KR20040015370A - 균일한 공정 비율 생성을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

공정 챔버 내부에 전기장을 발생시키기 위한 안테나 장치가 제공된다. 일반적으로, 안테나 장치는 안테나 축 주위에 배치되는 제 1 루프를 포함한다. 제 1 루프는 제 1 회선 간격을 가진 제 1 회선, 제 2 회선 간격을 가진 제 2 회선, 그리고 제 1 회선의 제 2 종단부와 제 2 회선의 제 1 종단부 사이에 연결되는 제 1 회선 - 제 2 회선 커넥터를 포함한다. 이때, 상기 제 2 회선은 제 1 회선과 동심이고 동평면 상에 놓이며 제 1 회선에 이격되어 위치하고, 상기 안테나 축은 제 1 회선과 제 2 회선의 중심을 통과한다. 상기 제 1 회선 - 제 2 회선 커넥터는 제 1 회선 및 제 2 회선 사이에 동평면으로 형성되는 스패닝 섹션(spanning section)을 포함하고, 상기 스패닝 섹션은 제 1 회선 간격과 제 2 회선 간격 사이에 걸치는 범위를 가진다.

Description

균일한 공정 비율 생성을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING UNIFORM PROCESS RATES}

플라즈마 공정 시스템은 주위에서 많이 알려져 왔다. 유도적으로 결합된 플라즈마 소스, 전자 사이클로트론 공명(ECR), 용량성 소스 등에서 이용되는 플라즈마 공정 시스템은 다양한 정도로 반도체 기판 과 글래스 패널의 공정과정에서 소개되어져 왔고 이용되어져 왔다.

공정 과정에서, 다중의 침전이나/또는 에칭 과정에서 특히 사용되어왔다

침전과정에서, 원료가 기판의 표면에 침전된다(글래스 패널 또는 웨이퍼의 표면과 같은 곳에). 예를 들면, 실리콘, 이산화규소(silicon dioxide), 질화 실리콘(silicon nitride), 금속 외 기타 다양한 형태로 침전된 레이어는 기판의 표면에 형성된다. 역으로, 에칭은 선택적으로 기판의 표면에 미리 정해진 영역의 물질을 선택적으로 제거하는 곳에 사용되어진다. 예를들면, 비아(via), 접점(contact), 또는 참호(trench)와 같은 에칭된 부분은 기판의 레이어에 형성된다.

플라즈마 공정의 한가지 특별한 방법은 플라즈마를 발생시키기 위해 유도소스(inductive source)를 사용한다. 도.1은 플라즈마 공정에 사용되는 이전의 인공 유도 플라즈마 공정 리액터(100)를 예시하고 있다. 전형적인 유도 플라즈마 공정 리액터는 안테나가 있는 챔버(chamber) (102) 나 유전체 윈도우(106)의 위에 배치된 유도 코일(104) 을 포함한다. 전형적으로, 안테나(104)는 제 1 RF전력소스 (108)와 효과적으로 결합되어있다. 게다가 가스 포트(110)은 가스 원인 물질을(예를 들면 유전체 윈도우 (106)와 기판(112) 사이의 RF-유도 플라즈마 영역 내의 에칭 소스기체 )풀어놓기 위해 정렬된 챔버(102)의 내에서 제공된다.기판(112)는 챔버(102)와 일반적으로 전극으로 작동하거나 제 2 RF 전력 소스(116)와 효과적으로 결합한 손잡이 (114)위에 배치되어 진다.

플라즈마를 생성하기 위해, 공정 가스는 가스포트(110)를 통해 챔버(102)에 주입되어 진다. 전력은 그때 제 1 RF 전력 소스 (108)에 사용되는 유도 코일(104)에 공급되어진다. 공급된 RF 에너지는 유전체 윈도우(106)를 통해 연결되며 큰 전기장이 챔버 (102)의 내에 유도되어진다. 좀더 바람직하게, 전기장에 대응하여, 순환하는 전류가 챔버(102)내에 유도된다. 전기장은 챔버내에 있는 공정 가스의 가스입자와 충돌을 일으키는 적은 양의 전자를 가속화시킨다. 이런 충돌은 플라즈마(118) 또는 방전의 시작과 이온화를 초래한다. 당분야에 잘 알려져 있는바와 같이, 강력한 공정 가스의 중성가스분자가 강력한 전기장 내에 주입되는 경우 전자를 잃어버리고, 양이온으로 남게된다. 결과적으로 플라즈마 (118)내에 양으로충전된 이온은, 음으로 충전된 전자와 중성 가스분자( 그리고/또는 원자)를 포함하게 된다. 자유전자의 생성비율이 손실 비율을 초과할 때, 플라즈마는 발화하게 된다.

일단 플라즈마가 형성된 후에는, 플라즈마내의 중성 가스 분자는 기판의 표면으로 직접적으로 향하는 경향이 있다. 예를 들면, 기판에서의 중성가스분자의 존재에 기여하는 수단은 확산(diffusion)일 수 있다.(i.e,챔버내의 분자의 랜덤한 움직임).

이렇게 해서,중성 종(neutral spicies)(예를들어, 중성 가스 분자들) 는 기판(112)의 표면을 따라 일반적으로 발견된다. 이와 일치하여, 바닥 전극 (114)에 전력이 공급되면 이온은 중성 종과 공동으로 에칭 반응을 활성화하는 기판 쪽으로 활성화하는 경향이 있다.

앞에서 이미 언급한 것과 같은 유도 플라즈마 시스템에서 마주쳐온 하나의 문제점은 기판을 가로지르는 에칭 수행에서의 분균일한 에칭 비율 과 같은 변화(variation)이다. 즉, 다른 영역에 비해 기판의 한 영역이 다르게 에칭되는 것이다. 결과적으로, 임계 차원(critical dimension),영상비등의 집적회로에서의 변수들을 통제하기가 매우 어려워진다. 게다가, 불균일한 에칭 비율은 반도체회로에서 장치의 손실을 초래하게되어 생산자에게 보다 높은 생산비용을 초래하게 된다. 뿌난 아니라, 전체적인 에칭 비율,에칭 윤곽(profile),마이크로 로딩(micro-loading),선택성(selectivity)등 의 다른 관심사가 또한 존재한다.

최근에는, 이러한 불균일 에칭 비율이 기판표면의 플라즈마 밀도의 변화의결과라는 것이 발견되었다. 예를들어 플라즈마가 반응종(가령 양으로 충전된 이온들)의 양보다 적거나 많은 양의 영역을 갖는 것이다. 이론에 제한되는 것을 원하지 않지만. 플라즈마 밀도에서의 변화는 예를들어 안테나, 유전체 윈도우 나(/또는) 플라즈마와 같은 전력결합의 전력 전송 특징에서의 비대칭성에 의해 생성된다고 믿어졌다. 전력 결합이 비대칭적이라면, 유도된 전기장 역시 비대칭적이며, 게다가 이온화와 플라즈마의 초기화가 비대칭적이라는 것을 추론할 수 있다. 결과적으로, 플라즈마 밀도에서의 변화를 마주치게 될 것이다, 예를 들면, 안테나 정렬에서는 코일의 중심부는 전류가 강하고, 코일지름의 바깥 부분은 전류가 약하다. 대응적으로, 플라즈마는 공정 챔버(도. 1에서 보여지는 플라즈마(118)에 의해)의 중심쪽으로 집중된다.

전력결합의 비대칭성을 극복하기 위한 일반적 기술은 비대칭성을 보상하거나 비대칭성을 균형을 맞추는 것이다. 예를 들어 전류가 적게 흐르는 영역의 전류밀도를 증가시키기 위해 평면 안테너쌍을 사용하거나, 다른 반지름에서의 순환 루프를 보다 형성하기 위해 나선형 안테나를 방사상 멤버와 결합시키거나, 전류가 많이 흐르는 영역의 전류밀도를 감소시키기 위해 유전윈도우의 두께를 변화시키는 것이다. 그러나, 이러한 밸런싱 테크닉은 방향적으로 대칭적인 전력결합을 제공하지는 못하는 경향이 있다. 즉, 여전히 에칭의 균일성 획득을 어렵게 하는 플라즈마에서의 다양성을 초래하는 방향적인 변화를 갖는 경향이 있다.

게다가, 오늘날 사용되는 대부분의 안테나 정렬은 안테나와 플라즈마간의 용량성 타입의 커플링을 형성한다. 용량성 커플링은 안테나와 플라즈마간의 전압 강하에 의해 생성된다. 전압강하는 일반적으로 유전윈도우에서 또는 근처에 일반적으로 형성된다. 대부분, 외장 전압은 바닥전극과 같은 역할을 한다. 즉, 플라즈마 내의 이온이 외장을 통해 가속화되는 경향이 있으며, 게다가 음으로 충전된 결합 윈도우 쪽으로 가속화된다. 결과적으로 가속화된 이온은 결합윈도우의 표면에 충격(bombard)을 가하게 되는 경향이 있다

이렇게 충격을 가하는 이온(bombarding ion)은 실질적으로 기판에 하는 역할과 같은 효과를 결합 윈도우에 가하게 된다. 예를 들어, 결합 윈도우표면에 에칭 또는 증착 을 하게 된다. 이것은 원하지 않거나 예상할 수 없었던 결과를 초래하게 될 수 도 있다. 예를 들어, 증착된 물질은 결합윈도우에 축적되게 되고 특히 물질이 기판의 표면 위에 얇게 조각으로 떨어지는 경우 해로운 미립자 요소의 원인이 된다. 결합 윈도우로부터 물질을 제거하는 것은 유사한 효과를 가져온다.

결국, 두께의 증가나 감소는 예를 들어, 전력결합(가령, 안테나, 유전윈도우, 플라즈마)의 특징에서의 전력전송 특징에서 과정의 변화를 일으킨다. 언급한바와 같이 과정의 변화는 반도체 회로에서 장치의 손실을 초래하는 분균일 과정을 초래하게된다.

앞서 살펴본 봐와 같이, 기판의 표면에서 균일 처리 과정을 생성하기 위한 개선된 방법및 장치가 있다. 이것은 또한 안테나와 플라즈마간의 용량성 결합을 줄이는 개선된 방법및 장치로 바라는 바이다.

본 발명은 평면 패널액정장치에 사용하는 IC 가공이나 글래스 패널 등에 이용하는 반도체의 기판을 가공하는 방법이나 장치에 관한 것이다. 보다 상세히 말하자면, 본 발명은 높은 온도에서의 처리과정을 통해 반도체 기판의 표면을 균일하게 하는 것을 가능하게 함으로써 플라즈마 공정 시스템을 향상시키는 것이다.

도 1은 플라즈마 공정에 사용되는 유도성 플라즈마 공정 리액터를 도시한 공지기술 도면.

도 2는 당해 발명의 한 실시예와 일치하는 안테나 배치와 결합윈도우 배치를 포함하는 플라즈마 공정 시스템을 도시한다.

도 3은 당해 발명의 한 실시예와 일치하는 다중회선 안테나 배치를 도시한다

도 4는 당해 발명의 한 실시예와 일치하는 다중회선 안테나 배치의 횡단면 측부를 도시한다.

도 5는 당해 발명의 한 실시예와 일치하는 다층 결합 윈도우의 횡단면의 측부를 도시한다.

도 6은 갭을 지닌 부분적 안테너 회선의 개략도

도 7은 발명의 실시예에 의해 규정되는 다회선 안테너의 사시도

도 8은 제3회선,제 4회선,출력 버스 부분의 확대된 개략적 평면도

도 9는 제 3회선의 평면도

도 10은 제 4회선의 평면도

도 11은 제 1회선, 제 2회선, 입력 버스의 확대된 개략적 평면도

도 12는 제 1회선의 평면도

도 13은 제 2회선의 평면도

도 14는 제 1회선, 제 2회선, 제 3회선, 제 4회선의 개략적 사시도

도 15는 제 3회선, 제 4회선, 중앙 절연체에 장착되어 있는 제 3회선과 제 4회선 커넥터의 평면도.

도 16은 제 1회선, 제 2회선, 중앙 절연체에 장착되어 있는 제 1회선과 제 2회선 커넥터의 하부도.

도 17은 하단 절연체의 평면도.

도 18은 하단 절연체, 제 1회선, 제 2회선, 제 3회선, 제 4회선 의 횡단면

도 19는 입력버스와 출력 버스의 단면 사시도

도 20은 발명의 다른 실시예의 개략도

도 21은 발명의 다른 실시예의 개략도

도 22는 패러데이 외장(faraday shield)의 평면도

* 도면부호 설명:

100 - 플라즈마 공정 리액터 102,202 - 챔버

104 - 유도 코일106 - 유전체 윈도우

108, 214 - 제 1 RF 전력 소스110 - 가스 포트

112,206 - 기판114 - 손잡이

116, 218- 제 2 RF 전력 소스200 - 플라즈마 공정 시스템

204 - 플라즈마 208 - 수직 챔버벽

210 - 안테나 정렬212 - 결합 윈도우

216 - 척220 - 고갈된 포트

400 - 다회선 안테나 정렬 402, 700 - 다회선 안테나

404 - RF 전력 소스406 - 제 1 집중 루프

410 - 제 2 집중 루프414 - 안테너 축

416, 704 - 제 1회선418 ,716 - 제 4회선

420, 708 - 제 2회선422, 712 - 제 3회선

500 - 다층 결합 윈도우504 - 제 1층

506 - 제 2층604 - 안테너 회선

608 - 갭612 - 제 1 방향 섹터

620 - 제 2 방향 섹터724 - 출력 버스

728 - 스패닝 섹션

발명이 언급하는, 하나의 실시예는 공정 챔버 내에서의 전기장을 발생시키기위한 안테너의 배열이다. 일반적으로, 안테너의 배열은 안테너 축 주위로 제 1 루프가 형성되는 것을 포함한다. 제 1 루프는 제 1회선의 제 1종단부는 제 1회선 갭의 제 1측부에 위치하며 제 1회선의 제 2 종단부는 제 1회선 갭의 제 2측부에 위치하는 제 1회선의 제 1종단부의 제 1회선 갭을 지니는 제 1회선 을 포함한다. 또한, 제 2회선의 제 1종단부는 제 2회선 갭의 제 1측부에 위치하며 제 2회선의 제 2 종단부는 제 2회선 갭의 제 2측부에 위치하며 제 2회선은 동일중심을 가지며 제 1회선과 동일평면이며 제 1회선으로부터 이격되어 있다, 또한 안테나 축은 제 1회선과 제 2회선의 중심을 지나는 제 2회선 갭을 지니는 제 2회선 을 포함한다.

또한, 제 1회선-제 2회선 커넥터는 전기적으로 제 1회선과 제 2회선과 연결되어 있으며 제 1회선과 제 2회선은 스패닝 섹션간과 제 1회선의 갭과 제 2회선의 갭을 이어주는 제1회선과 제 2회선과 동일 평면을 포함한다.

발명은 또 다른 실시예에서 기판 공정을 위한 플라즈마 공정 기구 에 대해 언급하고 있다. 일반적으로, 공정 챔버는 공정을 유지하거나 점화하기 위한 플라즈마 내에서 제공된다. 다층 안테나는 상기 공정 챔버 내의 RF 에너지를 통해 전기장을 생성하므로 형성된다, 이때 안테나는 제 1루프와 제 2루프를 지니며, 실질적으로 서로 유사하고 안테나 축에 가까이 대칭적으로 배치된다. 제 1루프는 제 1회선 갭을 지니는 제 1회선을 포함하며 이는 제 1회선의 제 1종단부는 제 1회선 갭의 제 1측부에 있으며 제 1회선 갭의 제 2 측부는 제 1회선의 제 2 측부에 있다. 또한 제 1루프의 제 2회선 갭을 지니는 제 2회선을 포함하며 이는 제 2회선의 제 1종단부는 제 2회선 갭의 제 1측부에 위치하며 제 2회선의 제 2 종단부는 제 2회선 갭의 제 2측부에 위치한다. 제 2회선은 제 1회선으로 부터 이격되어 있는 동일 평면에 있으며 동일 축을 지닌다 또한 안테나 축은 제 1회선과 제 2회선의 중심을 통과 한다.제 1회선-제 2회선 커넥터는 제 1회선의 제 2종단부와 제 2회선의 제 1종단부 간을 전기적으로 연결한다. 제 1회선-제 2회선 커넥터는 스패닝 섹션간과 제 1회선의 갭과 제 2회선의 갭을 이어주는 제1회선과 제 2회선과 동일 평면을 포함한다.

다층 윈도우는 안테나로부터 공정 챔버까지의 상기 RF 에너지의 경과를 허용하는 것으로 구성된다. 윈도우는 제 1층과 제 2층을 포함하며 제 2층은 플라즈마와 안테나 간에 발생할 수 도 있는 용량성 커플링을 진압하기 위해 정렬된다.

당해 발명은 공정 챔버 내의 전기장을 발생시키기 위한 안테나 정렬의 실시예를 언급한다. 일반적으로 안테나 정렬은 1회선 갭을 지닌 제 1회선을 포함하며 이는 제 1회선의 제 1종단부는 제 1회선 갭의 제 1측부에 위치하며 제 1회선의 제 2 종단부는 제 1회선갭의 제 2 측부에 위치한다. 또한 제 1회선 갭은 방위 각이 5°보다 작다. 또한 안테나 정렬은 제 2회선 갭을 지니는 제 2 회선을 포함하며 이때 제 2회선의 제 1종단부는 제 2회선의 제 1 측부에 위치하며 제 2회선의 제 2종단부는 제 2회선의 제 2 측부에 위치한다. 또한, 제 2회선은 제 1회선으로부터 이격되어 있으며 제 1회선과 동일 축을 지닌다, 그리고 안테나 축은 제 1회선과 제 2회선의 중심을 통과하며 제 2회선 갭은 방위각이 5°보다 작다 그리고 제 1회선 갭은 제 2회선 갭과 제 1회선 갭 의 50%에서 -50%정도의 오버랩을 지닌다. 또한 제 1 전류 패스 커넥터는 제 1회선과 제 2회선을 전기적으로 연결하며 제 1회선 갭과 제 2회선 갭을 이어주는 스패닝 섹션을 포함한다.

기판의 공정에서, 공정 엔지니어가 향상시키기 위해 노력하는 가장 중요한 변수는 공정 균일성이다. 여기서 사용되는 용어는 에칭 균일성은 에칭비율,마이크로 로딩(microloading), 마스크 선택도(mask selectivity), 하층선택도(underlayer selectivity),임계 특성, 측부 각과 같은 측면 특성(profile characteristic)을 포함하는 기판 표면의 전체적 에칭 공정 과정의 균일성을 의미한다. 에칭이 고도로 균일한 경우, 예를 들어 기판의 다른 지점에서의 에칭 비율이 실질적으로 동일한 경향이 있다고 기대되는 경우이다. 이런 경우 기판의 한 영역이 다른 영역이 불충분하게 에칭을 유지하는 경우에도 부적절하게 과도하게 에칭될 경우는 적다.

당해 발명은 균일한 에칭의 생산을 가능하게 하는 공정 기판을 위한 플라즈마 공정시스템을 제공한다. 플라즈마 공정 시스템은 RF 전력소스와 공정 챔버를 포함한다.플라즈마 공정 시스템은 더 나아가 실질적으로 원형안테나와 효과적으로 결합된 RF 전력 소스를 포함하며 공정을 위해 공정 챔버내에 배치되기로 한 때에 기판에 의해 규정된 평면 위에 배치된다. 실질적으로 원형 안테너는 RF 전력소스에 의해 발생하는 RF 에너지와 함께 공정 챔버내에 전자장을 유도하는 것으로 형성된다.

실질적으로 원형 안테너는 적어도 제 1평면에 한쌍의 동심원루프를 갖는다. 그리고 제 2평면에 두 쌍의 동심원 루프를 갖는다. 동심원 루프의 제1쌍과 동심원 루프의 제 2쌍은 공통된 축을 따라 실질적으로 동일하고 대칭적으로 정렬된다.

플라즈마 공정 시스템은 안테나와 공정 챔버내에 배치된 결합윈도우를 포함한다. 결합윈도우는 안테나로부터 공정챔버의 내부까지 RF 에너지의 통행을 허락(allow)하는 것을 형성한다. 게다가,결합윈도우는 제 1층과 제 2층을 가지고 있다. 제 2층은 적어도 결합윈도우를 지나는 전압의 일부를 포함하므로 윈도우와 플라즈마 사이에 형성되는 전압강하를 감소시킨다. 실질상 원형 안테나와 결합윈도우는 실질적으로 기판의 표면에서 균일한 공정비율을 생성하는 공정 챔버의 내의 방향적 대칭적인 플라즈마를 함께 형성하기 위해 정렬된다.

당해 발명의 한측면과 일치하기 위해, 기판 표면의 고정 균일성은 균일한 플라즈마를 생성하기 위해 형성된 개선된 안테나의 정렬의 제공에 의해 획득된다. 언급한바와 같이 전력은 안테나에 전기장을 야기하기 위해 공급된다. 대응적으로,전기장은 결과적으로 플라즈마를 초기화하고 이온화시키는 공정가스의 가스분자와 충돌을 야기하는 공정 챔버내의 전자를 가속화시킨다.

플라즈마의 생성에 따라, 아래쪽의 전극과 이온에 의해 제공된 전력은 기판 쪽으로 가속화된다. 기판 표면의 가속화된 이온과 중성 반응물은 기판의 표면에 배치된 물질과 반응을 일으키고 그러므로 기판을 진행시킨다. 일반적으로, 플라즈마의 밀도가 기판의 한 영역보다 클 때에는 불균일 공정 비율이 생성된다. 그에따라, 개선된 안테나 정렬은 방향적으로 대칭적 전기장을 유도함으로 인한 플라즈마 변화를 감소시키는 것을 형성한다. 그결과 좀더 균일한 공정 비율을 생성한다.

한 실시예에 의하면, 개선된 안테나는 방향상으로 대칭적인 순환 전류를 생성하기 위해 형성된다. 전력결합의 전송라인특징은 전기장의 유도에 응하여 순환 전류에서 방향적인 변화를 생성한다고 믿어져왔다. 이러한 전송라인특징은 안테나의 길이를 따라 높거나 낮은 전압의 동요되는 영역을 형성하는 정상파를 생성하는 경향이 있다. 결과적으로 유도된 전기장의 높거나 낮은 전류 밀도에 동요되는 영역을 형성한다. 예를 들어 전압이 높을 때에는 전류는 적고, 전압이 낮을 때에는 전류는 많이 흐른다.

당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 플라즈마로의 전력 증착은 전류밀도에 의존한다.예를 들어, 전류 밀도가 높으면 플라즈마 밀도는 높은 경향이 있고 전류 밀도가 낮을 때에는 플라즈마 밀도가 낮은 경향이 있다. 따라서, 방향적인 비대칭적 플라즈마는 대체적으로 전류밀도가 높거나 낮은 전류의 변동되는 영역을 갖는 경우에 생성된다.

좀 더 상세히, RF 에너지의 파장이 안테너의 길이보다 작을 때 더 많은 노드가 정상파 패턴에 나타난다. 일반적으로,정상파는 공식에 의해 결정된다. 안테나의 전기적 길이=1/2*파장*n (n=노드의 개수). 대부분의 안테나 정렬은 길이가 대략 3/2부터 5/2 이다. 그리고 결과적으로 약 3개에서 5개의 노드를 생성한다. 이러한 노드는 앞에서 언급한 낮은 전압과 대응한다.

개선된 안테나는 전송라인 보다는 전력전송 시스템에서 집중회로 요소와 같이 행동함으로써 이러한 불이점을 극복한다. 즉, 개선된 안테나는 작동 주파수에서 RF 에너지의 파장보다 작은 명백한 파장을 갖는 것을 형성한다. 결과적으로, 노드의 양은 감소되고 게다가 유도된 전류의 방향상 변화가 실질적으로 제거되며 전송라인 유사법(analogy)은 더이상 유지하지 않는다

한 실시예는, 개선된 안테나 정렬은 단일 회선 안테너와 같이 작동하는 다회선 안테너 이다. 다회선 안테나는 실질적으로 촘촘히 감겨서 함께 쌓여있는 루프의 대다수를 포함하는 단일 용량성 소자이다. 촘촘히 감고 함께 쌓여지므로, 전체적인 안테너의 크기는 유도된 순환 전류의 강도에 영향을 미치지 않은 채 작아질 것이다.게다가, 안테너의 크기가 작아지므로 전체적인 안테나의 길이도 더 작게 만들 수 있다. 이는 결과적으로 안테너의 전송 라인 특징을 감소시킨다. 게다가 여전히, 서로 가깝게 배치된 루프는 회선간에 전형적으로 발견되는 원형 변화를 또한 감소시킬 것이다. 이에 대응하여, 개선된 안테너 정렬은 유리하게 방향상으로 대칭인순환 전류를 유도한다. 따라서,방향상 대칭적인 순환 전류는 방향상 대칭인 플라즈마를 형성하는 경향이 있다. 이것은 결과적으로 기판 표면에서의 균일한 플라즈마 공정을 생성하는 경향이 있다.

다회선 축적 안테나 정렬의 다른 특징은 자체 차단 특성이다. 즉 플라즈마는 윈도우에 인접한 회선에 의한 안테너 전압 전압을 차단한다. 이것은 용량성 결합과 수반되는 윈도우 침식을 상당히 감소시킨다. 이에 대해서는 아래에서 보다 상세히 기술하겠다.

당해발명의 또 다른 측면에 따르면, 개선된 결합 윈도우는 안테나와 플라즈마간에 발생하는 용량성 결합을 감소하도록 설정된다. 대부분의 전력결합정렬은(예를 들어, 안테나, 결합 윈도우, 플라즈마) 안테나와 플라즈마 간에 용량성 결합을 생성한다.

용량성 결합은 안테나와 플라즈마 간의 전압강하에 의해 생성된다. 이러한 전압강하는 결합윈도우에 인접한 차폐전압을 생성한다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 차폐전압은 플라즈마에서 부가적인 변화를 일으킨다. 예를 들어, 차폐전압은 플라즈마를 윈도우로부터 밀어내어 유도성 결합계수를 감소시키게된다.

게다가, 차폐전압은 결합 윈도우에 대항하는 이온의 충돌에 의해 상당한 입자의 오염을 발생한다. 더욱이 윈도우의 이온 충돌에 의해 써버린 전력은 플라즈마의 생성을 위해서는 부적절하다. 이로인해 주어진 전력에 대해 저밀도 플라즈마를 일으키게 된다.

안테너와 플라즈마간의 용량성 결합을 감소하기 위해, 개선된 결합윈도우는 함께 배열된 유전층과 차폐층을 포함하는 것으로 구성된다. 공정 챔버내의 차폐층은 결합윈도우의 표면으로부터 전압을 제거하는 정전형 차폐(electostatic shield)와 같은 역할로 형성되는 것을 선호한다. 차폐층은 본질적으로 플라즈마에 용량성 결합을 억제한다. 게다가, 차폐층은 유도성(curl B,grad F=0 type) 전기장을 실질적으로 변하지 않는 상태에서 용량성 (정전기적,잠재적 기울기) 전기장을 제거하기 위해 형성된다. 즉,결합 윈도우는 안테나가 유도적으로 플라즈마를 형성하도록 하는 동안 직접적인 결합윈도우를 통한 용량성 결합을 막기 위해 형성된다.(차폐층의 실질적인 손실없이)

좀더 구체적으로, 차폐층은 전기적으로 고립되거나 전도성 또는 반전도성 물질로부터 형성된다. 게다가, 안테나와 플라즈마간에 일반적으로 발생하는 전압강하와 플라즈마가 안테나와 차폐층간에 발생한다. 따라서, 결합윈도우의 표면주위의 차폐전압은 실질적으로 감소한다. 이 결과로 유도성 결합 계수는 증가하며 예상치 못한 결합 윈도우내의 이온 충돌로 인한 전력감소가 줄어든다.

게다가 접지되지 않은 정전형 차폐는 균일한 정전형 영역을 생성하며, 차폐 영역에서 정전형 영역의 변화만을 차단한다. 이러한 마지막 성질은 플라즈마의 충돌을 쉽게한다. 게다가, 차폐층이 공정 챔버 안에 노출되어 있기 때문에, 플라즈마공정의 온도, 화학적, 물리적 영향에 저항할 수 있는 물질을 형성하는 것을 선호한다.

당해 발명의 특징과 이점은 아래의 논의와 특징의 기반에 의해 더 잘 이해 될 수 있다.

도 2 는 당 발명의 실시예에 따라서, 플라즈마 공정 시스템(200)과 기판(206)의 공정을 위해 점화되고 지속되는 플라즈마(204)를 포함한다. 기판(206)은 공정되어지는 제조 공정에 있는 제품을 나타낸다. 이는 예를 들어 에칭, 증착되거나 다른 공정과정에 있는 반도체나 평면 패널 디스플레이로 공정되는 글래스 패널을 나타낸다.

게다가, 공정 챔버(202)는 실질적으로 원형모양으로 정렬되어진다. 그리고 수직 챔버벽 (208)을 갖는다. 그러나 명심하여야 할 것은 당해 발명은 위의 것에 제한되지 않으며 다양한 공정 챔버의 구성에 사용될 수 있다.

플라즈마 공정 시스템 (200)은 게다가 안테나 정렬(210)과 결합 윈도우 정렬 (212) 를 포함한다, 이는 플라즈마(204)에 결합 전력을 형성한다. 안테나 정렬 (210)은 약 0.4MHZ와 50MHZ 의 범위에서 주파수를 갖는 RF 에너지와 함께 안테나 정렬 (210) 을 공급하데 형성되는 제 1 RF 전력 소스(214)와 결합된다. 결합 윈도우 (212)는 안테나 정렬 (210)부터 공정 챔버의 내부까지 제 1 RF 에너지의 경과를 허락하도록 구성된다.

보다 바람직하게, 결합윈도우 (212) 는 기판 (206)과 안테나 정렬(210)사이에 배치된다.

게다가 안테나 정렬(210)은 결합윈도우와 플라즈마(204)의 형성을 용이하게 하기 위해 충분히 가까이 있어야 한다. 즉 안테너 정렬이 결합 윈도우 창에 가까울 수록 챔버내에 생성되는 전류의 강도가 커진다. 더욱이 안테나 정렬(210)은 공정 챔버 (202)와 기판 (206)에 동축으로 정렬되는 것을 선호한다. 명심해야 할 것은 안테나 정렬의 대칭적 배치는 기판의 플라즈마 균일성을 강화한다. 그러나 이는 모든 공정에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다. 안테나 정렬 (210)과 결합윈도우 (212) 는 아래에서 보다 상세히 설명하겠다

가스 주입기 (215)는 챔버(202) 를 가지고 있다. 가스 주입기(215)는 챔버(202)의 안쪽 표면 주위로 가급적 배치된다. 그리고 에칭소스기체나 기판(206)과 결합 윈도우 (212))간의 RF 유도된 플라즈마 영역으로 해제된 가스원인 물질이 정렬된다. 택일적으로 가스원인물질은 챔버자체의 벽쪽에 형성된 포트나 유전윈도우 내에 정렬된 샤워헤드(showerhead) 를 통해 또한 방출된다. 명심할 것은 가스의 대칭적 분배는 기판의 플라즈마 균일성을 강화시킨다. 하지만 모든 과정에서 요구되는 것은 아니다. 일례의 플라즈마 고정 시스템에서 사용되는 가스 분배 시스템의 예는 함께계류중인 1999년 11월 15일자 미국 특허 출원 번호 09/470,236, "PLASMA PROCESSING SYSTEM WITH DYNAMIC GAS DISTRIBUTION CONTROL"에 보다 상세히 설명되어있으며 여기서 이 문헌을 참고한다.

대부분, 기판 (206)은 챔버 (202) 와 공정 과정 중에 기판을 지지하도록 형성된 척 (216) 에 배치되어 도입된다. 척 (216)은 예를 들어 정전기적 힘에 의한 척의 표면에 대해 척의 표면을 보호하는 ESC(정전기) 척을 나타낸다. 특별히, 척 (216)은 하부 전극처럼 작동하며 제 2 RF 전력 소스 (218)에 의해 치우치는 편이다.게다가, 척 (216)은 실질적으로 원형모양이나 굴대모양으로 공정 챔버(202)에 원형모양이거나 굴대모양으로 공정챔버(202) 에 정렬되어 공정 챔버와 척이 원형적으로 대칭이 된다. 척 (216)은 또한 기판 (206)을 적재하거나 내리기 위한 처음 위치(도시되지 않음)와 기판을 처리하기 위한 두번째 위치(도시되지 않음) 사이를 이동하기 위해 형성된다.

여전히 도2.를 참고하면 고갈된 포트 (220)는 챔버벽 (202)와 척 (216) 사이에 배치된다. 그러나, 실질적으로 고갈된 포트의 위치는 각각의 플라즈마공정 시스템의 특정한 디자인에 따라 달라진다. 균일성의 상위 정도가 임계치인 경우, 그러나 원형적 대칭의 고갈된 포트는 상당히 유익할 수 있다. 보다 바람직하게, 고갈된 포트(220)은 공정과정에서 형성된 부산물 가스의 고갈을 위해 형성된다. 게다가, 고갈된 포트 (220)은 대체적으로 챔버(202)의 바깥쪽에 위치한 터보분자 펌프(도시되지 않음) 와 결합된다.

당분야의 당업자에게 자명한 대로, 터보분자 펌프는 챔버 (202) 내에 적당한 압력을 유지한다.

게다가, 반도체 공정의 경우, 예를들어 에칭과정, 공정 챔버내의 여러 변수들은 높은 허용한계를 유지하지 위해 빈틈없이 통제되어야 한다. 공정 챔버내의 온도는 이러한 한 변수이다. 에칭 허용한계(그리고 결과적으로 반도체에 기반하는 소자성능)는 시스템 내의 온도변화 요소에 크게 민감할 수 잇으므로, 정확한 통제가 요구된다. 예를들면, 온도 통제를 획득하기 위한 일례의 플라즈마 공정 시스템온도 관리 시스템은 함께 계류중인 2001년 10월 16일 출원한 미국 특허출원 번호 6,302,966 "TEMPERATURE CONTROL SYSTEM FOR PLASMA PROCESSING APPARATUS"에 상세히 설명되어 있으며 여기서 이 문헌을 참고한다.

게다가, 플라즈마 공정 과정에서 빈틈없는 제어 관리를 하기 위한 또 다른 중요한고려 요소는 플라즈마 공정 챔버를 사용하기 위한 물질이다.예를 들어, 챔버 벽의 내부 이다. 아직 다른 중요한 고려요소는 기판을 공정하기 위해 사용되는 가스 화학 성분이다. 예를 들면, 일례의 플라즈마 공정 시스템에 사용되는 물질과 가스 화학물질에 대해서는 함께 계류중인 미국 특허 출원번호 09/440,794 "MATERIALS AND GAS CHEMISTRIES FOR PLASMA PROCESSING SYSTEMS" 에 보다 상세히 기술되어 있으며, 여기서 이 문헌을 참고하기로 한다.

플라즈마를 생성하기 위해서는 가스 주입기 (215)를 통해 챔버 (202)안으로 공정 가스가 주입되어야 한다. 전력은 제 1 RF 전력 소스 (214)를 사용하여 안테나 정렬 (210)에 제공된다. 그리고, 큰 전기장이 결합 윈도우 (212)를 통해 챔버 (202) 내에 유도된다. 전기장은 공정 가스의 가스 분자와 충돌을 야기하는 챔버내의 적은 양의 전자를 가속화한다. 이러한 충돌을 플라즈마 (204) 또는 방출의 초기화와 이온화를 결과적으로 가져온다. 당분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이,강력한 전기장내에 주입된 중성가스 분자는 전자를 잃어버리며, 양으로 대전된 전자로 남게 된다. 결과적으로, 양으로 대전된 이온과 음으로 대전된 전자와 중성가스 분자는 플라즈마(204)내에 포함된다.

일단 플라즈마가 형성된 후에는 플라즈마 내부의 중성 가스 분자는 기판의 표면으로 향하는 경향이 있다. 예를 들면, 기판의 중성 가스 분자의 존재에 기여하는 미케니즘의 하나는 확산이다(예를들어 챔버내 분자의 무질서적인 운동).그러므로 중성 종(예를 들어 중성 가스 분자) 의 층이 기판(206)의 표면을 따라 대체적으로 발견된다. 이에 대응하여 바닥 전극 (216)이 동력화 되면, 이온은 중성 종과 함께 결합하여, 에칭이나 증착과 등의 기판 공정을 가속화시키는 기판 쪽으로 가속화되는 경향이 있다.

대부분, 플라즈마(204)는 챔버의 위쪽 지역에 우세하게 머물러 있다. 그러나 플라즈마의 비율은 전체 챔버를 채우는 경향이 있다. 플라즈마는 챔버의 어느곳이든지,일반적으로 지속될 수 있는 곳에 포함되어 있다. 에를 들어 플라즈마는 펌핑 정렬(비활성지역)의 상자(bellows)와 같은 기판의 아래 지역을 채울 수 있다. 플라즈마가 이런 영역에 도달하면, 공정 챔버 내의 입자 오염을 일으키는 영역의 에칭과 증착 그리고/또는 침식은 뒤이어 일어난다. 예를 들어 증착된 물질의 박리나 영역의 에칭 등이다.

게다가. 한정되지 않은 플라즈마는 공정 수행에 있어 변화를 초래하는 불균일 플라즈마를 형성하는 경향이 있다. 예를 들면 에칭 균일성, 전체적 에칭 비율, 에칭 윤곽, 마이크로 로딩(micro-loading), 선택도와 같은 것 등이다. 앞서 말한 효과를 줄이기 위해서는, 플라즈마 한정 정렬은 함께 계류중인 1999년 11월 15일자 출원 미국 특허출원번호 09/439,759, "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING THE VOLUME OF PLASMA"에 보다 상세히 설명되어있으며 여기서 이 문헌을 참고한다.

발명의 첫번째 측면에 의하면, 플라즈마 공정 기구는 다회선 안테나 정렬에 의해 제공되므로 그결과 방향적으로 동일한 전기장이 플라즈마 공정 기구의 공정 챔버내에 유도된다. 당해 발명의 한 실시예에 따르면, 도 3과4는 다회선 안테나 정렬 (400)을 나타낸다.다회선 안테나 정렬(400)은 다회선 안테나(402)와 RF 전력 소스 (404)를 효과적으로 결합하여 포함한다. 예를들어 각각 도 2에 나타난 안테나 (210)과 RF 전력 소스 (214)에 대응한다.

앞서 언급한바와 같이, 안테너의 길이가 작으면 파장과 관련하여 전력 결합의 전송라인특성이 더이상 적합하지 않다. 그리고 전력 결합은 집중 회로 요소와 같이 행동하기 시작한다. 게다가,다회선 안테나(402)는 전송되는 에너지의 파장보다 작은 길이를 갖는 것으로 형성된다. 결과적으로 안테나의 방향의 높은 전압과 낮은 전압 영역은 실질적으로 감소한다.

다회선 안테나는 가급적 가까운 다회선이 함께 배치되어 형성되므로 단일회선 안테나처럼 보여져 형성되는 전기장을 생성하게 된다. 좀더 구체적으로, 회선과 가까이 둠으로써 안테나의 전류 생성 용량을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 안테나가 네 회선이 서로 가까이 형성되어 있는 때에는 플라즈마를 흐르는 전류도 안테나에서 네배 정도 강해지는 경향이 있다. 이에 상응하여 이러한 보다 균일한 집중적인 플라즈마로 집중적인 전류를 전달한다. 결과적으로 차례로 안테나의 지금의 감소에 따라 안테나의 지름은 공정 챔버의 지름과 관련하여 작게 만들 수 있다.

다회선 안테나(402)는 실질적으로 원형이며 적어도 제 1 평면에서 한 쌍의 집중적 루프 (406)와 제 2 평면에서 두번째 집중적 루프(408)를 포함한다.보다 바람직하게, 집중 루프(406)의 첫번째 쌍과 두번째 집중적 루프(408)은 실질적으로 동일하며 안테나 축 (414)를 따라 서로 동일하고 대칭적으로 배열되어 있다. 주의하여야 할 것은 대체적으로 원형 안테나는 대체적으로 원형 전기장을 생성한다. 이는 결과적으로 대체적으로 원형의 플라즈마를 형성하게 된다. 따라서, 공정 챔버와 기판이 원형이기 때문에 대체적으로 원형의 플라즈마는 기판의 표면에 더 균일한 공정을 형성하는 경향이 있다.

당해 발명에 대하여 실질적으로 원형인 것에 대해 나타냈지만, 챔버 디자인에 사용되는 디스플레이와 몇몇의 비대칭성을 보상하기 위한 다른 모형을 요구하는 응용의 대안적 모양에 대해서도 이해가 필요하다. 예를 들면 원형 코너의 타원형, 사각형모양도 같은 원리를 따르며 위에서 언급한 역학의 수행이 가능하다.

게다가, 집중 루프(406)의 첫 쌍은 두번째 집중 루프(408)를 위해 주로 축적된다.단면 안테나는 일반적으로 증가된 용량성 결합을 생성한다. 왜냐하면 종단 전압과 모든 전압노드가 윈도우에 직접적으로 근접하여 있기 때문이다. 그러나, 축적된 안테나와 집중 루프의 첫번째 쌍과 두번째 쌍간의 대칭적 배열 때문에, 높은 종단 전압은 두번째 쌍의 집중적 루프로 유리하게 방어된다. 좀 더 구체적으로 첫번째 집중루프와 플라즈마간의 전압 강하(예를 들어 용량성 결합)는 일반적으로 감소된다.왜냐면, 두번째 집중 루프의 쌍이 전압강하의 용량성 길을 제공하고 게다가 전압강하가 플라즈마와 영향을 미치지 않기 때문이다.

게다가, 집중 루프 (406)의 첫 쌍은 제 1회선 (416)과 제 4회선(418)을 포함하는 것을 선호한다. 그리고 집중 루프(408)의 두번째 쌍은 제 2 회선(420)과 제 3회선 (422)를 포함한다. 게다가, 제 1회선(416)은 실질적으로 동일하며 제 3 회선 위에 배치된다.

제 1회선(416)은 효과적으로 제 2회선(420)과 결합된다. 제 2회선(420)은 효과적으로 제 3회선 (422)과 결합된다. 그리고 제 3회선(422)은 제 4회선(418)과 효과적으로 결합된다. 각각의 회선은 배열되어 전류흐름을 단일 용량 요소로부터 형성한다.그러나, 주의할 것은 이것은 제한이 아니며 다회선 안테나는 전기적 구조적으로 함께 결합된 각각의 부분으로부터 형성된다. 게다가, 다회선 안테나(402)는 입력 리드(input lead) (424)와 출력리드(output lead)(426)을 포함한다.

입력리드 (424)는 개별적으로 제 1회선 (416)과 효과적으로 결합되며, 출력 리드 (426)은 제 4회선(418)과 효과적으로 결합된다. 따라서 RF 전류는 입력리드(424)와 출력리드 (426) 간의 RF 전압을 지원함으로써 다회선 안테나(402)를 통해 RF 전류를 흐르도록 만든다.

여전히 도3과4를 참고하면,제 4회선 (418)은 제 1회선(416)에 비해 큰 지름을 가지고 있다. 그리고 제3회선 (422)은 제 2회선(420)보다 큰 지름을 가지고 있다.바깥쪽 회선(예를 들면 제 3,제 4회선) 이 더 큰 지름을 지님에도 불구하고 이들은 안쪽 회선(예를 들면 제 1,제 2회선) 에 가까이 배치되려는 성향이 있다. 즉,제 4회선(418)은 오히려 제 1회선(416)에 가까이 배치된다. 그리고 제 3회선(418)은 오히려 제 2회선 (420)에 가까이 배치된다. 결과적으로 이러한 가까운 배치는 다회선 안테나를 단일 회선 안테나와 같이 작동하도록 한다.(예를 들어, 실질적으로 회선간에 공간이 없다)따라서, 방사상 방향의 높거나 낮은 전류 영역이 실질적으로 감소한다.

당분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 두 용량기 간의 작은 공간은 주로 두 용량기 간의 아크(arcing)를 생성한다. 게다가, 바깥쪽과 안쪽회선간의 공간은 아크를 제거하는 거리에 의해 제한된다. 그러나, 당해 발명의 한 이행은, 안과 밖의 서로 간의 간격을 가깝게 배치하는 것을 허용하기 위해 안과 밖을 유전 물질로 채우는 것이다. 즉,실질적으로 안과 밖의 회선의 아크를 제거하는 것이다. 예를 들면 테플론이나 세라믹 물질들은 대략 0.2cm에서 1cm 의 공간을 지니지만 잘 수행된다.

게다가, 다회선 안테나는 일반적으로 구리로 형성된다. 한 이행방법은 은으로 입힌 구리로 형성되는 다회선 안테나를 형성하는 것이다. 그러나 주의할 것은 다회선 안테나는 구리나 은으로 입힌 구리에 제한 되지 않는다. 그리고 어떠한 적합한 용량성 물질도 사용될 수 있다. 한가지 실시예는 윈도우와 각각의 다른 루프에 관하여 각각의 루프의 반복적 위치를 용이하게 이용하기 위해 안테나 루프의 단면은 사각형이다. 그러나,주의할 것은 이것은 제한이 아니며 다른 형태의 단면과 크기도 사용이 가능하다. 대안적으로 안테나 루프는 온도제어를 용이하게 하기 위해 속이빈 용량기로부터 형성된다.(예를 들어 그것을 통해 액체를 흘린다)

다회선 안테나의 전체적인 크기에 관하여, 예를 들어 바깥쪽 지름과 같은, 일반적으로 (절대적으로 필요한 것은 아니다) 안테나를 공정 챔버의 단면부에 비해 작게 하여 기판위의 영역에 플라즈마가 집중되는 것을 유지하고 플라즈마 공정 시스템을 작동하는데 불리하게 더 큰 전력과 벽의 침식을 증가시키는 챔버벽에 플라즈마의 과도한 확산을 방지한다. 게다가, 일반적으로 생성되는 플라즈마의 크기는 사용되는 안테너의 크기에 대응된다. 또한, 균일한 에칭 비율을 생산하기 위해 기판의 지름과 실질적으로 평행한 바깥지름을 다회선 안테너는 가져야 한다. 예를 들어 기판의 크기가 대략6에서 12인치 사이인 경우 이 실시예에서 다회선 안테너의 바깥지름도 대략 6에서 12인치를 지녀야 한다.

보다 정교히, 증가된 전류 용량 때문에, 예를 들어 다회선 안테너가 단일회선처럼 작동하는 경우, 다회선 안테너는 기판에 비해 작게 형성된다. 즉, 전류의 높은 집약이 기판을 공정하기에 크게 충분한 플라즈마를 생산하는 경향이 있다. 주의해야 할 것은 더 작은 안테너의 사용이 모든 과정에서 요구되는 것은 아니라는 점이다.예를 들어 안테나가 기판보다 크게 형성될 수 도 있다. 그러나, 높은 균일성이 중요한 요소라면, 작은 안테너의 사용은 상당히 유용하다. 예를 들어, 12인치 기판을 공정하기 위해서는 안테너의 지름은 대략 6에서 15 인치 정도로 형성할 수 있으며, 보다 바람직하게는 대략 7에서 11인치 정도가 좋다. 명심할 것은, 이것은 안테나의 실질적 크기에 대한 제한이 아니며 기판의 명확한 크기에 때라 안테너의 실질적 사이즈도 변화된다.(예를 들면, 안테너의 크기는 각각의 플라즈마 공정 시스템의 특정 디자인과 작거나 큰 기판에 따라 크기가 정해진다.)

RF 주파수의 사용에 관해, 일반적인 가이드라인은, 저 RF 주파수에서는(예를 들어 13MHZ 보다 작은경우) 정상파의 효과를 감소하기 위해 전력결합의 전송라인 특성의 효과를 줄이는 경향이 있다. 즉, 저주파수는 본질적으로 안테너의 방향성 비대칭적 결합특성이 명백히 줄어드는 경향이 있다. 게다가 RF 저주파수에서는 안테나와 플라즈마간의 용량성 결합 역시 명백히 줄어든다. 그리고 결합윈도우의 이온충돌 역시 줄어든다. RF 전력소스의 주파수는 일반적으로 13MHZ 보다 작거나 같게 형성 된다. 주로 대략 0.4MHZ에서 13MHZ사이이며, 보다 적합하게는 4MHZ 에서 형성된다.

저주파수의 사용은 모든 공정과정에서 요구되는 것은 아님을 주의해야 한다. 그러나, 균일성의 고도성이 중요한 경우 저수파수의 사용은 상당히 유용하다.

앞서 말한바와 같이, 발명의 첫번째 측면의 이점은 다양하다. 다른 실시예나 구현은 다음의 하나 또는 그이상의 이점을 지닌다. 발명의 첫번째 이점은 방향성대칭 플라즈마가 공정 챔버 내에 생성되는 것이다. 결과적으로 증가된 공정 균이성을 획득할 수 있으며, 이는 기판의 처리량을 증가시키며,장치 손실을 감소시킨다. 또한, 처리과정에서의 기판의 전체적 생산량을 증가시킨다. 발명의 또 다른 이점은 독창적 안테나 정렬은 자체 차폐와 안테나와 플라즈마간의 용량성 결합의 감소이다. 이에 대응하여, 결합윈도우간의 이온충돌이 감소하며, 결합윈도우의 수명은 증가한다. 그리고 이온 충돌로 인한 입자 오염은 감소한다.

발명의 두번째 측면에 따르면, 플라즈마 공정 기구는 실질적으로 안테나와 플라즈마간의 용량성 결합을 감소하기 위한 다층의 결합윈도우 정렬에 의해 제공된다.

당발명의 이러한 측면의 이용에대해 살펴보기위해,당해 발명의 한 실시예에 따라 도.5는 다층의 결합윈도우 정렬 (500) 을 나타내고 있다.

다층 결합윈도우 정렬 (500)은 도 2에 나타난 결합윈도우(212)에 각각 대응한다. 다층 결합윈도우 (500)는 적어도 제 1 층 (504)와 제 2층 (506)을 포함한다. 보다 바람직하게, 제 1층(504)은 제 2층 (506)과 묶여 있다. 한 구현에 의하면 두 개의 층은 온도적으로 함께 붙어있다. 그러나 이것이 제한은 아니며 다른 결합 공정도 사용될 수 있다. 대안적으로, 서술한 이점을 획득하기 위해 층간에 갭이 배치된다는 점을 주의해야 한다. 예를 들어, 진공 갭이나 층간의 가스흐름을 허용하기 위한 갭 등이다. 게다가, 제 2층 (506)은 공정 챔버의 내부 표면 부분을 형성하는것이 바람직하다.

먼저 제 2층에 관하여. 제2층은 그 표면의 전위 차이를 감소시키기 위한 정전차폐와 같은 역할을 한다. 게다가. 제 2층은 전기적으로 고립되어 정렬되며 보다 바람직하게는 용량성 또는 안테나로부터 플라즈마까지의 유도성 RF 에너지의 통행을 이용 가능하게 하는 반도체 물질을 형성한다.

게다가, 제 2층은 공정 챔버내의 플라즈마에 노출되어 있기 때문에, 제 2층은 플라즈마에 실질적으로 저항하는 물질을 형성하게 된다. 보다 적절한 실시예를 보면, 제 2층은 실리콘 칼바이드(Silicon Carbide)로 부터 형성된다. 게다가, SiC는 일반적으로 유전체로 분류되므로, 아직 전류의 흐름을 방해하는 요소를 산출하게 된다. 저항적 특성은 차폐 효과를 생산하는 것이며 유전체 특징은 유도성 결합을 허용하는 것이다.

제 2층의 저항성은 유도성 전자장에 영향을 미치지 않으면서, 층이 정전 차폐의 역할을 하는 것을 보장하기 위한 중요한 요소이다 대부분, 발명에 이용되는 특정한 저항성 범위는 결합윈도우에 사용되는 안테나의 정확한 범위, 전력 결합의 작동 주파수와 제 2층의 두께에 의존한다. 예를 들면 저항성은 100 옴(ohm)cm 에서 10K 옴 cm 까지 작동을 잘한다. 그러나,제 2층(예를들어, SiC)을 유전층과 같이 작동하게 하기 위해 저항성을 106 옴cm 보다 크게 형성할 수 있다.

제 2층의 전기적 저항은 플라즈마를 형성하는데 사용되는 공정 가스의 등전위 표면을 나타낸다. 예를 들면, 플라즈마의 점화 후 제 2층의 전위차는 실질적으로 제 2층에 플라즈마에 인접성에 의해 감소된다. 게다가, 용량성 전압 분배는 일반적으로 형성되는데 예를 들면, 위쪽 부분은 유전체의 제 1층에 의해 형성되며, 아래 부분은 용량성 제 2층과 점화전의 챔버벽 이나 용량성 제 2층과 점화후의 챔버벽에 의해 형성된다. 점화 전에 아래 부분은 작은 용량성을 지닌다. 그리고 점화의 도움으로 큰 전압이 걸린다(예를 들면, 방전을 초기화하기 위해, 용량성 전기장이 일반적으로 필요하다) 아래 부분의 점화 후에는 큰 용량성이 필요하므로 전압이 실질적으로 감소한다, 그 결과 상당한 용량성 전력결합은 일어나지 않는다.

제 1층에 관하여 살펴보면, 제 1층은 안테나로부터 플라즈마의 까지 유도성 RF 에너지의 통행을 용이하게 하기위한 유전물질을 형성한다. 게다가, 제 1층은 챔버의 주기적 클리닝(cleaning) 동안에도 쉽게 다룰 수 있을 정도로 충분히 튼튼하며, 구조적으로 진공을 유지할 수 있을 정도로 충분히 강하다. 게다가, 제 1 층은 일반적으로 윈도우의 온도조절을 가능하게 하는 뛰어난 열적 특징을 지닌 유전 물질로 형성되어 있다. 예를 들면 유전물질은 질화실리콘(SiN) 이나 질화 알루미늄(AlN) 으로 형성될 때 잘 작용한다. 그러나, 명심할 것은 다른 물질도 사용이 가능하며 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 알루미나(alumina)나 석영 역시 잘 작용한다.

다층 결합윈도우(500)의 전체적 두께는 공정과정에서 발생하는 압력과 열에 충분히 버티는 동안 플라즈마에 안테나 RF 에너지를 효과적으로 전송하기 충분하게 얇게 형성되어야 한다. 보다 적합하게 다층 결합 윈도우의 두께는 약 0.5에서 1인치 사이다. 보다 적합하게, 다층 결합 윈도우의 두께는 약 0.8 인치이다, 게다가 제 1층(504)은 제 2층(506) 보다 두꺼워야 한다. 제 1층의 두께는 0.5에서 1 인치 정도가 바람직하며 보다 적합하게는 0.6인치 정도이다. 더욱이, 제 2층의 두께는 0.1에서 0.5인치 정도가 바람직하며 보다 적합하게는 0.2인치 정도이다. 주의할 것은 각 층에서 선택되는 특정 물질에 따라 층의 실제적 두께는 변화 할 수 있다.

한 실시예에서, 제 2층은 플라즈마노출로 부터 제 1층을 보호하기위해 제 1층 전체를 덮을 수 있도록 구성되어야 한다, 명심할 것은 순수물질(예를 들어,SiC)만 기판과 접촉하는 플라즈마 영역과 마주쳐야 한다. 그러나 이것은 제한은 아니며, 다른 구성도 사용이 가능하다. 예를 들어 제 2층은 안테나 근처의 플라즈마와 마주치는 제 1층의 일 부분만을 덮을 수 있도록 구성되어도 된다.

주의할 점은 플라즈마 공정 챔버의 사이즈와 결합 윈도우의 사이즈가 같아야 한다는 요구가 없다는 점이다.일반적으로, 작은 결합 윈도우는 가격은 감소시키며 SiC와 같은 비싼 물질을 사용한다.

한 실시예에서, 윈도우 결합의 모양은 안테나 정렬의 모양과 일치한다. 게다가 결합윈도우는 실질적으로 원형으로 구성된다, 또 다른 실시예에서 결합 윈도우의 바깥 차원은 안테나를 에워싸는 전기적 용량성 소자와 결합을 감소시키기 위해 안테나의 바깥 차원을 지나서 작은 거리를 확장시키기 위해 형성된다. 한 예를 들면, 결합 윈도우의 바깥 측면은 안테너의 바깥측면을 지나 1 인치 정도 확장하기 위해 정렬된다. 여전히 다른 실시예에서도 결합 윈도우는, 예를 들어 굴렁쇠모양처럼 실질적으로 안테나와 같은 모양을 갖는다.

일반적 가이드 라인으로써 사용되는 유전체 성질에 관하여(예를 들면 유전체 상수)

저 유전체 상수, 예를들어 10보다 작은 경우에는 정상파의 효과를 감소시키기 위해 전력 결합의 전송 라인 특징의 효과를 감소하는 경향이 있다. 좀더 자세히, 저유전체 상수는 전송에너지의 파장을 길게 만드는 경향이 있으며, 이는 안테나를 짧아 보이게 하며 정상파 패턴에서 더 작은 노드가 생성된다. 따라서, 저유전체 상수는 안테나의 방향성 비대칭성 결합 특징을 본질적으로 적게 형성한다.

한 실시예에서 전체적 결합 윈도우의 유전체 상수는 10보다 작거나 같은 편으로 형성하는 것이 바람직하다. 주의할 것은 모둔 공정에서 저 유전체 상수의 사용이 요구되는 것은 아니다. 사실상 고도의 방향성 대칭성과 구조적 단순성 그리고 온도 디자인에 있어서 이 협상이 일반적으로 필요하다. 그러나, 고도의 균일성이 중요한 경우에는 저유전체 상수의 사용이 상당히 유용하다.

앞에서 살펴본대로, 발명의 두번째 측면의 이점을 매우 다양하다. 다른 실시예나 구현은 한가지 또는 그이상의 이점을 지니고 있다. 예를 들면, 발명은 실질적으로 안테나와 플라즈마 간의 용량성 결합을 감소시키는 결합윈도우를 지원한다. 결과적으로 플라즈마 내의 변동은 실질적으로 감소한다. 예를 들면 유도성 결합 계수는 실질적으로 유지되며, 결합윈도우 내의 이온 충돌은 일반적으로 감소하며 예를들어 주어진 전력에서 고밀도 플라즈마와 같이 플라즈마 생성을 위한 더 많은 전력이 유용하다. 게다가, 이온충돌이 감소하기 때문에 이온 충돌과 관련된 입자의 오염 역시 일반적으로 감소한다. 결과적으로 윈도우 두께의 변화에 때른 공정 변동은 감소한다. 게다가, 당 발명은 SiC 와 같이 공정 변화를 감소시키는 경향이 잇는 순수 물질 을 사용한다.

더욱이, 앞서 언급한 다회선 안테너와 다층 결합윈도우에서 좀더 플라즈마 공정 시스템의 균일한 공정을 강화하기 위해 부가적 요소를 사용하는 것을 심사숙고하여야 한다. 예를 들면 다회선 안테나와 결합윈도우에 인접한 지역의 공정 챔버 내의 정적 자기장의 구형 변화를 제어하기 위한 다회선 안테나와 함께 자성체의 배열이 정렬될 수 있다. 이러한 자성체의 배열에 관한 예는 함께 특허 계류중인 1999년 11월 15일자의 미국 특허 출원 번호 09/439,661 " IMPROVED PLASMA PROCESSING SYSTEMS AND METHODS THEREFOR" 에서 볼 수 있다.

방향성 대칭적이지 않은 플라즈마의 견고성을 감소시키기 위한 임계 치수는역시 감소한다. 안테너 회선은 불완전하며 짧아지는 것을 방지하기 위해 안테나 루프의 끝 사이에서 갭이 제공된다. 이런 갬은 플라즈마가 방향적으로 대칭이 되는 것을 막는다. 도 6은 갭(608)을 지닌 부분적 안테나 회선(604)의 개략도이다. 제 1 방향 섹터(sector) (612)는 갭(608)을 포함하는 제 1각(616)에 의해 정해진다. 제 2 방향 섹터 (620)은 갭 (608)을 포함하지 않는 제 2각 (624)에 의해 정해진다. 갭 (608)은 제 1 방향섹터 (612) 내의 RF 전력이 제 2방향 섹터 (620)내의 RF 전력보다 적어지게 하는 원인이 된다.

다양한 전류 운반요소는 부족함을 채우는 곳에 사용되어 왔다. 이러한 연결 요소의 불균형 요소는 원하는 균일성을 제공하지 못하는 요소이다.

도7은 다회선 발명의 실시예에 의해 제공되는 다회선 안테나(700)의 단면도이다.

다회선 안테나 (700)는 제 1회선(704)와, 제 2회선 (708), 제 3회선 (712),제 4회선 (716)에 의해 구성된다. 입력 버스 (720)는 제 1회선 (704)와 연결되어 있다. 출력버스 (724)는 제 4회선 (716)과 연결되어 있다. 도 8은 도7의 (728)의 확대된 상위 단면 개략도이며, 제 3회선 (712),제 4회선 (716), 출력 버스 (724) 부분을 나타낸다. 제 1회선, 제 2회선, 그리고 입력버스 (720)는 명확성을 위해 도 8에 표시되지 않고 있다. 도 9는 제 3회선(712) 만의 상부도이다. 도 8과 도 9에서 보여지는 대로, 제 3회선 (712)는 제 1종단 (804)와 제 2종단 (808)을 지니고 있으며, 제 3회선(712) 의 제1종단 (804)과 제 2종단 (808)은 제 3회선 갭 (812)에 의해 분리된다. 제 3회선 (712)은 안테나 축 (904)을 중심으로 한다. 제 3회선 (712)의 반지름 (906)은 안테나 축 (904)으로부터 제 3회선 (712)의 끝까지이다. 제 3회선 (712)의 원주 (908)은 제 3회선(712)의 제 1종단 (804)으로부터 제 3회선을 따라 제3회선의 제 2종단 (808)까지이다. 갭(812)을 사이에 두고 제3회선(712)의 제1종단 (804)에 이른다. 갭 (812)는 제 3회선(712)의 적은 부분에 지나지 않는다. 이런 관점에서 갭(812)와 같은 요소는 크기 조정을 하여 그려지지 않기 때문에 보다 명확히 설명되어야 한다. 갭 (812)는 안테나 축으로부터 (912)의 각을 형성한다. 보다 바람직하게 갭(812)에 의한 각 (912)는 7°이하의 각의 형성이 선호된다. 좀 더 바람직하게는 5°이하의 각이 보다 선호된다. 가장 바람직한 것은 3°이하이다. 제 3회선 갭 (812)의 길이는 실질적으로 제 3회선 (712)의 원주와 평행하다. 제 3회선의 제1종단(804) 부분과 안테나 축(904)과의 거리는 적어도 제3회선의 제2종단 (808과) 안테나 축 (904)과의 거리와 같아야 한다. 이것이 의미하는 것은 제 3회선의 제 1 종단의 안과 밖 간의 반지름 과 제 3회선의 제2 종단의 안과 밖의 반지름이 같아야 한다는 것이다.

나선형부분을 형성하는 회선은 본 규정사항에 포함되지 않는다. 왜냐하면, 나선형 회선의 제1종단과 제 2종단부분은 종단이 만나지 않도록 하기 위해 다른 반지름을 가져야만 한다. 좀 더 바람직하게는, 도 9에서 보여지는 바와 같이, 제 1종단의 반지름은(804) 제 2 종단(808)의 반지름과 같은 것이 좋다. 가장 바람직한 것은 제 3회선 (712)이 실질적으로 원형인 것이다.

도면 10은 제4회선(716) 만의 평면도이다. 도 8과 도 10에서 보여지는 데로,제 4회선(716)은 제1종단(816)과 제 4회선(824)에 의해 격리되는 제2종단(820)을 가지고 있다.

제3회선(712)는 제3회선과 제4회선간의 회선갭(828)에 의해 제4회선(716)으로부터 격리되어 있다. 제 3회선과 제 4회선간의 갭(828)의 길이는 제 3회선(712)와 제 4회선(716)간의 반경이다. 이는, 제3회선(712)와 제4회선(716)의 접선에 수직이다.제 4회선 (716)은 안테나 축(904)을 중심으로 한다. 제 3회선(712)과 제 4회선(716)은 동일중심을 지니며 동일평면에 있다. 따라서 이들은 안테나 축(904)의 동일 지점 주위를 중심으로 한다. 제 4회선(716)의 반지름(1006)은 안테나 축(904)에서부터 제4회선(716) 의 한 지점까지이다. 따라서, 제 4회선(716)은 제 3회선(712)보다 제 3회선에서 제4회선간의 갭(828) 간격만큼 큰 반지름을 갖는다. 제 4회선(716)의 원주(1008)는 제 4회선을 따라 제 4회선(716)의 제 1 종단 (816)에서부터 제 4회선(716)의 제 2종단(820) 까지이며, 갭(824)을 두고 제 4회선(716)의 제 1종단(716)에 이른다. 보다 바람직하게 갭(824)은 4번째 회선(716)의 작은 영역에 지나지 않지만, 갭(824)는 도면에서 보여지는 데로 안테나 축을 중심으로 각(1012)을 형성한다. 갭(824)에 의해 형성되는 각(1012)은 7°보다 적은 것이 선호된다. 보다 바람직한 것은 갭에 의해 형성되는 각(1012)은 5°보다 작은 것이다. 가장 바람직한 것은 갭에 의해 형성되는 각이 3°이하인 것이다. 4번째 회선갭(824)의 길이는 실질적으로 4번째 회선(716)의 원주와 평행하다. 이런 관점에서 제 1종단(812)과 제 2종단(820) 은 컷아웃코너섹션(1016)을 갖는다. 제 4회선의 제 1종단(816)과 안테나 축(904)간의 영역은 적어도 제 4회선의 제2종단(820)과 안테나 축(904)과의 거리와 같아야 한다. 이것이 의미하는 것은 제 4회선의 제 1종단의 내부와 제 1종단의 외부간의 반지름은 제 4회선의 제 2종단부의 내부와 제2종단의 외부(820)간의 반지름과 같아야 한다는 것이다. 제 1종단의 내부는 마치 제1종단부가 잘려 나가지 않은 것처럼 컷아웃코너섹션(1016)에 을 포함하는 것에 의해 규정된다. 그리고 이때 제2단부의 바깥 부분도 마치 제2종단부가 잘려 나가지 않은 것처럼 컷아웃코너섹션 을 포함하는 것에 의해 규정된다. 왜냐하면.이러한 컷아웃이 사용되는 동안에 실제적으로 그곳에 커넥터가 장착되기 때문이다. 나선형부분을 형성하는 회선은 본 규정사항에 포함되지 않는다. 왜냐하면, 나선형 회선의 제1종단과 제 2종단부분은 종단이 만나지 않도록 하기 위해 다른 반지름을 가져야만 한다. 좀 더 바람직하게는, 도 10에서 보여지는 바와 같이, 제 1종단(816)의 반지름은 제 2 종단 (820)의 반지름과 같은 것이 좋다. 가장 바람직한 것은 제 4회선(716)이 실질적으로 원형인 것이다.

제 3 회선과 제 4 회선의 커넥터(832)는 제 3회선의 제 2종단부(808)와 제 4회선의 제 1종단부(816)간의 전기적 연결을 지원한다. 좀 더 바람직한 실시예는 제 3회선과 제 4회선의 의 커넥터(832) 는 스패닝 섹션(836)과 제 3회선 커넥터 다리(840)와 제 4회선 커넥터 다리(844)를 구성한다. 주로 스패닝 섹션(836)은 실질적으로 스패닝에 인접한 제 3회선(712)의 원주나 제 4회선(716)원주에 평행하다.

제 3회선 커넥터 레그(840)는 실질적으로 제3회선(712)의 반지름이다. 제 3회선커넥터 레그가 실질적으로 제 3회선의 반지름이라는 것의 의미는 실질적으로 제3회선 커넥터에 인접한 제 3회선영역의 반지름과 평행하다는 것이다.

제 4회선 커넥터레그 (844)는 실질적으로 제 4회선(716)의 반지름이다. 스패닝 섹션(836)은 제3회선(712)과 제 4회선(716) 사이의 대략 중간 쯤이다. 제 3회선커넥터 레그(840)는 제3회선 갭(812)의 끝에 인접해 있다. 제 4회선 커넥터 레그(844)는 제 4회선 갭(824)의 끝에 인접해있다. 좀 더 바람직한 실시예는, 제 3회선 갭(812)과 제 4회선 갭(824)은 서로 인접해 있으며, 제 3회선 갭(812)은 절선(850)에 나타난 반지름을 따라서 있다. 이는 보는 바와 같이 오버랩 없이 갭 간에 인접해 있는 것을 허용한다. 다른 변동은 갭(812와 824)을 0.0625 인치(1.5875 mm) 에서 -0.0625 인치(-1.5875mm) 간의 오버랩을 허용한다. 음수가 의미하는 것은 오버랩은 없으나, 대신에 갭이 분리되어서 제 3회선을 따라 측정되어서 반지름은 제 3갭에서 끝나고 0.0625 인치보다 작은 간격으로 분리되어서 제 4 갭에서 시작한다는 것이다. 보다 바람직하게는 3번째와 4번째 갭의 오버랩은 0.005인치(0.127mm)와 -0.005 인치(-0.127mm) 사이 이다. 퍼센티지 용어를 사용하면, 3번째와 4번째 회선 갭의 오버랩은 제 3회선 갭의 길이의 50%에서 -50%를 말한다. 음수가 의미하는 것은 오버랩은 없으며, 대신 갭이 분리되어서 제 3회선을 따라 측정되며 반지름은 제 3 갭에서 끝나고 제 4 회선 갭이 끝나는 것이 제 3회선 갭 길이의 50% 이하로 분리되는 것을 의미한다. 좀 더 바람직하게는 제 3회선과 제 4회선의 갭의 오버랩이 25%와 -25% 사이 이다.가장 선호되는 것은 제3회선과 제4회선의 갭의 오버랩이 5%와 -5% 사이인 것이다. 커넥터(832)는 제 3회선(712)및 제 4회선(716)과 동일 평면에 있다.

도 11은 도 7의 (728) 단면도의 확대 개략도 이다. 이는 제 1회선(704)의 부분을 표시하며, 제 2회선(708),입력 버스(720)를 나타내며, 제 3회선, 제 4회선, 출력 버스는 명확성을 위해 도 11에 표시되지 않고 있다. 도 12는 제 1회선(704) 만의 평면도이다. 도 11과 도 12에서 보여지는 대로, 제 1회선(704)은 제1 종단(1104)과 제2종단(1108)을 지니고 있다. 제 1회선(704)의 제 1 종단(1104)과 제 2 종단(1108)은 제 1회선 갭(1112)에 의해 분리된다. 제 1회선(704)은 안테나 축(904)의 중심에 있다. 제 1회선(704)의 반지름(1206)은 안테나축(904)으로부터 제 1회선(704)까지이다.

제 1회선(704)의 반지름(1206)은 안테나 축(904)에서부터 제1회선(704) 의 한 지점 까지이다. 제 1회선(704)의 원주(1208)는 제 1회선을 따라 제 1회선(704)의 제 1 종단 (1104)에서부터 제 1회선(704)의 제 2종단(1108) 까지이며, 갭(1112)을 두고 제 1회선(704)의 제 1종단(1104)에 이른다. 보다 바람직하게 갭(1112)은 제 1 회선(704)의 작은 영역에 지나지 않지만, 갭(1112)은 도면에서 보여지는 데로 안테나 축을 중심으로 각(1212)을 형성한다. 갭(1112)에 의해 형성되는 각(1212)은 7°보다 적은 것이 선호된다. 보다 바람직한 것은 갭에 의해 형성되는 각(1012)은5°보다 작은 것이다. 가장 바람직한 것은 갭에 의해 형성되는 각이 3°이하인 것이다. 1번째 회선 갭(1112)의 길이는 실질적으로 1번째 회선(704)의 원주와 평행하다.

제 1회선의 제1종단(1104) 부분과 안테나 축 (904)과의 거리는 적어도 제1회선의 제2종단 (1108)과 안테나 축(904)과의 거리와 같아야 한다. 좀 더 바람직한 것은,도 12에서 보여지는 것과 같이, 제 1종단(1104)의 반경과 제 2종단(1108)의 반경이 같은 것이다. 제 1회선(704)은 실질적으로 원형인 것이 바람직하다. 그림과 같이 제 1회선(704)은 원형이 선호된다.

도 12는 제 2회선(708) 만의 평면도이다. 도 11과 도 13에서 보여지는 대로, 제 2회선(708)은 제1 종단(1116)과 제2종단(1120)을 지니고 있다. 제 2회선(708)의 제 1 종단(1116)과 제 2 종단(1120)은 제 2회선 갭(1124)에 의해 분리된다. 제 1회선(704)는 제 2회선(708)과 제1회선과 제2회선 갭(1128)에 의해 분리된다. 제1회선과 제2회선 갭(1128)의 길이는 제 1회선(704)과 제 2회선(708)의 반지름이다. 제 2회선(708)는 안테나 축(904)의 중심에 있다. 제 1회선(704)과 제 2회선(708)은 동일 중심을 지니며 안테나축(904)의 동일 지점주위의 중심에 있다.,제 2회선(708)의 반지름(1306)은 안테나축(904)으로 부터 제 2회선(708) 까지이다. 제 1회선(704)의 반지름은 제2회선(708)의 반지름(1306)보다 제1회선과 제2회선의 갭(1128)만큼 크다.

제 2회선(708)의 원주(1308)는 제 2회선을 따라 제 2회선(708)의 제 1 종단(1116)에서부터 제 2회선(708)의 제 2종단(1120) 까지이며, 갭(1124)을 두고 제 2회선(708)의 제 1종단(1116)에 이른다. 보다 바람직하게 갭(1124)은 2번째 회선(708)의 작은 영역에 지나지 않지만, 갭(1124)은 도면에서 보여지는 데로 안테나 축을 중심으로 각(1312)을 형성한다. 갭(1124)에 의해 형성되는 각(1312)은 7°보다 적은 것이 선호된다. 보다 바람직한 것은 갭에 의해 형성되는 각(1312)은 5°보다 작은 것이다. 가장 바람직한 것은 갭에 의해 형성되는 각이 3°이하인 것이다. 2번째 회선 갭(1124)의 길이는 실질적으로 2번째 회선(708)의 원주와 평행하다.

예를 들어, 제 1종단(1116)과 제 2종단(1120)은 컷아웃코너섹션을 갖는다. 제 2회선의 제1종단(1116) 부분과 안테나 축(904)과의 거리는 적어도 제2회선의 제2종단 (1120)과 안테나 축(904)과의 거리와 같아야 한다. 좀 더 바람직한 것은, 도 13에서 보여지는 것과 같이, 제 1종단(1116)의 반경과 제 2종단(1120)의 반경이 같아야 한다. 제 2회선(708)은 실질적으로 원형인 것이 바람직하다. 그림과 같이 제 2회선(708)은 원형이 선호된다.

제 1 회선과 제 2회선의 커넥터(1132)는 제 2회선의 제 1종단부(1116)와 제 1회선의 제 2종단부(1108)간의 전기적 연결을 지원한다. 좀 더 바람직한 실시예는 제 1회선과 제 2회선의 의 커넥터(1132) 는 스패닝 섹션 (1136)과 제 1회선 커넥터 다리(1140)와 제 2회선 커넥터 다리(1144)를 구성한다. 주로 스패닝 섹션(1136)은 실질적으로 스패닝에 인접한 제 1회선(704)의 원주나 제 2회선(708)원주에 평행하다.

제 1회선 커넥터 레그(1140)은 실질적으로 제1회선(704)의 반지름이다. 제 2회선커넥터 레그(1144)가 실질적으로 제 2회선(708)의 반지름이다.

스패닝 섹션(1136)은 제1회선(704)와 제 2회선(708) 사이의 대략 중간 쯤이다.제 1회선 커넥터 레그(1140)는 제1회선 갭(1112)의 끝에 인접해 있다. 제 2회선 커넥터 레그(1144)는 제 2회선 갭(1124)의 끝에 인접해있다. 좀 더 바람직한 실시예는, 제 1회선 갭(1112)과 제2회선 갭(1124)은 서로 인접해 있으므로 제 1회선 갭(1112)은 절선(1150)에 나타난 반지름을 따라서 있다.

이것을 제2회선 갭(1124)의 시작과 일치한다. 이는 보는 바와 같이 오버랩 없이 갭간에 인접해 있는 것을 허용한다. 다른 변동은 갭(1112와 1124)을 0.0625 인치(1.5875 mm) 에서 -0.0625 인치(-1.5875mm) 간의 오버랩을 허용한다. 음수가 의미하는 것은 오버랩은 없으나, 대신에 갭이 분리되어서 제 1회선을 따라 측정되어서 반지름은 제 1회선 갭에서 끝나고 0.0625 인치보다 작은 간격으로 분리되어서 제 2회선 갭에서 시작한다는 것이다. 보다 바람직하게는 1번째와 2번째 갭의 오버랩은 0.005인치(0.127mm)와 -0.005 인치(-0.127mm) 사이 이다. 퍼센티지 용어를 사용하면, 1번째와 2번째 회선 갭의 오버랩은 제 1회선 갭의 길이의 50%에서 -50%를 말한다. 음수가 의미하는 것은 오버랩은 없으며, 대신 갭이 분리되어서 제 1회선을 따라 측정되며 반지름은 제 1 갭에서 끝나고 제 2 갭이 끝나는 것이 제 1회선 갭 길이의 50% 이하로 분리되는 것을 의미한다. 좀 더 바람직하게는 제 1회선과 제 2회선의 갭의 오버랩이 25%와 -25% 사이 이다.가장 선호되는 것은 제1회선과 제2회선의 갭의 오버랩이 5%와 -5% 사이인 것이다. 커넥터(1132)는 제 1회선(704)과 제 2회선(708)과 동일 평면에 있으며, 제1회선(704)과 제 2회선 (708)은 같은 높이를 갖는 것이 선호된다.

도 14는 스패닝 섹션(728)의 개략도이다,보여지는 부분들은 제 1회선(704),제 2회선(708),제 3회선(712),제 4회선(716),입력 버스(720),출력 버스(724),제 1회선과 제 2회선 커넥터(1132),제 2회선과 제 3회선 커넥터(1404)이다.

작동에 있어서 안테나(700)는 플라즈마 공정 챔버(200)에 사용된다. 전류 "I"가 입력 버스(720)을 통해 RF 전력 소스(214)로부터 흘러 제1회선(704)의 제 1종단(1104)까지 흐른다. 제 1회선(704)의 제1종단(1104)으로부터 제1회선(704)의 제 2 종단(1108)까지 전류가 흐른다. 제 1회선 갭(1112)는 제1회선의 제 1종단과 제1회선의 제 2종단 간에 줄어드는 것을 방지하는 것을 제공한다. 전류는 제1회선 커넥터 레그(1140)를 통해 제 1회선의 제 2종단으로부터 제 1회선에 대해 실질적으로 방사형 방향으로 흐른다. 그리고나서 스패닝 섹션(1136)을 따라 실질적으로 스패닝 섹션(1136)에 인접한 제 1회선(704)과 제 2회선(708)의 원주와 평행하게 흐른다.

전류는 제 2회선 쪽의 제2회선 커넥터레그(1144)를 통해 제2회선(708)의 제 1 종단 쪽으로(1116) 제2회선 반경의 방향으로 실질적으로 흐른다. 전류는제2회선(708)의 제1종단(1116) 으로부터 제2회선(708)의 제 2 종단(1120)쪽으로 흐른다. 그리고, 제3회선(712)의 제 1종단(804)쪽으로 제 2회선-제3회선 커넥터(1404)를 통해 흐른다.

전류는 제3회선의 제1종단(804)으로부터 제3회선의 제2종단(808)쪽으로 흐른다.제 3회선 갭812는 제 3회선의 제1종단(804)과 제 3회선의 제 2종단(808)간의 쇼팅(shorting)을 막는 것을 제공한다. 전류는 제 3회선의 제2종단(808)으로 부터 제 3회선 커넥터 레그(840)를 통해 제 3회선의 반경 방향으로 실질적으로 흐르며 스패닝 섹션(836)에 인접한 제 4회선(716)과 제 3회선(712)의 원주와 평행한 방향으로 실질적으로 스패닝 섹션(836)을 따라 흐른다.이 때 전류는 제 4회선 커넥터레그(844)를 통해 제 4회선에서 제 4회선(716)의 제 1종단(816)쪽으로 실질적으로 반경방향으로 흐른다. 이때 제 4회선의 제 1종단(816)으로부터 제 4회선의 제 2종단(820)쪽으로 전류는 출력 버스(724)를 통해 흐른다. RF 발생기는 전류"I"를 교차적 방향으로 일으키는 원인이 된다.

제1회선-제 2회선 커넥터(1132)의 스패닝 섹션(1136)은 제1회선(704)RKH 동일평면에 있는 제 1회선 갭(1112)에 인접한 제1회선과 실질적으로 평행한 전류 패스를 제공해준다. 게다가, 제1회선-제2회선 커넥터(1132)의 스패닝 섹션(1136)은 제2회선(708)과 동일 평면에 있는 제 2회선 갭(1124)에 인접한 제 2회선(708)과 실질적으로 평행한 전류 패스를 제공해준다.

제 3회선-제4회선 커넥터( 832)의 스패닝 섹션(836)은 제 3회선(712)와 동일평면에 있는 제 3회선 갭(812)에 인접한 제 3회선에 실질적으로 평행한 전류 패스를 제공한다. 게다가, 제 3회선-제4회선 커넥터( 832)의 스패닝 섹션(836)은 제 4회선(716)와 동일평면에 있는 제4회선 갭(824)에 인접한 제 4회선에 실질적으로 평행한 전류 패스를 제공한다. 제 3회선 갭(812)과 제 4회선 갭(824)을 둠으로써 서로 인접하게 위치할 수 있으며, 서로 오버랩이 생기지 않을 수 있다. 제 3회선(712),제 4회선(716),스패닝 섹션(836)은 갭이나 위치에 있어 3개의 전류 패스의 원인이 되는 오버랩 없이 완전한 루프내의 2개의 전류 패스를 제공한다. 작은 갭이나 오버랩의 구현될 수도 있으나, 갭이나 오버랩의 최소화는 균일한 플라즈마를 발생시키기 위한 방향적으로 균일한 RF 여자(excitation)를 제공한다. 제3회선(712)과 제 4회선(716) 사이에 있는 스패닝 영역(836)으로 인해 전류 패스는 제3회선(712)과 제4회선(716)에 가까이 있는 스패닝 영역(836)에 의해 제공된다. 보다 바람직하게는, 스패닝 섹션(836)은 제 3회선(712)와 제 4회선(716)의 중간쯤이며 좀더 방향적으로 균일한 RF 여자와 제3회선(712)와 제 4회선(716)의 갭을 유지하는 것을 제공한다.

제 1회선 커넥터레그(1140)를 제 1회선(704)과 제 1회선(704)의 평면을 따라 배치함으로써 RF 여자로부터의 중단은 제1회선 커넥터 레그(1140)를 최소화하는 방향으로 전류의 전달을 일으킨다. 이는 부분적으로 제1회선(704)과 같은 평면에 있는제1회선 커넥터 레그(1140)를 갖는 것으로 성취된다. 게다가, 제1회선(704)에 대해 반경인 커넥터 레그(1140)를 가짐으로써 제1회선 커넥터레그(1140)로부터의 RF 붕괴를 또한 최소화 할 수 있다. 이러한 이유로 제 2회선 커넥터레그(1144)는 제2회선(708)의 실질적인 반경이며 스패닝 섹션(1136)과 실질적으로 수직이다. 제 3회선 커넥터레그(840)는 제 3회선(712)의 실질적 반경이며 스패닝 섹션(836)에 실질적으로 수직이다. 제4회선 커넥터 레그(844)는 실질적으로 제 4회선(716)의 반경이며, 스패닝 섹션(836)에 실질적으로 수직이다.

갭이 있는 각각의 회선은 루프의 갭을 분리하는 종단을 지닌 단일 루프를 형성한다. 이런 구현은 각각의 루프가 다른 반경을 지니거나 사용되지 않는 작은 갭을 지닌 각각의 구형 루프를 사용하던 다른 안테나와는 다르다.

좀 더 바람직한 실시예는, 절연체는 아크를 막는 것을 제공한다. 도 15는 제 3회선(712), 제 4회선(716), 보다 바람직한 실시예에 사용되는 중앙 절연체(1504)위에 배치된 제 3회선-제 4회선 커넥터의 평면도이다. 이 중앙 절연체(1504)는 베이스링(base ring)(1508)과 탑리지링(top ridge ring)(1512)으로 구성된다. 제 3회선 갭 절연체(1516)와 제 4회선 갭 절연체(1520)는 또한 탑리지링(1512)에 연결된 탑리지를 형성한다. 베이스 링(1508)내의 갭(1524)은 제 2회선-제 3회선 커넥터의 통행을 제공한다.

도 16은 제 1회선(704), 제 2회선(708),중앙 절연체(1504)위에 배치된 제 1회선-제 2회선 커넥터(1132)의 하부도이다. 이 중앙 절연체(1504)는 추가로 바톰리지링(bottom ridge ring)(1604)를 포함한다. 제 1회선 갭 절연체(1608)와 제 2회선 갭 절연체(1612)는 또한 바톰리지링(1604)에 연결된 바톰리지를 형성한다. 바깥쪽의 리지(1616)는 제 1회선(704)주위에 배치된다. 제2회선-제 3회선 연결을 위한 통행을 제공하는 갭(1524)은 베이스링(1508)에서 보여진다.

도 17은 하부절연체(1704)의 평면도이다. 하부절연체(1704)는 링의 모양이며, 중앙에 홈이 있으며(1708),제 2회선 홈(1716), 내부 리지(1720)와 외부 리지(1724)를 지닌다.

도 18은 도 17의 절단선18-18을 따라 나타낸 하부 절연체 (1704)의 단면도이다. 제 1회선(704)과 제 2회선(708),제 3회선(712),제 4회선(716)과 중앙 절연체(1504)가 그 곳에 배치되어 있다. 하부절연체의 중앙 홈으로 중앙 절연체(1504)의 바톰리지링(1604)가 배치되어 있다. 제1회선(704)는 제 1회선 홈(1712)에 배치되어 있다. 제 2회선(708)은 제 2회선 홈(1716)에 배치되어 있다. 중앙절연체(1504)의 탑리지링(1512)는 제 3회선(712)와 제 4회선(716)의 갭을 채우며, 갭은 아크를 막기에 충분한 길이를 지닌다. 탑리지링(1512)는 제 3회선(712)과 제 4회선(716)위로 확장되어 제 3회선(712)로부터 제 4회선(716)까지의 탑리지링(1512)의 표면을 따른 거리가 아크를 막기에 필요한 최소표면거리보다 크다.

도 22는 패러데이 차폐(1804)의 평면도이다. 패러데이 차폐(1804)는 결합에 있어서 방향적 변화를 감소하거나 용량성 결합의 확장을 제어하기 위해 제공된다. 이것은 패러데이 차폐(1804)를 접지하거나, 패러데이 차폐에 특정 전압을 걸거나 패러데이 차폐를 띄우기 위해 구현된다. 안테너의 모양은 링 모양이기 때문에, 패러데이 차폐(1804)는 안테너의 모양에 매치되는 링 모양일 것이다. 좀 더 바람직한 실시예로는 패러데이 차폐(18804)는 링 모양의 용량성 물질로서 안테너의 모양보다 약간 크며 링 전체부분에 적어도 하나의 방사상 슬랏(2204)을 지닌다. 도 18은 안테너의 넓이보다 약간 큰 패러데이 차폐(1804)의 넓이를 보여주고 있다. 보다 바람직한 실시예로는 한계 이상의 슬랏을 제공하는 것이다.

도 19는 입력 버스(720)과 출력 버스(724)의 단면도이다. 이 실시예에서, 입력 버스(720)는 점점 가늘어지는 형태의 입력 전도 바(1908)에 연결된 입력 커넥터(1904)를 포함한다. 출력 버스(724)는 점점 가늘어지는 형태의 출력 전도 바(1916) 에 연결된 출력 커넥터(1908)을 포함한다. 점점 가늘어지는 형태의 입력 전도 바(1908)과 점점 가늘어지는 형태의 출력 전도 바(1916)는 보이는 바와 같이 함께 가까이 위치해 정렬되어 있다. I 모양 내의 유전체 조각(1924)은 점점 가늘어지는 형태의 입력 전도 바(1908)와 점점 가늘어지는 형태의 출력 전도 바(1916) 사이의 아크를 방지하기 위해 점점 가늘어지는 형태의 입력 전도 바(1908)와 점점 가늘어지는 형태의 출력 전도 바(1916) 간에 위치한다.

점점 가늘어지는 형태의 입력 전도 바(1908)와 점점 가늘어지는 형태의 출력 전도 바(1916)간의 근접한 위치와 정렬은 점점 가늘어지는 형태의 입력 전도 바(1908)와 점점 가늘어지는 형태의 출력 전도 바(1916)에 의해 발생하는 RF 비대칭을 감소하는데 도움이 된다.

600V 전압 정도의 당해 발명의 한 실시예에서 제 3회선간격(812)과 제 4회선간격(824)은 0.125 인치 정도이다(3.175mm). 제 3회선(712)의 제 1종단(804)과 제 2종단(808)간의 절연체(1504)의 표면을 따른 패스의 길이는 약 0.25 인치(6.35mm)이다. 도 18에서 보는 바와 같이 회선의 끝을 지나 절연체를 확장함으로써 절연체(1504)의 표면을 따른 패스의 길이가 증가된다.

도 20은 RF 전력 소스(2004)에 연결된 또 다른 안테나 정렬(2000)의 개략도 이다. 이 실시예에서 안테나 정렬은 제 1루프(2006)와 제 2루프(2010)를 포함한다. 제1루프(2006)는 제 1회선(2016)과 제 2회선(2018)을 포함한다. 제 1루프(2006)는 제 1회선(2016)과 제 2회선(2018)으로 구성된다. 제 2루프(2010)는 제 3회선(2020)과 제 4회선(2022)으로 구성된다. 입력 급송장치(2026)는 RF 전력 소스(2004)에서 부터 제 1회선의 제1종단(2016)까지 제공된다. 출력 급송장치(2028)는 제 4회선(2022)으로 부터 RF 전력 소스(2004)까지 연결되어 있다. 제 1 스패닝 섹션(2032)은 제 3회선(2020)과 제 4회선 (2022)간에 연결되어 있으며 제 1회선의 갭(2016)과 제 2회선의 갭(2018)을 연결한다. 제 3회선 레그 커넥터(2034)는 제 1스패닝 섹션(2032)의 제1종단부를 제 3회선(2020)에 연결시킨다. 제 4회선 레그 커넥터(2036)은 제 1스패닝 섹션(2032)의 제2종단부를 제 4회선(2022)에 연결시킨다. 제 2 스패닝 섹션(2044)은 제 1회선(2016)과 제 2회선(2018) 사이에 연결되어 있으며 제 3회선(2020)과 제 4회선(2022)을 동일 평면상에 위치한다, 그리고 제 4회선의 갭(2022)과 제 3회선의 갭(2020)을 연결한다. 제 1회선 레그 커넥터(2046)는 제 1회선(2016)에 제 2 스패닝 섹션(2044)의 제 1종단부를 제 1회선(2016)에 연결한다. 제 2회선 레그 커넥터(2048)는 제 2 스패닝 섹션(2044)의 제 2종단부를 제 2회선(2018)에 연결한다. 제 2회선-제 3회선 커넥터(2050)은 제 2회선(2018)을 제 3회선(2020)에 연결한다. 앞의 실시예에서 언급한바와 같이 간격은 줄어든다. 또한 앞서 얘기한 바와 같이, 각각의 회선의 간격은 7°보다 작은 방사상의 각을 이루는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5°이며 가장 바람직한 실시예는 각각의 회선내의 갭이 3°보다 작은 경우이다. 게다가 제 1회선의 갭과 제2회선의 갭은 제1회선과 내의 갭 길이의 50%부터 -50% 정도로 오버랩 된다. 그리고 제 3회선내의 갭과 제 4회선내의 갭은 제 3회선내의 갭 길이의 50%에서 -50%정도로 오버랩 된다. 보다 바람직하게는 제 1회선의 갭과 제 2회선의 갭의 오버랩은 제 1회선의 갭 길이의 25%에서 -25% 가 바람직하며 제 3회선의 갭과 제 4회선의 갭의 오버랩은 제 3회선 갭의 25%에서 -25%사이가 바람직하다. 이보다 더 바람직하게는, 제 1회선의 갭과 제2회선 갭의 오버랩은 제 1회선 길이의 5%에서-5% 사이가 선호되며, 제 3회선의 갭과 제 4회선 갭의 오버랩은 제 3회선 길이의 5%에서 -5%사이가 바람직하다. 게다가, 제 1 스패닝 섹션은 제 1회선 갭과 제 2회선의 갭을 연결한다. 제 2 스패닝 섹션은 제 3회선 갭과 제 4회선의 갭을 연결한다. 제 1, 제 2 스패닝 영역은 갭을 보상하기 위해 전류 패스를 제공한다. 스패닝 영역은 동일 평면이며 갭 간을 가까이 유지시킨다.

작동면에서, 전류패스는 RF 전력 소스(2004)로부터 입력 급송장치를 통해 제 1회선(2016)의 제1종단부까지이다. 전류는 제1회선(2016) 주위에서 제 1회선 레그 커넥터 (2046)에 연결된 제 1회선의 제 2종단부 까지 흐른다. 전류는 제 2 스패닝 영역(2044)를 통해 제1회선 레그 커넥터(2046)로 부터 제 2회선 레그 커넥터(2048)까지 지나간다. 제 2 커넥터 레그(2048)로 부터의 전류는 제2회선(2018)의 제 1종단부를 통해 제 2회선(2018)의 제 2종단부와 제 2회선-제 3회선 커넥터(2050)까지 흐른다. 제 2회선-제 3회선 커넥터(2050)로부터 전류는 제 3회선(2020)주의의 제3회선(2020)의 제1종단부를 통해 제 3회선(2020)의 제 2 종단부로 흐른다.제 3회선(2020)의 제 2종단부로부터 전류는 제 3회선 레그 커넥터(2034)를 통해 제 1스패닝 섹션(2032)의 제 1종단부와 제 4회선 레그 커넥터(2036)로 흐른다. 전류는 제 4회선 레그 커넥터(2036)로부터 제 4회선(2022)의 제 1종단부를 통해 제 4회선(2022)의 제 2종단부로 흐른다. 전류는 제 4회선(2022)의 제 2종단부로부터 출력 급송장치(2028)와 RF 소스(2024)까지 흐른다. RF 소스(2004)는 전류 "I"를 교차적 방향으로 흐르게 하는 원인이 된다,

제 1스패닝 섹션(2032)은 제 2회선(2018)의 갭과 제 1회선(2016)의 갭을 보상하기 위해 전류 패스를 제공한다. 제 1 스패닝 섹션(2032)에 의해 제공되는 전류 패스는 제 1회선(2016)의 갭과 제 2회선(2018)의 갭과 가까이 있으며 동평면상에 위치한다. 게다가, 제 1 스패닝 섹션(2032)에 의해 제공되는 전류 패스는 제 1회선(2016)과 제 2회선(2018)의 원주와 실질적으로 평행하다. 이와 같이 제 2스패닝 섹션(2044)은 제 3회선(2020)의 갭과 제 4회선(2022)의 갭을 보상하기 위한 전류패스를 제공한다. 제 2스패닝 섹션(2044)에 의해 제공되는 전류 패스는 제 3회선(2020)의 갭과 제 4회선(2022)의 갭과 가까이 있으며 동평면상에 위치한다. 게다가, 제 2 스패닝 섹션(2044)에 의해 제공되는 전류 패스는 제 3회선(2020)과 제 4회선(2022)의 원주와 실질적으로 평행하다.

커넥터 레그(2026,2028,2046,2048,2050,2034,2036)는 방향상 비대칭을 일으키는 원인이 되는 비방향성 전류를 전달한다. 비대칭성은 가능한 반대방향의 전류와 커넥터 레그를 가까이 함께 배치함으로써 최소화 할 수 있다. 이 개념을 따르면 제 3회선 레그 커넥터(2034)는 제 1회선 레그 커넥터(2046)와 가까이 배치함으로써 제 3회선 레그 커넥터(2034)내의 전류는 항상 제 1회선 레그 커넥터(2046)내의 전류와 반대 방향을 갖게 된다. 이와 같이 제 2회선 레그 커넥터(2048)는 제 4회선 fp그 커넥터(2036)에 의해 부분적으로 상쇄된다. 급송장치 (2028)는 입력 급송장치(2026)와 제 2회선-제 3회선 커넥터(2050)에 의해 부분적으로 상쇄된다.

이러한 실시예는 커넥터 레그를 반대방향의 전류와 가까이 함께 배치하는 디자인상의 선호에 의해 생성된다. 그 결과 향상된 방향상 대칭을 제공하기 위한 자극 쌍극자의 결과로 인해 둘러싸이는 영역을 최소화함으로써 서로 적어도 부분적으로 상쇄된다.

이 실시예가 개략적으로 설명됨에도 불구하고, 각각의 회선은 앞선 실시예에서 보여지는 바와 같이 링으로써 형성되는 것이 선호된다. 이러한 링은 원이나 사각형일 수도 있으나 앞서 본 실시예에서 언급한 바와 같이 갭의 근처의 링의 종단부는 반드시 같은 반경을 가져야 한다. 앞선 실시예에서 언급한 유전물질은 회선과 갭사이즈 내의 감소를 허용하기 위한 루프간과 갭 내에 위치하여야 한다.

도 21은 RF 전력 소스(2104)에 연결된 안테나 정렬(2100)의 또 다른 실시예의 개략도 이다. 이 실시예에서 각 안테나 정렬은 제 1루프(2106)와 제 2루프(2110)로 구성되어 있다. 제 1루프(2106)는 제 1회선(2116)과 제 3회선(2118)으로 구성되며 이 내부에는 제 1회선(2116)이 있다. 제 2루프 (2110)는 제 2회선(2120)과 제 4회선(2122)로 구성되며 제 2회선(2120)의 외부에 있다. 입력 급송장치(2126)는 RF 전력 소스 (2104)로부터 제 1회선(2116)의 제 1 종단부까지에 의해 제공된다. 출력 급송장치 (2128)는 제 4회선(2122)으로부터 제 1회선(2116)의 제 1종단부까지 연결되어 있다. 제 1 스패닝 섹션(2132)은 제 1회선(2116)과 제 2회선(2120)간을 연결하며, 이는 상위 외부회선으로 부터 하위 내부회선 까지 확장된다. 제 2 스패닝 섹션(2144)은 제 3회선(2118) 과 제 4회선(2122)간을 연결하며, 이는 상위 외부회선으로부터 하위 내부회선 까지 확장된다. 제 2회선- 제 3회선 커넥터(2150)는 제 2회선(2120)과 제 3회선(2128)을 연결한다. 앞선 실시예에서 언급한 바와 같이 갭은 최소화된다. 역시 앞서 언급한 바와 같이, 보다 바람직하게는 각 회선의 갭이 7°보다 작은 반경각을 만드는 것이 선호된다. 보다 바람직하게는, 각 회선의 갭이 5°봐다 작은 것이 바람직하며, 가장 선호되는 것은 각 회선의 갭이 3°보다 작은 것이다. 게다가, 제 1회선의 갭과 제 2회선의 갭은 제 1회선 갭의 길이의 50%에서 -50% 사이에서 오버랩 된다. 제 3회선의 갭과 제 4회선의 갭은 제 3회선의 갭의 길이의 50%에서 -50% 사이에서 오버랩 된다. 더 바람직하게는, 제 1회선의 갭과 제 2회선의 갭이 제 1회선의 갭의 길이의 25%에서 -25%정도로 오버랩되는 것이며, 제 3회선의 갭과 제 4회선의 갭이 제 3회선의 갭의 길이의 25%에서 -25%정도로 오버랩되는 것이다. 가장 바람직한 것은 제 1회선의 갭과 제 2회선의 갭은 제 1회선 갭의 길이의 5%에서 -5% 사이에서 오버랩된다. 제 3회선의 갭과 제 4회선의 갭은 제 3회선의 갭의 길이의 5%에서 -5% 사이에서 오버랩된다. 제 1회선이 제 2회선과 같은 루프가 아님에도 불구하고 제 2회선은 제 1회선에 인접해 있으므로 상기 설명한 제한에 의한 인접한 회선간의 오버랩 내에 갭이 있다. 제 3회선이 제 4회선과 같은 루프가 아님에도 불구하고 제 3회선은 제 4회선에 인접해 있으므로 상기 설명한 제한에 의한 인접한 회선간의 오버랩 내에 갭이 있다. 게다가, 제 1스패닝 섹션(2132)은 제 1 회선의 갭(2116)과 제 2회선의 갭(2120) 간을 연결한다. 제 2스패닝 섹션(2144)은 제 3 회선의 갭(2118)과 제 4회선의 갭(2122) 간을 연결한다. 제 1과 2 스패닝 섹션은 이러한 갭을 보상하기 위한 전류 패스를 제공한다.

작동면에서, 전류 패스는 입력 급송장치(2126)를 통한 RF 전력 소스(2104)로부터 제 1회선(2116)의 제 1종단부까지이다. 전류는 제 1회선(2116)에서 제 1 스패닝 섹션(2132)에 연결된 제 1회선(2116)의 제 2종단부로 흐른다. 전류는 제 1스패닝 섹션(2132)으로부터 제 2회선(2120)의 제 1종단부를 통해 제 2회선의 제 2종단부나 제 2회선-제 3회선 커넥터(2150)로 흐른다. 제 2회선-제 3회선 커넥터(2150)로부터 전류는 제 3회선(2118) 주위의 제 3회선의 제 1종단을 통해 제 3회선의 제 2종단으로 흐른다. 전류는 제 3회선의 제 2종단부로부터 제 2 스패닝 섹션(2144)과 제 4회선(2122)의 제 1종단부를 통해 제 4회선의 제 2종단부 까지 흐른다. 제 4회선(2122)의 제 2종단부로부터 전류는 출력 급송장치(2128)와 RF 소스(2104) 까지 흐른다. RF 소스(2104)는 전류 "I" 를 교차적 방향으로 흐르게 하는 원인이 된다.

제 1스패닝 섹션(2132)은 제 1회선(2116)의 갭과 제 2회선(2120)의 갭 내의 갭을 보상하기 위해 전류 패스를 제공한다. 제 1스패닝 영역(2132)에 의해 제공되는 전류 패스는 제 1회선(2116)이나 제 2회선(2120)과 동평면에 있지 않다. 제 1 스패닝 섹션(2132)에 의해 제공되는 제 1회선(2116)과 제 2회선(2120)의 원주와 실질적으로 평행하며 또한 수직적이고 반경적인 요소를 갖는다. 이와 같이 제 2스패닝 섹션(2144)은 제 3회선(2118)의 갭과 제 4회선(2122)의 갭 내의 갭을 보상하기 위해 전류 패스를 제공한다. 제 2스패닝 영역(2144)에 의해 제공되는 전류 패스는 제 3회선(2118)이나 제 4회선(2122)과 동평면에 있지 않다. 제 2 스패닝섹션(2144)에 의해 제공되는 제 3회선(2118)과 제 4회선(2122)의 원주와 실질적으로 평행하며 또한 수직적이고 반경적인 요소를 갖는다. 제 1 스패닝 섹션(2132)과 제 2 스패닝 섹션(2144)은 제 2회선-제 3회선 커넥터(2150)와 출력 급송장치(2128) 간에 가까이 위치되어 있으며 제 1스패닝 섹션(2132)과 제 2 스패닝 섹션(2144)의 수직적 성분은 제 2-제 3회선 커넥터(2150)와 출력 급송장치(2128)의 전류와 부분적으로 상돼 되므로 제 1스패닝 섹션(2132)의 반경 성분과 제 2 스패닝 섹션(2144)의 반경 성분은 부분적으로 상쇄된다. 이런 방법으로 이 실시예는 반대방향의 전류와 커넥터 레그를 가까이 함께 배치되는 디자인 선호를 창조함으로써 적어도 서로 부분적으로 상돼되어 향상된 방향성 대칭을 제공하기 위한 이러한 자극 쌍극자에 의해 둘러싸인 부분을 최소화한다.

이 실시예의 개략적 설명에도 불구하고, 각 회선은 앞선 실시예에서 본바와 같이 링으로 형성되는 것이 선호 된다. 이 링은 원이거나 사각형일 수도 있으나, 앞선 실시예에서 언급한 바와 같이 갭에 인접한 링의 종단부는 같은 반경을 가져야만 한다. 앞서 언급한 실시예의 유전 물질은 갭과 회선과 갭 사이즈의 감소를 허용하는 루프사이에 배치되어야 한다.

앞선 실시예에도 불구하고, 안테나는 제 1 루프와 제 2루프에 의해 형성되며, 제 1루프와 제 2루프는 동일한 기하와 동일한 축을 지니며 하나의 루프는 또 다른 루프 위에 배치되며, 또 다른 타입의 안테나가 사용될 수도 있다. 이러한 정렬은 단일 루프나 제 2루프를 제 1루프와 다른 기하학적 모양으로 하고자 할 때 사용된다. 루프는 2회선 이상을 갖는다. 보다 바람직하게, 루프 내의 갭은 최소화되어야 하며 갭이 갖는 방위각은 3°보다 작거나 갭에 인접한 각 회선의 종단부의 반경이 같아야 한다. 게다가, 바람직하게는 두개의 인접한 회선 오버랩간의 갭이 5%에서 -5% k사이인 것이 선호된다. 또한 전류 패스는 갭을 이어준다. 바람직하게는 쌍극자 요소는 서로를 부분적으로 상쇄시키는데 사용된다. 또한 입력과 출력 급송장치는 쌍극자 요소를 감소시키는 또 다른 방법으로서의 그들의 길이의 부분을 위한 동축을 제공한다.

당해 발명이 여러가지의 선호되는 실시예에서 설명된 것은, 발명의 기술사상의 내에서 변환이나 치환, 등가물로의 변환이 혀용된다. 주의할 것을 당해 발명의 기구나 실현 방법에는 다른 여러가지 선택적 방법이 있다는 점이다. 더욱 주의할 점은, 첨부되는 청구항은 발명의 기술사상을 변경시키지 않는 범위내의 모든 변환, 치환, 등가물을 포함하여 해석되어야 한다.

Claims (16)

1. 공정 챔버 내부에 전기장을 발생시키기 위한 안테나 장치로서, 상기 안테나 장치는,

   - 안테나 축 주위로 배치되는 제 1 루프

   를 포함하고, 이때, 상기 제 1 루프는,

   - 제 1 회선 간격을 가진 제 1 회선으로서, 이때, 제 1 회선의 제 1 종단부가 제 1 회선 간격의 제 1 측부 상에 놓이고 상기 제 1 회선의 제 2 종단부가 상기 제 1 회선 간격의 제 2 측부 상에 놓이는, 이러한 제 1 회선,

   - 제 2 회선 간격을 가진 제 2 회선으로서, 이때, 제 2 회선의 제 1 종단부가 제 2 회선 간격의 제 1 측부 상에 놓이고 상기 제 2 회선의 제 2 종단부가 상기 제 2 회선 간격의 제 2 측부 상에 놓이며, 상기 제 2 회선은 제 1 회선과 동심을 이루고 동평면 상에 놓이며 상기 제 1 회선과 이격되어 위치하고, 상기 안테나 축이 제 1 회선과 제 2 회선의 중심을 통과하는, 이러한 제 2 회선, 그리고,

   - 제 1 회선과 제 2 회선에 전기적으로 연결되는 제 1 전류 경로 커넥터로서, 제 1 회선과 제 2 회선 사이에서 동평면인 스패닝 섹션(spanning section)을 포함하고 제 1 회선 간격과 제 2 회선 간격 사이에 걸치는 범위를 가지는 제 1 전류 경로 커넥터

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 회선의 제 1 종단부가 상기 안테나 축과 상기 제 1 회선의 제 2 종단부 간의 거리와 같은 거리로 안테나 축으로부터 이격되고, 상기 제 2 회선의 제 1 종단부는 상기 안테나 축과 상기 제 2 회선의 제 2 종단부 간의 거리와 같은 거리로 상기 안테나 축으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 회선 간격은 10도 미만의 제 1 회선 반경방향 각도를 형성하고, 상기 제 2 회선 간격은 10도 미만의 제 2 회선 반경방향 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 회선 간격의 길이 중 50% 이하의 거리만큼 상기 제 1 회선 간격이 상기 제 2 회선 간격과 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 전류 경로 커넥터는 제 1 회선과 제 2 회선 사이에 연결되고, 상기 제 1 전류 경로 커넥터는,

   - 제 1 종단부와 제 2 종단부를 가진 스패닝 섹션(spanning section)으로서, 제 1 회선의 원주에 실질적으로 평행한 스패닝 섹션,

   - 스패닝 섹션의 제 1 종단부와 제 1 회선의 제 2 종단부 사이에 연결되는 제 1 회선 커넥터 레그로서, 이때, 제 1 회선에 실질적으로 반경방향으로 놓이는제 1 회선 커넥터 레그, 그리고

   - 스패닝 섹션의 제 2 종단부와 제 2 회선의 제 1 단부 사이에 연결되는 제 2 회선 커넥터 레그로서, 제 2 회선에 실질적으로 반경방향으로 놓이는 제 2 회선 커넥터 레그

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 회선이 실질적으로 원형이고 제 2 회선이 실질적으로 원형인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 회선간 아크 발생을 방지하기 위해 제 1 회선과 제 2 회선 사이에 배치되는 유전 물질을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 장치는,

   - 상기 제 1 루프에 연결된 제 2 루프

   를 추가로 포함하고, 이때, 상기 제 2 루프는 제 1 루프의 형태와 실질적으로 유사한 형태를 가지며, 상기 제 2 루프는 제 1 루프로부터 수직으로 배치되고 안테나 축 주위로 배치되어, 제 1 루프와 제 2 루프가 안테나 축에 대해 대칭으로 배열되게 하고, 그리고 상기 제 1 루프와 상기 제 2 루프가 상기 안테나 축 주위로 동일한 방향으로 진행하는 전류를 운반하도록 배열되며, 이때, 상기 제 2 루프는,

   - 제 3 회선 간격을 가진 제 3 회선, 그리고

   - 제 4 회선 간격을 가진 제 4 회선

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 제 1 루프와 제 2 루프에 연결되는 RF 전력 소스를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 루프와 상기 제 2 루프의 조합된 길이가 안테나 장치를 통해 전송되는 에너지의 파장보다 작은 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 루프가 상기 제 1 루프의 단자 전압을 효과적으로 차폐하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1, 2 루프는 제 1 RF 전력 소스에 의해 발생되는 제 1 RF 에너지로 공정 챔버 내부에 방위각상 대칭인 전기장을 형성하도록 상호작용하고, 방위각상 대칭인 상기 전기장은 실질적으로 방위각상 대칭인 플라즈마를 형성시키며, 이로 인해, 상기 공정 챔버 내부에 배치되는 기판 표면 전체에 실질적으로 균일한 공정 속도를 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
13. 제 9 항에 있어서, 회선간 아크 발생을 방지하기 위해 제 1 회선, 제 2 회선, 제 3 회선, 그리고 제 4 회선 사이에 배치되는 유전 물질을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 제 1 회선의 제 1 종단부는 상기 안테나 축과 상기 제 1 회선의 제 2 종단부간의 거리와 같은 거리로 상기 안테나 축으로부터 이격되고, 제 2 회선의 제 1 종단부는 상기 안테나 축과 상기 제 2 회선의 제 2 종단부간 거리와 같은 거리로 상기 안테나 축으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
15. 기판을 처리하기 위한 플라즈마 공정 장치로서, 이 장치는,

    - 플라즈마를 발생시켜 공정을 위해 플라즈마를 유지시키는 공정 챔버,

    - 상기 공정 챔버 내부에 RF 에너지를 통해 전기장을 생성하도록 구성되는 다층형 안테나로서, 이때, 상기 안테나는 제 1 루프와 제 2 루프를 가지고 이 두 루프는 실질적으로 서로 유사하며, 안테나 축에 대해 대칭으로 정렬되는, 이러한 다층형 안테나

    를 포함하며, 이때, 상기 제 1 루프는,

    - 제 1 회선 간격을 가진 제 1 회선으로서, 이때, 제 1 회선의 제 1 종단부가 제 1 회선 간격의 제 1 측부 상에 놓이고 제 1 회선의 제 2 종단부가 제 1 회선 간격의 제 2 측부 상에 놓이는, 이러한 제 1 회선,

    - 제 2 회선 간격을 가진 제 2 회선으로서, 이때, 제 2 회선의 제 1종단부가 제 2 회선 간격의 제 1 측부 상에 놓이고 상기 제 2 회선의 제 2 종단부가 상기 제 2 회선 간격의 제 2 측부 상에 놓이며, 상기 제 2 회선은 제 1 회선과 동심을 이루고 동평면 상에 놓이며 상기 제 1 회선과 이격되어 위치하고, 상기 안테나 축이 제 1 회선과 제 2 회선의 중심을 통과하는, 이러한 제 2 회선, 그리고,

    - 제 1 회선의 제 2 종단부와 제 2 회선의 제 1 종단부 사이에 전기적으로 연결되는 제 1 전류 경로 커넥터로서, 제 1 회선과 제 2 회선 사이에서 동평면인 스패닝 섹션(spanning section)을 포함하고 제 1 회선 간격과 제 2 회선 간격 사이에 걸치는 범위를 가지는 제 1 전류 경로 커넥터

    를 포함하며, 이때, 상기 안테나 장치는,

    - 상기 안테나로부터 상기 공정 챔버까지 상기 RF 에너지를 전달시키도록 구성되는 다층형 윈도로서, 이때, 상기 윈도는 제 1 층과 제 2 층으로 구성되고, 상기 제 2 층은 상기 플라즈마와 상기 안테나 사이에서 발생될 수 있는 용량성 결합을 억제하도록 배열되는, 이러한 다층형 윈도

    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 장치.
16. 공정 챔버 내부에 전기장을 발생시키기 위한 안테나 장치로서,

    상기 안테나 장치는 제 1 회선 간격을 가진 제 1 회선, 제 2 회선 간격을 가진 제 2 회선, 그리고 제 1, 2 회선에 전기적으로 연결되는 제 1 전류 경로 커넥터를 포함하며,

    상기 제 1 회선에서는, 제 1 회선의 제 1 종단부가 제 1 회선 간격의 제 1측부 상에 놓이고 제 1 회선의 제 2 종단부가 제 1 회선 간격의 제 2 측부 상에 놓이며, 상기 제 1 회선 간격이 5도 미만의 반경방향 각도를 형성하고,

    상기 제 2 회선에서는, 제 2 회선의 제 1 종단부가 제 2 회선 간격의 제 1 측부 상에 놓이고 상기 제 2 회선의 제 2 종단부가 상기 제 2 회선 간격의 제 2 측부 상에 놓이며, 상기 제 2 회선은 제 1 회선과 동축으로서 제 1 회선에 이격되어 위치하고, 상기 안테나 축이 제 1 회선과 제 2 회선의 중심을 통과하며, 상기 제 1 회선 간격은 제 1 회선 간격 길이의 50% 이하만큼 제 2 회선 간격과 겹치며,

    상기 제 1 전류 경로 커넥터는, 제 1 회선 간격과 제 2 회선 간격 사이에 걸치는 범위를 가진 스패닝 섹션(spanning section)을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.