배플은 도전성 재료로 형성되는 환형 디스크를 포함하며, 상기 방법은 상기 환형 디스크를 접지시키는 단계를 더 포함하는,
    피가공재 처리 방법.
  31. 제 21 항에 있어서,
    상기 가스 흐름 이퀄라이저는 도전성 판을 포함하며, 상기 방법은 상기 도전성 판을 접지시키는 단계를 더 포함하는,
    피가공재 처리 방법.
  32. 천정 및 측벽과, 피가공재 지지면을 갖는 피가공재 지지 받침대와, 상기 받침대와 측벽 사이에 펌핑 포트를 갖는 펌핑 환형대, 및 상기 받침대과 상기 천정 사이에 제공되는 플라즈마 처리 영역을 포함하는 플라즈마 반응로 챔버에서 피가공재를 처리하는 방법으로서,
    상기 펌핑 환형대의 바닥으로부터 떨어지게 상기 챔버 내의 플라즈마를 한정하는 단계로서, 상기 받침대로부터 상기 펌핑 환형대의 내측으로 연장하는 환형 배플을 제공하고 상기 펌핑 환형대를 통과하는 가스와 플라즈마의 흐름을 제한하는 단계를 포함하는 플라즈마 한정 단계와,
    상기 펌핑 포트에 기인한 비대칭 가스 흐름을 보상하는 단계로서, 상기 받침대를 둘러싸는 편심 가스 흐름 개구를 가지며 상기 배플 아래에 가스 흐름 이퀄라이저를 제공하는 비대칭 가스 흐름의 보상 단계와,
    상기 측벽으로부터 떨어지게 상기 챔버 내의 플라즈마를 제한하는 단계로서, 상기 측벽이 상기 피가공재와 상기 천정 상의 VHF 전압들 사이에 놓이는 VHF 전압을 가지는 임피던스 제한 조건을 제공하는 단계를 포함하는 플라즈마 제한 단계, 및
    상기 피가공재 지지면 아래의 일정 거리에 상기 배플을 위치시키는 단계로서, 상기 피가공재 지지면 아래의 배플 거리는 상기 피가공재 지지 받침대의 바깥 둘레 또는 위의 플라즈마 이온 밀도를 감소시키기 위한 상기 임피던스 제한 조건에 부합하는,
    피가공재 처리 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    임피던스 제한 조건을 제공하는 단계는 상기 천정의 접지에 대한 커패시턴스와 상기 피가공재 지지면의 접지에 대한 커패시턴스를 별도로 선택 또는 조절하는 단계를 포함하는,
    피가공재 처리 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 측벽의 VHF 전압은 제로이고 상기 천정과 상기 피가공재에 대한 VHF 전압은 상이한 위상인,
    피가공재 처리 방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 천정과 피가공재 상의 VHF 전압은 반대의 위상인,
    피가공재 처리 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 천정과 피가공재 상의 VHF 전압은 전압 공급원으로부터의 분률(f)와 (1-f)의 VHF 전압이며, 여기서 f는 상기 천정과 상기 피가공재 지지면의 접지에 대한 커패시터에 의해 결정되는, 1 보다 적은 수인,
    피가공재 처리 방법.
  37. 제 32 항에 있어서,
    상기 거리는 2.5 cm인,
    피가공재 처리 방법.
  38. 제 32 항에 있어서,
    상기 배플은 도전성 재료로 형성되는 환형 디스크를 포함하며, 상기 방법은 상기 환형 디스크를 접지시키는 단계를 더 포함하는,
    피가공재 처리 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 가스 흐름 이퀄라이저는 도전성 판을 포함하며, 상기 방법은 상기 도전성 판을 접지시키는 단계를 더 포함하는,
    피가공재 처리 방법.
  40. 천정 및 측벽과, 피가공재 지지면을 갖는 피가공재 지지 받침대와, 상기 받침대와 측벽 사이에 펌핑 포트를 갖는 펌핑 환형대, 및 상기 받침대과 상기 천정 사이에 제공되는 플라즈마 처리 영역을 포함하는 플라즈마 반응로 챔버에서 피가공재를 처리하는 방법으로서,
    상기 받침대 상에 피가공재를 위치시키는 단계와,
    상기 펌핑 환형대를 통과하는 가스와 플라즈마의 흐름을 제한하도록 상기 받침대로부터 상기 펌핑 환형대의 내측으로 반경 방향으로 연장하는 환형 배플을 제공하는 단계와,
    상기 받침대 바깥 둘레에 편심으로 분포된 가스 흐름 개구를 갖는 상기 배플 아래에 가스 흐름 이퀄라이저를 제공하는 단계와,
    에지가 높은 플라즈마 이온 밀도 분포 경향을 갖는 자기 플라즈마 조정 구역의 제어를 제공하는 단계와,
    상기 측벽이 상기 피가공재와 상기 천정 상의 VHF 전압들 사이에 놓이는 VHF 전압을 가지는 임피던스 제한 조건을 제공하는 단계, 및
    상기 피가공재 지지면의 아래에 2 cm의 거리에 상기 배플을 위치시키는 단계를 포함하는,
    피가공재 처리 방법.
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