特表 2024-530362 平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-16

(54)【発明の名称】平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240808BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024537290

(86)(22)【出願日】2022-09-27

(85)【翻訳文提出日】2024-02-28

(86)【国際出願番号】 KR2022014426

(87)【国際公開番号】W WO2023055022

(87)【国際公開日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】10-2021-0130292

(32)【優先日】2021-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524077117

【氏名又は名称】キム，ナムフン

(74)【代理人】

【識別番号】100137589

【弁理士】

【氏名又は名称】右田 俊介

(72)【発明者】

【氏名】キム，ナムフン

【テーマコード（参考）】

2G084

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084BB02

2G084BB07

2G084BB14

2G084CC13

2G084DD03

2G084DD13

2G084DD25

2G084DD33

2G084DD38

2G084HH02

2G084HH19

(57)【要約】

本発明は、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースに係り、単位延長一端部から延長され、１つの平面内において、単位延長終端部に円形状に延長される単位コイルを含み、該単位コイルは、複数個が積層され、１つの単位コイルの単位延長終端部から、他の１つの単位コイルの単位延長一端部を連結する連結部を含むことを特徴とするものである。
【選択図】図2

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバの上部に具備され、プラズマを形成するためのプラズマソースにおいて、
単位延長一端部から延長され、１つの平面内で単位延長終端部に円形状に延長される単位コイルを含み、
前記単位コイルは、複数個が積層され、
１つの単位コイルの前記単位延長終端部から、他の１つの単位コイルの前記単位延長一端部を連結する連結部を含む
ことを特徴とする平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項2】

前記連結部は、前記単位コイルが形成する平面に対して垂直に延長され、
複数個の前記単位コイルが形成する平面は、互いに並んだ方向に延長される
ことを特徴とする請求項１に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項3】

前記連結部の長さは、５ないし１５ｍｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項4】

前記単位コイルの前記単位延長一端部と前記単位延長終端部との間には、離隔距離が具備される
ことを特徴とする請求項１に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項5】

前記単位コイルの直径は、チャンバ内部のベースプレートに載置されるウェーハの直径または幅より大きく、
複数個の前記単位コイルが形成する平面は、前記ウェーハが載置される平面と並んだ方向である
ことを特徴とする請求項１に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項6】

複数個の前記単位コイルは、前記単位延長一端部から、前記単位延長終端部に向かう方向が互いに同一である
ことを特徴とする請求項１に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項7】

複数個の前記単位コイルは、前記単位延長一端部から前記単位延長終端部に、反時計回り方向に延長される第１単位コイルと、前記単位延長一端部から前記単位延長終端部に、時計回り方向に延長される第２単位コイルを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項8】

前記第１単位コイルと前記第２単位コイルは、代わる代わる積層される
ことを特徴とする請求項７に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項9】

複数個の前記第１単位コイルが積層された後、前記第２単位コイルが積層されるか、あるいは、複数個の前記第２単位コイルが積層された後、前記第１単位コイルが積層される
ことを特徴とする請求項７に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項10】

チャンバ内部のベースプレートに載置されるウェーハの直径または幅より小さい直径を有する内部コイルをさらに含み、
前記内部コイルは、円形状になる複数個の内部単位コイルを含み、
複数個の前記内部単位コイルは、同一平面に具備される
ことを特徴とする請求項１に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項11】

前記内部単位コイルは、内部単位延長一端部から円形状をなしながら、内部単位延長終端部に延長され、１つの内部単位コイルの前記内部単位延長終端部から、他の１つの内部単位コイルの前記内部単位延長一端部を連結する内部連結部をさらに含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項12】

前記内部単位コイルを連結する複数個の前記内部連結部は、互いに並んだ方向に延長される
ことを特徴とする請求項１１に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項13】

前記内部単位コイルの前記内部単位延長一端部と前記内部単位延長終端部との間には、内部離隔距離が具備される
ことを特徴とする請求項１１に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【請求項14】

複数個の前記内部単位コイルは、前記内部単位延長一端部から前記内部単位延長終端部に、反時計回り方向に延長される第１内部単位コイルと、前記内部単位延長一端部から前記内部単位延長終端部に、時計回り方向に延長される第２内部単位コイルと、を含む
ことを特徴とする請求項１１に記載の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソース。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースに係り、さらに詳細には、１つの平面内に形成される単位コイルを複数個積層させ、単位コイルが形成する平面と垂直な方向に延長される連結部を介し、複数個の単位コイルを連結し、チャンバ内部にプラズマを形成しうる平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、半導体を製造する工程においては、均一性を確保することが非常に重要であり、半導体の製造工程において、エッチング工程において、半導体の均一性が確保されるか、あるいは調節されうる。

【0003】

半導体のエッチング工程は、プラズマチャンバ内部で進められうる。該プラズマチャンバは、内部の反応空間内にプラズマを形成させ、前記プラズマを利用し、半導体のエッチング工程を遂行することになる。

【0004】

プラズマチャンバの上部には、プラズマを形成させるためのプラズマソースが具備されており、該プラズマソースの代表的な例としては、容量性結合プラズマ（ＣＣＰ：capacitively coupled plasma）ソース及び誘導性結合プラズマ（ＩＣＰ：inductively coupled plasma）ソースがある。

【0005】

容量性結合プラズマ（ＣＣＰ）ソースは、電場を利用することにより、該容量性結合プラズマ（ＣＣＰ）ソースは、誘導性結合プラズマ（ＩＣＰ）より若干高い圧力でエッチングが進められうる。該容量性結合プラズマ（ＣＣＰ）ソースは、エッチング速度が遅いが、選択比特性と工程再現性とにすぐれるのである。

【0006】

しかしながら、容量性結合プラズマ（ＣＣＰ）ソースは、ウェーハ中央部分におけるプラズマ密度が、ウェーハ縁におけるプラズマ密度に比べ、相対的に高く示されるプラズマ密度不均一特性がある。また、全体プラズマ密度が低い方であるので、プラズマ密度を増大させるために、高いＲＦパワーを印加しなければならないという問題点がある。

【0007】

誘導性結合プラズマ（ＩＣＰ）は、誘導磁場を利用することにより、容量性結合プラズマ（ＣＣＰ）ソースに比べ、全体プラズマ密度が高いという長所がある。該誘導性結合プラズマ（ＩＣＰ）は、該容量性結合プラズマ（ＣＣＰ）ソースより低い圧力でもって、エッチング速度を増大させうるが、ウェーハの中央部分におけるプラズマ密度が、ウェーハ縁部分におけるプラズマ密度に比べて相対的に高く、選択比が低く、工程再現性が良好ではないという問題点がある。

【0008】

そのように、従来のプラズマソースの場合、ウェーハ中央部分におけるプラズマ密度が、ウェーハ縁におけるプラズマ密度に比べ、相対的に高く示されるという問題点がある。

【0009】

ウェーハ中央部分におけるプラズマ密度が、ウェーハ縁におけるプラズマ密度に比べ、相対的に高くなれば、ウェーハ縁において、均一性を確保し難くなる。従って、ウェーハ縁において、均一性を確保しうるプラズマソースの開発が必要となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、前述の問題点を解決するためのものであり、さらに詳細には、１つの平面内に形成される単位コイルを複数個積層し、該単位コイルが形成する平面と垂直な方向に延長される連結部を介し、複数個の単位コイルを連結し、チャンバ内部にプラズマを形成しうる平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースに関する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、チャンバの上部に具備され、プラズマを形成するためのプラズマソースであり、単位延長一端部から延長され、１つの平面内において、単位延長終端部に円形状で延長される単位コイルを含み、前記単位コイルは、複数個が積層され、１つの単位コイルの前記単位延長終端部から、他の１つの単位コイルの前記単位延長一端部を連結する連結部を含むことを特徴とするのである。

【0012】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの前記連結部は、前記単位コイルが形成する平面に対して垂直に延長され、複数個の前記単位コイルが形成する平面は、互いに並んだ方向に延長されうる。

【0013】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの前記連結部の長さは、５ないし１５ｍｍでもある。

【0014】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの前記単位コイルの前記単位延長一端部と前記単位延長終端部との間には、離隔距離が具備されうる。

【0015】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの前記単位コイルの直径は、チャンバ内部のベースプレートに載置されるウェーハの直径または幅より大きく、複数個の前記単位コイルが形成する平面は、前記ウェーハが載置される平面と並んだ方向でもある。

【0016】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの複数個の前記単位コイルは、前記単位延長一端部から、前記単位延長終端部に向かう方向が互いに同一である。

【0017】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの複数個の前記単位コイルは、前記単位延長一端部から前記単位延長終端部に、反時計回り方向に延長される第１単位コイルと、前記単位延長一端部から前記単位延長終端部に、時計回り方向に延長される第２単位コイルと、を含むものでもある。

【0018】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの前記第１単位コイルと前記第２単位コイルは、代わる代わる積層されうる。

【0019】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの複数個の前記第１単位コイルが積層された後、前記第２単位コイルが積層されるか、あるいは複数個の前記第２単位コイルが積層された後、前記第１単位コイルが積層されうる。

【0020】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースのチャンバ内部のベースプレートに載置されるウェーハの直径または幅より小さい直径を有する内部コイルをさらに含み、前記内部コイルは、円形状になる複数個の内部単位コイルを含み、複数個の前記内部単位コイルは、同一平面に具備されうる。

【0021】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの前記内部単位コイルは、内部単位延長一端部から円形状をなしながら、内部単位延長終端部に延長され、１つの内部単位コイルの前記内部単位延長終端部から、他の１つの内部単位コイルの前記内部単位延長一端部を連結する内部連結部をさらに含むものでもある。

【0022】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの前記内部単位コイルを連結する複数個の前記内部連結部は、互いに並んだ方向に延長されうる。

【0023】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの前記内部単位コイルの前記内部単位延長一端部と前記内部単位延長終端部との間には、内部離隔距離が具備されうる。

【0024】

前述の問題点を解決するための本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースの複数個の前記内部単位コイルは、前記内部単位延長一端部から前記内部単位延長終端部に、反時計回り方向に延長される第１内部単位コイルと、前記内部単位延長一端部から前記内部単位延長終端部に、時計回り方向に延長される第２内部単位コイルと、を含むものでもある。

【発明の効果】

【0025】

本発明は、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースに係り、ウェーハの直径または幅より大きい直径を有する単位コイルを複数個積層し、該単位コイルが形成する平面と垂直な方向に延長される連結部を介し、複数個の単位コイルを連結し、チャンバ内部にプラズマを形成することにより、ウェーハ縁におけるプラズマ密度を向上させうるという長所がある。

【0026】

また、本発明は、ウェーハの直径または幅より小さい直径を有する内部単位コイルを同一平面に複数個具備し、連結部を介し、複数個の内部単位コイルを連結し、チャンバ内部にプラズマを形成することにより、ウェーハ中心部において、プラズマ密度を微細に調節しうるという長所がある。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態により、ウェーハの直径または幅より大きい直径を有する単位コイルを複数個積層されたところを示す図である。

【0028】

【図2】本発明の実施形態により、複数個の単位コイルの延長方向が互いに同一であるように、単位コイルが形成する平面と垂直な方向に延長される連結部を介し、複数個の単位コイルを連結したところを示す図である。

【0029】

【図3】本発明の実施形態により、互いに延長方向が異なる第１単位コイルと第２単位コイルとが、代わる代わる積層されるところを示す図である。

【0030】

【図4】本発明の実施形態により、複数個の第１単位コイルが積層された後、第１単位コイルと延長方向が異なる第２単位コイルが積層されるところを示す図である。

【0031】

【図5】本発明の実施形態により、ウェーハの直径または幅より小さい直径を有する内部単位コイルが同一平面に複数個具備されたところを示す図である。

【0032】

【図6】本発明の実施形態により、同一平面に形成される複数個の内部単位コイルを、内部連結部を介して連結したところを示す図である。

【0033】

【図7】本発明の実施形態により、互いに延長方向が異なる第１内部単位コイルと第２内部単位コイルとが、代わる代わる延長されるところを示す図である。

【0034】

【図8】本発明の実施形態により、複数個の第１内部単位コイルが積層された後、第１内部単位コイルと延長方向が異なる第２内部単位コイルが延長されるところを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

本明細書は、本発明の権利範囲を明確にし、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を実施することができるように、本発明の原理を説明し、実施形態を開示する。開示された実施形態は、多様な形態に具現されうる。

【0036】

本発明の多様な実施形態で使用されうる「含む」または「含むものでもある」のような表現は、発明（disclosure）された当該の機能、動作または構成要素などの存在を示し、さらなる１以上の機能、動作または構成要素などを制限するものではない。また、本発明の多様な実施形態において、「含む」または「有する」というような用語は、明細書上に記載された特徴、数、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらの組み合わせが存在することを指定するものであり、１つ、またはそれ以上の他の特徴、数、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらの組み合わせの存在または付加の可能性を事前に排除するものではないと理解されなければならない。

【0037】

ある構成要素が他の構成要素に、「連結されて」いたり「結合されて」いたりすると言及されたときには、前述のある構成要素が、前述の他の構成要素に、直接に連結されていたり結合されていたりもするが、前述のある構成要素と、前述の他の構成要素との間に、新たな他の構成要素が存在しうると理解されなければならないのである。一方、ある構成要素が他の構成要素に、「直接連結されて」いたり「直接結合されて」いたりすると言及されたときには、前述のある構成要素と前述の他の構成要素との間に、新たな他の構成要素が存在しないと理解されなければならない。

【0038】

本明細書で使用される第１、第２のような用語は、多様な構成要素について説明するのに使用されうるが、該構成要素は、該用語によって限定されるものではない。該用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。

【0039】

本発明は、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースに係わるものであり、１つの平面内に形成される単位コイルを複数個積層し、該単位コイルが形成する平面と垂直な方向に延長される連結部を介し、複数個の単位コイルを連結し、チャンバ内部にプラズマを形成しうる平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースに係わるものである。

【0040】

本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、対称性が高く、均一なプラズマを生成するものであり、本発明の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、エッチング速度が高く、再現性と選択比とを向上させうる誘導性結合プラズマ（ＩＣＰ：inductively coupled plasma）に使用されうる。

【0041】

本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、方位角対称性にすぐれるコイルを提供しうるものであり、本発明の平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、チャンバ内部において圧力が高くなりながら、チャンバ内部のプラズマの密度を凹状に具現することができるのである。

【0042】

本発明の、平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースを介し、チャンバ内部のプラズマ密度を、チャンバ内側（中央）から、チャンバの外側（縁）に行くほど高くなるようにしながら、チャンバ内部のプラズマの密度を凹状に具現することができる。以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態による望ましい実施例について詳細に説明する。

【0043】

図１及び図２を参照すれば、本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、チャンバ１０の上部に具備されうる。前記チャンバ１０には、ウェーハ３０が載置されうるベースプレート２０が具備され、前記ベースプレート２０に、前記ウェーハ３０が載置された後、エッチング工程が進められる。

【0044】

前記ベースプレート２０には、バイアス（bias）を印加するＲＦジェネレータ（ＲＦ generator）２１が結合され、前記ＲＦジェネレータ２１を介し、エッチングの最中、プラズマにバイアスを印加しうる。

【0045】

前記ベースプレート２０は、前記チャンバ１０内部の中央部分に配され、前記ベースプレート２０が、前記チャンバ１０内部の中央部分に配されることにより、前記ウェーハ３０も、前記チャンバ１０の中央部分に配されうる。

【0046】

従来のプラズマソースは、チャンバ１０の中央部分において、プラズマ密度が高く、チャンバ１０の縁において、プラズマ密度が低いという不均一特性があった。それにより、ウェーハ３０の縁において均一性を確保し難いという問題点があった。

【0047】

本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、そのような問題点を解決するために、方位角対称性にすぐれるコイルを提供することができるものであり、本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、前記単位コイル１１０と前記連結部１２０とを含むプラズマソースを利用しうる。前記単位コイル１１０と前記連結部１２０は、前記ウェーハ３０の外側に配される外部コイル１００でもある。

【0048】

前記単位コイル１１０は、電流が通じるコイルによってもなるものであり、前記単位コイル１１０は、単位延長一端部１１１から延長され、１つの平面内において、単位延長終端部１１２に円形状で延長されるものである。前記単位コイル１１０は、１つの平面内に円形状に延長されるものであり、前記単位コイル１１０は、複数個が積層されうる。

【0049】

前記単位コイル１１０の前記単位延長一端部１１１は、１つの平面内において、前記単位コイル１１０が延長される開始地点であり、前記単位延長終端部１１２は、１つの平面内において、前記単位コイル１１０が延長される終了地点である。

【0050】

本発明の実施形態によれば、前記単位コイル１１０の前記単位延長一端部１１１と前記単位延長終端部１１２との間には、離隔距離１１３が具備されうる。

【0051】

図２を参照すれば、前記単位延長一端部１１１と前記単位延長終端部１１２は、互いに接触されずに、前記離隔距離１１３が形成されるものである。前記単位延長一端部１１１と前記単位延長終端部１１２とが互いに接触されずに、前記離隔距離１１３が形成されることにより、電流が一方向に流れうることになり、プラズマアーキング（plasma arcing）を防止しうる。

【0052】

本発明の実施形態によれば、複数個の前記単位コイル１１０に具備される前記離隔距離１１３は、互いに同一である。複数個の前記単位コイル１１０の直径は、互いに同一であり、複数個の前記単位コイル１１０において、前記単位延長一端部１１１から前記単位延長終端部１１２に延長される長さは、互いに同一である。

【0053】

そのように、複数個の前記単位コイル１１０において、前記単位延長一端部１１１から前記単位延長終端部１１２に延長される長さが互いに同一であり、前記離隔距離１１３が互いに同一であれば、複数個の前記単位コイル１１０で形成される方位角が同一になりながら、方位角が対称（azimuthal symmetry）になりうることになる。

【0054】

図２を参照すれば、前記連結部１２０は、１つの単位コイル１１０と、他の１つの単位コイル１１０とを連結しうるものであり、前記連結部１２０は、１つの単位コイル１１０の単位延長終端部１１２から、他の１つの単位コイル１１０の単位延長一端部１１１を連結するものである。

【0055】

前述のように、前記単位コイル１１０が積層されることにより、１つの単位コイル１１０の真上には、他の１つの単位コイル１１０が具備されうる。前記連結部１２０は、１つの単位コイル１１０と、前記単位コイル１１０の真上に具備された他の１つの単位コイル１１０とを連結しうるのである。

【0056】

本発明の実施形態によれば、前記連結部１２０は、前記単位コイル１１０が形成する平面に対して垂直に延長され、複数個の前記単位コイル１１０が形成する平面は、互いに並んだ方向に延長されうる。

【0057】

すなわち、図２を参照すれば、互いに並んだ方向に延長される平面を形成する複数個の前記単位コイル１１０が積層され、前記単位コイル１１０が延長される方向と垂直に延長される前記連結部１２０を介し、複数個の前記単位コイル１１０が連結されうることになる。

【0058】

本発明の実施形態によるヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、ＲＦパワージェネレータ（radio frequency power generator）１４０をさらに含むものでもある。前記ＲＦパワージェネレータ１４０を介し、前記単位コイル１１０にＲＦパワー（radio frequency power）が印加され、前記単位コイル１１０によって励起される電磁場の変化により、前記チャンバ１０にプラズマが形成されうる。

【0059】

本発明の実施形態によれば、前記連結部１２０の長さは、５ないし１５ｍｍでもある。具体的には、１つの単位コイル１１０の単位延長終端部１１２から、他の１つの単位コイル１１０の単位延長一端部１１１を連結する前記連結部１２０の長さは、５ないし１５ｍｍでもある。

【0060】

前記連結部１２０の長さが短かすぎれば（５ｍｍより短ければ）、前記単位コイル１１０間において、プラズマアーキング現象が生じ、干渉が生じうることになる。従って、前記連結部１２０の長さは、５ｍｍより長いことが望ましい。

【0061】

また、前記連結部１２０の長さが過度に長くなれば（１５ｍｍより長ければ）、前記単位コイル１１０間において、プラズマちらつき（plasma flickering）現象またはプラズマ消え（plasma-off）現象が生じる憂いがある。具体的には、前記連結部１２０の長さが過度に長くなれば、プラズマが消えながら（plasma ignition）、前記単位コイル１１０を介し、プラズマを形成することができなくなるという危険性がある。従って、前記連結部１２０の長さは、１５ｍｍより短いことが望ましい。

【0062】

本発明の実施形態によれば、前記単位コイル１１０の直径は、前記チャンバ１０内部の前記ベースプレート２０に載置されるウェーハ３０の直径または幅より大きくなりうる。

【0063】

前記単位コイル１１０は、前記ウェーハ３０の外側に配される外部コイルでもあり、前記単位コイル１１０は、前記ベースプレート２０に前記ウェーハ３０が載置されるとき、前記ウェーハ３０の外側に配されうる。そのために、前記単位コイル１１０の直径は、前記ウェーハ３０の直径または幅よりも大きいことが望ましい。

【0064】

複数個の前記単位コイル１１０が積層されながら、前記ウェーハ３０の外側に配されることにより、ウェーハ３０の縁において、プラズマの密度を向上させうることになり、それを介し、ウェーハ３０の縁において、均一性が低下されることを防止しうる。

【0065】

本発明の実施形態によれば、複数個の前記単位コイル１１０が形成する平面は、前記ウェーハ３０が載置される平面と並んだ方向でもある。前記ベースプレート２０に前記ウェーハ３０が載置されるとき、板形状になる前記ウェーハ３０が形成する平面と、前記単位コイル１１０が形成する平面は、互いに並んだ方向に延長されうる。それを介し、前記ウェーハ３０の面と平行な誘導電場が、前記単位コイル１１０を介して形成されうることになる。

【0066】

図２を参照すれば、複数個の前記単位コイル１１０は、前記単位延長一端部１１１から、前記単位延長終端部１１２に向かう方向が互いに同一である。

【0067】

複数個の前記単位コイル１１０は、前記単位延長一端部１１１から、前記単位延長終端部１１２に向かう方向が互いに同一であることにより、同一方向（時計回り方向または反時計回り方向）に、電流が流れうることになる。

【0068】

図３及び図４を参照すれば、本発明の実施形態による複数個の前記単位コイル１１０は、前記単位延長一端部１１１から、前記単位延長終端部１１２に、反時計回り方向に延長される第１単位コイル１３１と、前記単位延長一端部１１１から、前記単位延長終端部１１２に、時計回り方向に延長される第２単位コイル１３２と、を含むものでもある。

【0069】

前記第１単位コイル１３１と前記第２単位コイル１３２は、巻かれる（winding）方向が互いに反対であるものであり、前記第１単位コイル１３１と前記第２単位コイル１３２とが互いに反対方向に延長されることにより、電流の流れが互いに反対方向に形成されうることになる。ここで、前記第１単位コイル１３１と前記第２単位コイル１３２とが巻かれる方向は、電流が流れる方向でもある。

【0070】

具体的には、前記第１単位コイル１３１は、電流の流れが反時計回り方向に形成され、前記第２単位コイル１３２は、電流の流れが時計回り方向に形成されうる。

【0071】

図３を参照すれば、前記第１単位コイル１３１と前記第２単位コイル１３２は、代わる代わる積層されうる。具体的には、前記第１単位コイル１３１と前記第２単位コイル１３２は、一回ずつ代わる代わる積層され、それを介し、隣接する前記単位コイル１１０において、互いに異なる方向に電流が流れうることになる。

【0072】

また、図４を参照すれば、複数個の前記第１単位コイル１３１が積層された後、前記第２単位コイル１３２が積層されるか、あるいは複数個の前記第２単位コイル１３２が積層された後、前記第１単位コイル１３１が積層されうる。

【0073】

さらに具体的には、前記第１単位コイル１３１と前記第２単位コイル１３２は、一回ずつ代わる代わる積層されず、複数個の前記第１単位コイル１３１と複数個の前記第２単位コイル１３２とが任意順序に積層されうる。

【0074】

本発明の実施形態によれば、複数個の前記単位コイル１１０が積層される個数を調節し、互いに巻かれる方向が異なる複数個の単位コイル（前記第１単位コイル１３１及び前記第２単位コイル１３２）を使用することにより、プラズマ密度を微細に調節しうる。

【0075】

具体的に、複数個の前記単位コイル１１０において、コイルの長さｌを変化させるにより、可変のインダクタンス（inductance）Ｌを得ることができ、それを介し、インピーダンス（impedance）Ｚを変化させうる。該インピーダンスを変化させることにより、電流を変化させ、それを介し、電流密度Ｊｉを変化させることになりながら、プラズマの密度を変化させうる。

【0076】

また、互いに延長される方向が反対である前記第１単位コイル１３１と前記第２単位コイル１３２とを同時に配すれば、誘導磁場が異なり、前記ウェーハ３０の面と平行な誘導電場を変化させながら、プラズマの密度を変化させうる。

【0077】

さらに具体的には、同一長を有する複数個の前記単位コイル１１０をどの方向に巻くかということにより、前記ウェーハ３０の面と平行な誘導電場を変化させうることになり、それを介し、プラズマの密度を微細に調節しうる。

【0078】

すなわち、複数個の前記単位コイル１１０が、積層される個数により、コイルの長さｌを変化させることにより、インピーダンスＺと電流とを変化させ、プラズマの密度を調節することができ、積層される単位コイルの個数が定まりながら、一定長を有するコイルにおいて、単位コイルが巻かれる方向を調節することにより、誘導磁場を異ならせながら、前記ウェーハ３０の面と平行な誘導電場を変化させ、プラズマの密度を変化させうることになる。

【0079】

本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、内部コイル２００をさらに含むものでもある。前記内部コイル２００は、電流が通じるコイルによってなるものであり、前記ウェーハ３０の中央部分において、プラズマ密度を微細に調節するために具備されるものである。

【0080】

本発明の実施形態によれば、前記ウェーハ３０の外側には、前記外部コイル１００が具備され、前記ウェーハ３０の内側には、前記内部コイル２００が具備されうる。

【0081】

前述のように、前記外部コイル１００を介し、前記ウェーハ３０の縁におけるプラズマ密度を向上させ、前記ウェーハ３０の均一性を向上させうることになる。このとき、前記内部コイル２００を同時に使用すれば、前記ウェーハ３０の縁におけるプラズマ密度を向上させながら、前記ウェーハ３０の中央部分において、プラズマ密度を微細に調節しうる。

【0082】

図５を参照すれば、前記内部コイル２００は、前記チャンバ１０内部の前記ベースプレート２０に載置される前記ウェーハ３０の直径または幅より小さい直径を有するものであり、前記内部コイル２００は、円形状になる複数個の内部単位コイル２１０を含む。

【0083】

図６を参照すれば、複数個の前記内部単位コイル２１０は、同一平面に具備されるものでもある。具体的には、複数個の前記内部単位コイル２１０は、１層に形成されうる。

【0084】

前記内部単位コイル２１０は、内部単位延長一端部２１１から円形状をなしながら、内部単位延長終端部２１２に延長されうる。前記内部単位コイル２１０の前記内部単位延長一端部２１１は、前記内部単位コイル２１０が延長される開始時点であり、前記内部単位延長終端部２１２は、前記内部単位コイル２１０が延長される終了地点である。

【0085】

本発明の実施形態によれば、前記内部単位コイル２１０の前記内部単位延長一端部２１１と前記内部単位延長終端部２１２との間には、内部離隔距離２１３が具備されうる。

【0086】

図６を参照すれば、前記内部単位延長一端部２１１と前記内部単位延長終端部２１２は、互いに接触されずに、前記内部離隔距離２１３が形成されるものである。

【0087】

前記内部単位延長一端部２１１と前記内部単位延長終端部２１２とが互いに接触されず、前記内部離隔距離２１３が形成されることにより、電流を一方向に流しながら、プラズマアーキングを防止しうる。

【0088】

図６を参照すれば、前記内部コイル２００は、内部連結部２２０をさらに含むものでもある。前記内部連結部２２０は、１つの内部単位コイル２１０と、他の１つの内部単位コイル２１０とを連結しうるものであり、前記内部連結部２２０は、１つの内部単位コイル２１０の内部単位延長終端部２１２と、他の１つの内部単位コイル２１０の内部単位延長一端部２１１とを連結するものである。

【0089】

本発明の実施形態による前記内部コイル２００は、同一平面上に形成される複数個の前記内部単位コイル２１０を含むものでもあり、複数個の前記内部単位コイル２１０は、前記内部連結部２２０を介して連結されうる。

【0090】

本発明の実施形態によれば、複数個の前記内部単位コイル２１０は、外側に行くほどだんだんと直径が大きくなりうる。具体的には、１つの平面内に具備される複数個の前記内部単位コイル２１０の直径は、中心から外側に行くほど直径が大きくなりうる。

【0091】

ここで、複数個の前記内部単位コイル２１０を連結する複数個の前記内部連結部２２０は、互いに並んだ方向に延長されうる。図６を参照すれば、複数個の前記内部連結部２２０は、同一平面において、平行な方向に延長されうる。それを介し、複数個の前記内部単位コイル２１０で形成される方位角が互いに同一になりながら、方位角が対称（azimuthal symmetry）になりうる。

【0092】

本発明の実施形態によるヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、内部ＲＦパワージェネレータ２４０をさらに含むものでもある。前記内部ＲＦパワージェネレータ２４０を介し、前記内部単位コイル２１０にＲＦパワーが印加され、前記内部単位コイル２１０によって励起される電磁場の変化により、前記チャンバ１０にプラズマが形成されうる。

【0093】

本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、１つの平面に形成される前記単位コイル１１０が、複数個積層される前記外部コイル１００を介し、前記ウェーハ３０の縁において、プラズマ密度を向上させうることになる。

【0094】

本発明の実施形態による前記外部コイル１００は、前記ウェーハ３０の直径または幅より大きい直径を有するヘリカルコイルでもあり、前記外部コイル１００を使用することにより、前記ウェーハ３０が載置される前記チャンバ１０内部のプラズマ密度を、前記チャンバ１０内側から、前記チャンバ１０の外側に行くほど高くなるようにすることもできる。

【0095】

本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、同一平面上に、複数個の前記内部単位コイル２１０が具備される前記内部コイル２００を介し、前記チャンバ１０の中央部分（内側）において、プラズマ密度を微細に調節しうる。前記内部コイル２００は、前記ウェーハ３０の直径または幅より小さい直径を有するスパイラル（spiral）コイルでもある。

【0096】

前記外部コイル１００を介し、前記チャンバ１０内側から、前記チャンバ１０の外側に行くほどプラズマ密度を高くなるようにするとき、前記内部コイル２００を使用することにより、前記チャンバ１０の中央部分において、プラズマ密度を微細に調節しうる。

【0097】

具体的には、前記外部コイル１００を介し、前記チャンバ１０内側から、前記チャンバ１０の外側に行くほどプラズマ密度を高くなるようにするとき、前記チャンバ１０の中央部分において、プラズマ密度が低減されることを防止するために、前記内部コイル２００を使用することができるのである。それを介し、前記ウェーハ３０の中央部分と縁部分とにおいて、均一度を向上させうる。

【0098】

図６及び図７を参照すれば、本発明の実施形態による複数個の前記内部単位コイル２１０は、前記内部単位延長一端部２１１から、前記内部単位延長終端部２１２に、反時計回り方向に延長される第１内部単位コイル２３１と、前記単位延長一端部２１１から、前記単位延長終端部２１２に、時計回り方向に延長される第２内部単位コイル２３２と、を含むものでもある。

【0099】

前記第１内部単位コイル２３１と前記第２内部単位コイル２３２は、巻かれる方向が互いに反対であるものであり、前記第１内部単位コイル２３１と前記第２内部単位コイル２３２とが互いに反対方向に延長されることにより、電流の流れが、互いに反対方向に形成されうることになる。ここで、前記第１内部単位コイル２３１と前記第２内部単位コイル２３２とが巻かれる方向は、電流が流れる方向でもある。

【0100】

具体的には、前記第１内部単位コイル２３１は、電流の流れが、反時計回り方向に形成され、前記第２内部単位コイル２３２は、電流の流れが、時計回り方向に形成されうる。

【0101】

図７を参照すれば、前記第１内部単位コイル２３１と前記第２内部単位コイル２３２は、代わる代わる延長されうる。具体的には、前記第１内部単位コイル２３１と前記第２単位コイル２３２は、一回ずつ代わる代わる延長され、それを介し、隣接する前記内部単位コイル２１０において、互いに異なる方向に電流が流れうることになる。

【0102】

図８を参照すれば、また、複数個の前記第１内部単位コイル２３１が延長された後、前記第２内部単位コイル２３２が延長されるか、あるいは複数個の前記第２内部単位コイル２３２が延長された後、前記第１内部単位コイル２３１が延長されうる。

【0103】

さらに具体的には、前記第１内部単位コイル２３１と前記第２内部単位コイル２３２は、一回ずつ代わる代わる延長されず、複数個の前記第１内部単位コイル２３１と、複数個の前記第２内部単位コイル２３２とが任意順序に積層されうる。

【0104】

本発明の実施形態によれば、互いに巻かれる方向が異なる複数個の内部単位コイル（前記第１内部単位コイル２３１及び前記第２内部単位コイル２３２）を使用することにより、プラズマ密度を微細に調節しうる。

【0105】

前述の本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、次のような効果がある。

【0106】

本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、ウェーハの直径または幅より大きい直径を有する単位コイルを複数個積層し、単位コイルが形成する平面と垂直な方向に延長される連結部を介し、複数個の単位コイルを連結するものである。

【0107】

本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、ウェーハの直径または幅より大きい直径を有し、１つの平面内部に延長される単位コイルを複数個積層しながら、チャンバ内部にプラズマを形成することにより、ウェーハ縁におけるプラズマ密度を向上させうる長所がある。

【0108】

また、本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、複数個の単位コイルに流れる電流方向を同一にするか、あるいは互いに異なる方向に電流が流れる第１単位コイルと第２単位コイルとを混合して配することにより、チャンバ内部のプラズマ密度を微細に調節しうるという長所がある。

【0109】

それと共に、本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、ウェーハの直径または幅より小さい直径を有する内部単位コイルを、同一平面に複数個具備し、連結部を介し、複数個の内部単位コイルを連結し、チャンバ内部にプラズマを形成することにより、ウェーハ中心部において、プラズマ密度を微細に調節しうるという長所がある。

【0110】

本発明の実施形態による平面ヘリカルコイルを利用するプラズマソースは、誘導性結合プラズマ（ＩＣＰ）に使用されうるが、励起に限定されるものではなくて、多様な種類のプラズマに利用されうる。

【0111】

以上のように、本発明は、図面に図示された一実施形態を参照にして説明されたが、それらは、例示的なものに過ぎず、当該分野において通常の知識を有する者であるならば、それらから、多様な変形及び実施例の変形が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、添付された特許請求の範囲の技術的思想によって定められるものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】