JP4722951B2 - フェライト構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置 - Google Patents
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Description
本発明は、フェライト構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置に関し、特に内蔵型誘導結合プラズマ発生装置の線形アンテナ上にフェライト構造体をアーチ型に装着し、線形アンテナから放射状に形成されるフィールド（field）を処理基板に集中させ、前記フェライト構造体の高い透磁率（magnetic permeability）によって強い磁場が形成されるようにし、前記線形アンテナから処理基板の反対方向に形成されるフィールドによる電力損失を低減するフェライト構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置に関する。
一般的に、プラズマ（plasma）発生装置は、対向する平板型の上・下部電極の間に処理基板を配設し、キャパシタ（capacitor）特性を利用してプラズマを発生させる容量結合型プラズマ（ＣＣＰ；Capacitively Coupled Plasma）発生装置と、平板型の下部電極と対向する上部コイルにより反応チャンバ内にフィールドを誘発し、プラズマを発生させる誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ；Inductively Coupled Plasma)発生装置とに分けられる。
特に、前記誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）発生装置は、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマ発生装置やＨＷＥＰ（Helicon-Wave Excited Plasma）発生装置と比較して相対的に構造が簡単なので、大面積のプラズマを得ることができるという長所があり、広範囲に使用されており、それに関する研究も続いている。
前記誘導結合プラズマ発生装置は、下部にエッチング対象物が載置されるチャンバを中心として最上側には螺旋形のアンテナソースが大気中に露出された状態に配置されており、前記アンテナソースとチャンバとの間にこれらを絶縁させ、且つ真空が維持される誘電体（dielectric）物質が位置する。
しかし、このような螺旋形のアンテナソースは、エッチング対象物が大面積化されるにつれて、様々な問題点を引き起こす。
すなわち、エッチング対象物に対応してチャンバが大面積化されるにつれて、アンテナソースとチャンバとの間の真空を維持させる誘電体物質の大きさと厚さが非常に大きくなるようになる。これにより、誘導結合プラズマ発生装置の製造コストが上昇し、アンテナとプラズマとの距離が遠くなるので、効率性が低下するという問題点をもたらす。
また、反応チャンバの大面積化に伴って、アンテナソースの長さも一緒に長くなるようになり、長さが長くなるにつれて、アンテナの抵抗による印加電力損失とプラズマの不均一度が増大することによって、エッチング率が低下するという問題点をもたらす。
さらに、印加電力として１３．５６ＭＨｚパワーサプライ（power supply）を使用する場合、半波長長さに該当するソースで定在波効果（standing wave effect：振幅と振動数が同じ２つの波動が互いに反対方向に進行して重畳されて現われる形状を見れば、まるで波動が停止している如く見える）の問題点が惹起され、これ以上の大面積化が不可能になった。
一方、前述したような問題点を解決するために、本出願人は、特許文献１の大韓民国特許出願第２００３−２８８４９号の“大面積処理用内蔵型線形アンテナを備える誘導結合プラズマ処理処置”と、特許文献２の大韓民国特許出願第２００４−１７２２７号の“磁場を利用した超大面積プラズマ発生装置”を出願したことがある。以下、前記構成を簡略に紹介する。
まず、図１ａに示されたように、特許文献１の大韓民国特許出願第２００３−２８８４９号に記載の大面積処理用内蔵型線形アンテナを備える誘導結合プラズマ処理処置は、反応チャンバ１と、誘導電力が印加され、前記反応チャンバ１の内側上部で水平に互いに一定の間隔を置いて線形的に配置され、反応チャンバ１の外部には、露出された部分の互いに隣接する一側同士接続して１つの屈折された形態で構成された線形アンテナ２と、前記線形アンテナ２から発生する電場と交差する磁場を発生させて電子が螺旋運動するように前記アンテナ２に隣接して配置した少なくとも１つ以上の磁性体３とを含んで構成されている。
この時、前記線形アンテナ２と磁性体３がプラズマに直接露出されることを防止するために、各々石英（quartz）からなる保護管４、５によって取り囲まれており、反応チャンバ１内部の下側に処理基板が配設されるステージ６が設けられる。
次に、図１ｂに示されたように、大韓民国特許出願第２００４−１７２２７号に記載の磁場を利用した超大面積プラズマ発生装置は、エッチング基板が装着されるステージ７が備えられる反応チャンバ８と、多数個のアンテナロッド９、１０が互いに並列に行き違うように配列されるアンテナソース１１とで構成されたプラズマ発生装置において、前記各々のアンテナロッド９、１０は、上部に複数の磁性体１２が備えられていることを特徴とする。この場合、アンテナロッド９、１０と磁性体１２は、プラズマに直接露出されることを防止するために、石英からなる保護管１３、１４によって取り囲まれている。前記アンテナソース１１各々の一側は、ＲＦ電源供給部１５に連結され、他側は接地される。
しかし、前記文献に開示された技術においては、線形アンテナから放射状にフィールドが形成され、プラズマが処理基板に集中されずに、前記処理基板を外れた領域までプラズマが励起され、電力損失が多いという問題があった。
また、不要な部分までプラズマが励起されるので、処理基板に集中されるプラズマの密度が相対的に低くて、半導体製造工程にかかる時間が増加するという問題もあった。
また、線形アンテナの各々で形成されるフィールドが相対的に均一でない場合、これを補正することが容易でなく、反応チャンバの内部で均一なプラズマを生成しにくいという問題もあった。
本発明の目的は、前述したような問題点を解決するためになされたもので、内蔵型誘導結合プラズマ発生装置の線形アンテナ上にフェライト構造体をアーチ型に装着し、線形アンテナから放射状に形成されるフィールドを処理基板に集中させることができるフェライト（ferrite）構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、大きい透磁率（magnetic permeability）を有し、外部磁場の中で前記磁場と同じ方向に強く磁化されるフェライト構造体を利用して強い磁場が形成されるようにし、前記線形アンテナから処理基板の反対方向に形成されるフィールドによる電力損失を低減することができるフェライト構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、大面積の高密度プラズマ工程のために内蔵型線形アンテナ上にアーチ型フェライト構造体を設置し、プラズマの密度と均一度を高めることができるフェライト構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、アーチ型フェライト構造体を線形アンテナ上に装着し、半導体製造工程の効率性及び収率を向上させることができるフェライト構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置を提供することにある。
本発明の上記及びその他の目的と新しい特徴は、発明の詳細な説明及び添付の図面によってさらに明確になるだろう。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るフェライト構造体を備えるプラズマソースは、線形の第１アンテナ及び第２アンテナ各々の一側を連結してループ型に形成された１つの線形アンテナと、前記線形アンテナの第１アンテナ及び第２アンテナ各々の上に位置し、前記アンテナから放射状に形成されたフィールド（field）を一方向に集中させるフェライト（ferrite）構造体と、を含むことを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースは、前記フェライト構造体が、アーチ型（arch type）に形成されることを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースは、前記フェライト構造体が、多数個からなり、前記各々のフェライト構造体の間にテフロン（teflon）が介在されることを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースは、前記多数個のフェライト構造体が、互いに異なる大きさまたは厚さで形成されることを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースは、前記テフロンが、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）、ＰＦＡ（Perfluoroalkoxy）、ＦＥＰ（Fluoroethylenepropylene）及びＰＶＤＦ（Poly vinylidene fluoride）の中から選択されるいずれか１つの物質で構成されることを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースは、前記線形アンテナが、石英（quartz）からなる誘導コイル保護管の内部に挿入されることを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースは、前記線形アンテナが、銅、ステンレススチール、銀及びアルミニウムの中から選択されるいずれか１つの物質からなることを特徴とする。
本発明の他の態様に係るフェライト構造体を備えるプラズマソースを採用するプラズマ発生装置は、プラズマが生成される空間である反応チャンバと、前記反応チャンバの内側上部で前記反応チャンバを貫通して互いに一定の間隔で配置され、前記反応チャンバの外部に露出され、互いに隣接する線形の第１アンテナ及び第２アンテナの一側を連結してループ型に形成された少なくとも１つの線形アンテナと、を含むプラズマ発生装置において、前記線形アンテナの一側に電気的に連結される電源供給部と、前記反応チャンバの内側に形成される前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ各々の上に位置し、前記線形アンテナから放射状に形成されるフィールド（field）を前記反応チャンバの内部に配設された処理基板方向に集中させるフェライト構造体と、をさらに含むことを特徴とする。
本発明のさらに他の態様に係るフェライト構造体を備えるプラズマソースを採用するプラズマ発生装置は、プラズマが生成される空間が形成された反応チャンバと
前記反応チャンバの内側上部で前記反応チャンバを貫通して互いに一定の間隔で配置される第１及び第２の線形アンテナと、を含み、前記第１の線形アンテナは、前記反応チャンバの外部に露出され、互いに隣接する線形の第１アンテナ及び第２アンテナを備え、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、一側を連結してループ型に形成され、前記第２の線形アンテナは、前記第１及び第２のアンテナの間毎に互い一定の間隔で配置される第３及び第４のアンテナを含むプラズマ発生装置において、前記第１及び第２線形アンテナの一側に各々電気的に接続される電源供給部と、前記反応チャンバの内側に形成される前記アンテナ各々の上に位置し、前記線形アンテナから放射状に形成されるフィールド（field）を前記反応チャンバの内部に配設された処理基板方向に集中させるフェライト構造体と、を含むことを特徴とする。
前記反応チャンバの内側上部で前記反応チャンバを貫通して互いに一定の間隔で配置される第１及び第２の線形アンテナと、を含み、前記第１の線形アンテナは、前記反応チャンバの外部に露出され、互いに隣接する線形の第１アンテナ及び第２アンテナを備え、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、一側を連結してループ型に形成され、前記第２の線形アンテナは、前記第１及び第２のアンテナの間毎に互い一定の間隔で配置される第３及び第４のアンテナを含むプラズマ発生装置において、前記第１及び第２線形アンテナの一側に各々電気的に接続される電源供給部と、前記反応チャンバの内側に形成される前記アンテナ各々の上に位置し、前記線形アンテナから放射状に形成されるフィールド（field）を前記反応チャンバの内部に配設された処理基板方向に集中させるフェライト構造体と、を含むことを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースを採用するプラズマ発生装置は、前記フェライト構造体が、アーチ型（arch type）に形成されることを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースを採用するプラズマ発生装置は、前記フェライト構造体が、多数個からなり、前記各々のフェライト構造体の間にテフロンが介在されることを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースを採用するプラズマ発生装置は、前記多数個のフェライト構造体が、互いに異なる大きさまたは厚さで形成されることを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースを採用するプラズマ発生装置は、前記テフロンが、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）、ＰＦＡ（Perfluoroalkoxy）、ＦＥＰ（Fluoroethylenepropylene）及びＰＶＤＦ（Poly vinylidene fluoride）中から選択されたいずれか１つの物質で構成されることを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースを採用するプラズマ発生装置は、前記電源供給部が、１００ＫＨｚ乃至３０ＭＨｚの範囲の周波数で駆動されることを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースを採用するプラズマ発生装置は、前記線形アンテナ各々の他側が、接地されることを特徴とする。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソースを採用するプラズマ発生装置は、前記線形アンテナの各々に連結される電源供給部は、前記反応チャンバの内部のプラズマ密度を均一にするように、互いに独立的に制御されることを特徴とする。
前述したように、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置によれば、内蔵型誘導結合プラズマ発生装置の線形アンテナ上にフェライト構造体をアーチ型に装着し、線形アンテナから放射状に形成されるフィールドを処理基板に集中させることができるという効果が得られる。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置によれば、大きい透磁率（magnetic permeability）を有し、外部磁場の中で前記磁場と同じ方向に強く磁化されるフェライト構造体を利用して強い磁場が形成されるようにし、前記線形アンテナから処理基板の反対方向に形成されるフィールドによる電力損失を低減することができるという効果も得られる。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置によれば、大面積の高密度プラズマ工程のために内蔵型線形アンテナ上にアーチ型フェライト構造体を設置し、プラズマの密度と均一度を高めることができるという効果も得られる。
また、本発明によるフェライト構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置によれば、アーチ型フェライト構造体を線形アンテナ上に装着し、半導体製造工程の効率性及び収率を向上させることができるという効果も得られる。
以下、本発明の構成を図面を参照して詳細に説明する。
また、本発明の説明においては、同一部分は同一符号を付け、その繰り返し説明は省略する。
また、本発明の説明においては、同一部分は同一符号を付け、その繰り返し説明は省略する。
図２は、本発明の第１実施例に係るフェライト構造体を備えるプラズマソースを示す斜視図であり、図３は、本発明の第２実施例に係るフェライト構造体を備えるプラズマソースを示す斜視図である。
図２に示されたように、本発明の第１実施例に係るプラズマソース１００は、線形アンテナ２１と、前記線形アンテナ２１上に形成されるフェライト構造体２３ａとを含んで構成される。
前記線形アンテナ２１は、線形の第１アンテナ２５及び第２アンテナ２７各々の一側を連結してループ型（loop type）に形成される。前記線形アンテナ２１は、石英（quartz）からなる誘導コイル保護管２９の内部に挿入されている。前記線形アンテナ２１は、例えば、銅、ステンレススチール、銀及びアルミニウムの中から選択されるいずれか１つの物質からなることができる。
前記フェライト構造体２３ａは、アンテナ２５、２７各々の上にアーチ型（arch type）に形成され、前記アンテナ２５、２７から放射状に形成されるフィールドを一方向に集中させる役目を行う。言い換えれば、前記フェライト構造体２３ａは、線形アンテナ２１から放射状に形成されるフィールドをフェライト構造体２３ａが形成されていない線形アンテナ２１の表面から外側に形成されるようにする。
これとは異なって、前記フェライト構造体２３ａは、アンテナ２５、２７を全て覆う板状(planar type)に製作されるか、又は、フィールドを処理基板方向に集中させることができる多様な形態に製作されることができる。この場合、前記フェライト構造体２３ａは、プラズマの均一度及びプラズマ特性を調節するために面積を調節することができ、前記アンテナ２５、２７上でプラズマの均一度及びフィールドの方向を変えるように角度を調節することができるように設置される。
また、前記フェライト構造体２３ａは、大きい透磁率（magnetic permeability）を有するフェリ磁性体（ferrimagnetic substance）の一種であって、外部磁場の中で前記磁場と同じ方向に強く磁化される特性を有する。したがって、前記フェライト構造体２３ａを備えるプラズマソース１００は、従来のプラズマソースに比べて相対的に強い磁場を形成し、高いプラズマ密度を具現することができる。
図３に示されたように、本発明の第２実施例に係るプラズマソース１０１は、第１アンテナ２５と、第２アンテナ２７各々の上に形成される複数のフェライト構造体２３ｂとを含む。
前記複数のフェライト構造体２３ｂは、第１実施例に係るプラズマソース１００に比べて局所的に設置され、プラズマの均一度を調節するために互いに異なる大きさや厚さで設置される。また、前記複数の互いに隣接するフェライト構造体２３ｂの間にテフロン（teflon）３１を含む絶縁物質を介在してプラズマの均一度を調節することができる。この場合、前記テフロン３１は、ＰＦＡ（Perfluoroalkoxy）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）、ＰＶＤＦ（Poly vinylidene fluoride）及びＦＥＰ（Fluoroethylenepropylene）の中から選択されるいずれか１つの物質で構成されて介在される。
結果的に、前記プラズマソース１０１は、第１実施例に係るプラズマソース１００に比べて装着が容易であり、複数のフェライト構造体２３ｂの一部を脱着することによって、アンテナ２５、２７で生成されるプラズマが均一になるように制御することができる。
本実施例において、プラズマソース１００、１０１は、ループ型だけを言及したが、必要に応じて線形に製作されることができ、櫛歯形状（comb type）に製作されることもできる。また、前記フェライト構造体２３ａ、２３ｂは、その製造工程によって螺旋形（spiral type）の線形アンテナ上にも装着されることができる。また、前記フェライト構造体２３ｂは、アンテナ２５、２７を全て覆う板状に製作されるとかフィールドを処理基板方向に集中させることができる多様な形態に製作されることができる。
次に、図４乃至図８を参照して本発明の実施例によるプラズマ発生装置を詳細に説明する。
図４は、本発明の第１実施例に係るプラズマソースを装着したプラズマ発生装置を概略的に示す斜視図であり、図５は、図４の切断線Ａ−Ａ′に沿う断面図である。
図４及び図５に示されたように、プラズマが生成される空間が形成された反応チャンバ４１内部の下側にプラズマエッチング工程または蒸着工程を行う処理基板を装着することができるステージ４３が設置される。この場合、前記処理基板は、半導体素子を製造するための３００ｍｍ以上のウェーハまたは平板型ディスプレイを製造するための基板であることができる。前記反応チャンバ４１の底部または側壁の一部に真空ポンプ（図示せず）と連結される排気ラインが形成される。
前記ステージ４３は、上下に駆動するように設置され、静電チャックの形態で構成されることができる。前記ステージ４３にバイアス電力を印加できるようにバイアス電力部が連結され、バイアス電圧を測定できるバイアス電圧測定手段（図示せず）がさらに設置される。
一方、前記反応チャンバ４１の内側上部に複数の線形アンテナ２１が前記反応チャンバ４１を貫通して装着され、両端部が反応チャンバ４１の側面から外部に露出されている。前記線形アンテナ２１の各々は、線形の第１アンテナ２５及び第２アンテナ２７が前記反応チャンバ４１の外側で互いに直列に連結され、ループ型に曲げられている。
前記アンテナ２５、２７の各々は、誘導コイル保護管２９の内部に挿入された構造で形成されており、反応チャンバ４１内部の上側で線形を維持する。前記線形アンテナ２１の一端部は、誘導放電のために電源供給部４７に連結され、前記電源供給部４７に連結されていない他端部は接地されている。前記電源供給部４７は、１００ＫＨｚ乃至３０ＭＨｚの周波数範囲内で駆動される。
前記電源供給部４７が３０ＭＨｚの周波数より低い周波数領域、例えば、４ＭＨｚまたは２ＭＨｚで駆動される場合に、周波数に依存かる線形アンテナ２１のインピーダンス及び電流分布特性が向上し、プラズマソース１００で発生する発熱量が減少し、生成されたプラズマで吸収されたパワー特性が向上する。
前記線形アンテナ２１は、例えば、銅、ステンレススチール、銀及びアルミニウムの中から選択されるいずれか１つの物質で形成され、前記誘導コイル保護管２９は、スパッタリング（sputtering）に強く耐えることができる石英からなることができる。
前記アンテナ２５、２７各々の上にフェライト構造体２３ａが形成されている。前記フェライト構造体２３ａは、アーチ型に形成され、前記アンテナ２５、２７から放射状に形成されるフィールドをステージ４３上に装着された処理基板の方向に集中させる。
これとは異なって、前記フェライト構造体２３ａは、アンテナ２５、２７を全て覆う板状に製作されることもできる。この場合、前記板状のフェライト構造体２３ａは、プラズマの均一度及びプラズマ特性を調節するために面積を調節することができ、前記アンテナ２５、２７上でプラズマの均一度及びフィールドの方向を変えるように角度を調節することができるように設置される。
したがって、前記フェライト構造体２３ａを備えるプラズマソース１００は、フェライトの透磁率が大きいため、従来のプラズマソースに比べて相対的に強い磁場を形成し、高いプラズマ密度及び均一度を具現することができ、プラズマソース１００は、処理基板の反対方向に形成されるフィールドにより発生する電力損失を低減する。その結果、処理基板に適用されるエッチング工程または蒸着工程の効率を高め、半導体素子製造の収率（yield）を向上させる。
本実施例において、反応チャンバ４１を直方体の形状で構成し、プラズマソース１００は、４つのループが互いに独立的に形成されており、同じ大きさで形成されるが、必要に応じて両端部に位置するループは、内側に位置するループと異なる大きさを有するように構成されることができる。反応チャンバ４１の両方端に位置するループの大きさを調節することによって、反応チャンバ４１内でプラズマの密度及び均一度を制御することができる。結果的に、ループの個数または大きさを調節することによって、今後の極超大面積プラズマ発生装置で生成されるプラズマの密度及び均一度を適切に制御することができる。
一方、反応チャンバ４１の下部にプラズマの密度及び均一度を測定するための計測装置４９、例えば、ラングミュアプルブ（Langmuir probe）が設置される。これにより、イオン飽和電流（ion saturation current）及び電子（electron）の量を測定することができ、プラズマの密度と均一度を測定することができる。
図６は、本発明の第２実施例に係るプラズマソースを装着したプラズマ発生装置を概略的に示す斜視図である。
図６に示されたように、第１及び第２アンテナ２５、２７各々の上に複数のフェライト構造体２３ｂが設置されている。前記複数のフェライト構造体２３ｂは、第１実施例に係るプラズマソース１００に比べて局所的に設置され、前記複数の互いに隣接するフェライト構造体２３ｂの間にテフロン３１が介在されている。
前記プラズマソース１０１は、装着が相対的に容易であり、複数のフェライト構造体２３ｂの一部を脱着することによって、アンテナ２５、２７で生成されるプラズマが均一になるように制御することができる。他の構成要素に関する説明は、第１実施例に係るプラズマソースと同様なので省略する。
図７及び図８は、各々本発明の第１実施例及び第２実施例に係るプラズマソースを装着した他のプラズマ発生装置を概略的に示す斜視図である。
図７及び図８に示されたように、他のプラズマ発生装置は、プラズマが生成される空間が形成された反応チャンバ４１の内側上部で前記反応チャンバ４１を貫通して互いに一定の間隔で配置され、前記反応チャンバ４１の外部に露出され、互いに隣接する線形の第１アンテナ２５及び第２アンテナ２７の一側を接続させ、一端に電源供給部４７が電気的に接続された少なくとも１つの第１線形アンテナ２１と前記アンテナ２５、２７との間毎に他のアンテナ５１を互いに一定の間隔で配置し、前記他のアンテナ５１各々の一側を１つに連結した第２線形アンテナ５３を備える。前記他のアンテナ５１は、各々必要に応じて第３、第４及び第５のアンテナなどとして呼ばれることができる。
前記第２線形アンテナ５３の一側に電源供給部５５を接続し、前記反応チャンバ４１の内側に形成されたアンテナ２５、２７、５１各々の上に位置し、前記線形アンテナ２５、２７、５１から外側に向かって放射状に形成されたフィールドを反応チャンバ４１の内部に配設された処理基板方向に集中させる１つまたは２つ以上のフェライト構造体２３ａ、２３ｂが位置している。
上記のような櫛歯形状のプラズマソースも、前述したループ型と同様に、電源供給部で供給されたＲＦパワーが通過する経路を効果的に低減し、定在波効果を完全に排除させることができ、フェライト構造体を利用することによって、電力損失を防止し、生成されたプラズマの密度及び均一度を高める。
以上、本発明を前記実施例によって具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるのではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変更可能であることは勿論である。例えば、本実施例においてフェライト構造体は、内蔵型誘導結合プラズマＩＣＰ発生装置に適用されるアンテナ上に装着されるものとして説明した。しかし、前記フェライト構造体は、外装型誘導結合プラズマ発生装置、または誘導結合型ＩＣＰと容量結合型プラズマＣＣＰが混合されたプラズマ発生装置のアンテナ上にも幅広く適用されることができる。
本発明は、フェライト構造体を備えるプラズマソース及びこれを採用するプラズマ発生装置に関する。前記プラズマソースは、線形アンテナ上に形成されたフェライト構造体を含んで構成され、前記プラズマソースを採用するプラズマ発生装置は、内蔵型ＩＣＰソースを利用したもので、３００ｍｍ以上のウェーハをエッチングするか蒸着し、半導体素子の製造工程または次世代平板型ディスプレイを製造する工程に応用されることができる。また、前記フェライト構造体は、外装型誘導結合プラズマ発生装置、または誘導結合と容量結合型プラズマＣＣＰが混合されたプラズマ発生装置のアンテナ上にも幅広く適用されることができる。
２１、５３ 線形アンテナ
２３ａ、２３ｂ フェライト構造体
２５、２７、５１ アンテナ
２９ 誘導コイル保護管
３１ テフロン
４１ 反応チャンバ
４３ ステージ
４７、５５ 電源供給部
１００、１０１ プラズマソース
２３ａ、２３ｂ フェライト構造体
２５、２７、５１ アンテナ
２９ 誘導コイル保護管
３１ テフロン
４１ 反応チャンバ
４３ ステージ
４７、５５ 電源供給部
１００、１０１ プラズマソース
Claims (14)
- 線形の第１アンテナ及び第２アンテナ各々の一側を連結してループ型に形成された１つの線形アンテナと、
前記線形アンテナの第１アンテナ及び第２アンテナ各々の上に位置する、アーチ型（arch type）に形成されたフェライト（ferrite）構造体であって、前記アンテナから放射状に形成されたフィールド（field）を、前記フェライト構造体が形成されていない方向に集中させるフェライト構造体と、を含み、
前記フェライト構造体は、多数個からなり、前記各々のフェライト構造体の間にテフロン（teflon）が介在され、
前記多数個のフェライト構造体は、互いに異なる大きさまたは厚さで形成されることを特徴とするプラズマソース。 - 前記テフロンは、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）、ＰＦＡ（Perfluoroalkoxy）、ＦＥＰ（Fluoroethylenepropylene）及びＰＶＤＦ（Poly vinylidene fluoride）の中から選択されるいずれか１つの物質で構成されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマソース。
- 前記線形アンテナは、石英（quartz）からなる誘導コイル保護管の内部に挿入されることを特徴とする請求項２に記載のプラズマソース。
- 前記線形アンテナは、銅、ステンレススチール、銀及びアルミニウムの中から選択されるいずれか１つの物質からなることを特徴とする請求項３に記載のプラズマソース。
- プラズマが生成される空間である反応チャンバと
前記反応チャンバの内側上部で前記反応チャンバを貫通して互いに一定の間隔で配置され、前記反応チャンバの外部に露出され、互いに隣接する線形の第１アンテナ及び第２アンテナの一側を連結してループ型に形成された少なくとも１つの線形アンテナと、を含むプラズマ発生装置において、
前記線形アンテナの一側に電気的に連結される電源供給部と、
前記反応チャンバの内側に形成される前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ各々の上に位置し、前記線形アンテナから放射状に形成されるフィールド（field）を前記反応チャンバの内部に配設された処理基板方向に集中させるフェライト構造体と、をさらに含み、
前記フェライト構造体は、アーチ型（arch type）に形成され、
前記フェライト構造体は、多数個からなり、前記各々のフェライト構造体の間にテフロンが介在され、
前記多数個のフェライト構造体は、互いに異なる大きさまたは厚さで形成されること
を特徴とするプラズマ発生装置。 - 前記テフロンは、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）、ＰＦＡ（Perfluoroalkoxy）、ＦＥＰ（Fluoroethylenepropylene）及びＰＶＤＦ（Poly vinylidene fluoride）中から選択されたいずれか１つの物質で構成されることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ発生装置。
- 前記電源供給部は、１００ＫＨｚ乃至３０ＭＨｚの範囲の周波数で駆動されることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ発生装置。
- 前記線形アンテナ各々の他側は、接地されることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ発生装置。
- 前記線形アンテナの各々に連結される電源供給部は、前記反応チャンバの内部のプラズマ密度を均一にするように、互いに独立的に制御されることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ発生装置。
- プラズマが生成される空間が形成された反応チャンバと
前記反応チャンバの内側上部で前記反応チャンバを貫通して互いに一定の間隔で配置される第１及び第２の線形アンテナと、を含み、
前記第１の線形アンテナは、前記反応チャンバの外部に露出され、互いに隣接する線形の第１アンテナ及び第２アンテナを備え、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、一側を連結してループ型に形成され、前記第２の線形アンテナは、前記第１及び第２のアンテナの間毎に互い一定の間隔で配置される第３及び第４のアンテナを含むプラズマ発生装置において、
前記第１及び第２線形アンテナの一側に各々電気的に接続される電源供給部と、
前記反応チャンバの内側に形成される前記アンテナ各々の上に位置し、前記線形アンテナから放射状に形成されるフィールド（field）を前記反応チャンバの内部に配設された処理基板方向に集中させるフェライト構造体と、を含み、
前記フェライト構造体は、アーチ型（arch type）に形成され、
前記フェライト構造体は、多数個からなり、前記各々のフェライト構造体の間にテフロンが介在され、
前記多数個のフェライト構造体は、互いに異なる大きさまたは厚さで形成される
ことを特徴とするプラズマ発生装置。 - 前記テフロンは、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）、ＰＦＡ（Perfluoroalkoxy）、ＦＥＰ（Fluoroethylenepropylene）及びＰＶＤＦ（Poly vinylidene fluoride）中から選択されたいずれか１つの物質で構成されることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ発生装置。
- 前記電源供給部は、１００ＫＨｚ乃至３０ＭＨｚの範囲の周波数で駆動されることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ発生装置。
- 前記線形アンテナ各々の他側は、接地されることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ発生装置。
- 前記線形アンテナの各々に連結される電源供給部は、前記反応チャンバの内部のプラズマ密度を均一にするように、互いに独立的に制御されることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ発生装置。
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