KR100551138B1 - 균일한 플라즈마 발생을 위한 적응형 플라즈마 소스 - Google Patents

균일한 플라즈마 발생을 위한 적응형 플라즈마 소스 Download PDF

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    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Abstract

본 발명의 적응형 플라즈마 소스는, 플라즈마가 형성될 반응공간을 갖는 반응챔버 상부에 배치되어 외부의 고주파 전원으로부터의 고주파전력을 인가받아 상기 반응공간 내에 전기장을 형성시키는 적응형 플라즈마 소스에 관한 것이다. 이 적응형 플라즈마 소스는, 고주파전원과 연결되며 반응챔버 상부의 중심부에 배치되는 도전성의 부싱과, 부싱으로부터 분지되어 부싱 둘레를 나선형으로 감는 형상으로 배치되는 적어도 m개(m은 2 이상의 정수)의 단위코일들을 포함하여 구성된다. 특히 각 단위코일은 b/m회(b는 m보다 큰 정수)의 회전수를 갖는다.

Description

균일한 플라즈마 발생을 위한 적응형 플라즈마 소스{Adaptively plasma source for generating uniform plasma}
도 1은 일반적인 플라즈마 반응챔버 내의 위치에 따른 플라즈마 밀도 분포와 CD 변화율의 분포를 각각 나타내 보인 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 적응형 플라즈마 소스를 채용한 플라즈마 반응챔버의 일 예를 나타내 보인 단면도이다.
도 3은 도 2의 적응형 플라즈마 소스를 나타내 보인 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 8은 도 7의 적응형 플라즈마 코일의 인덕턴스성분을 등가적으로 나타내 보인 회로도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 각진 형상을 갖는 적응형 플라즈마 소스를 나타내 보인 도면들이다.
본 발명은 플라즈마를 이용한 반도체 등의 처리에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 반응챔버 내의 균일한 플라즈마 발생을 위한 적응형 플라즈마 소스에 관한 것이다.
초고집적(ULSI; Ultra-Large Scale Integrate) 회로소자들의 제조기술은 지난 20여년 간 눈부신 발전을 거듭하였다. 이는 극한의 기술이 요구되는 공정기술들을 뒷받침할 수 있는 반도체제조설비들이 뒷받침되었기 때문에 가능한 것이었다. 이들 반도체제조설비들 중 하나인 플라즈마 반응챔버는, 주로 사용되던 식각(etching)공정 이외에도 데포지션(deposition)공정 등에서도 사용되는 등 그 적용 범위를 점점 넓여가고 있다.
플라즈마 반응챔버는, 그 내부에 플라즈마를 형성시키고, 이 플라즈마를 이용하여 식각, 데포지션 등의 공정들을 수행하기 위한 설비이다. 이와 같은 플라즈마 반응챔버는, 플라즈마 발생소스에 따라 전자 사이클로트론 공진(ECR; Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 소스, 헬리콘파 여기 플라즈마(HWEP; Helicon-Wave Excited Plasma) 소스, 용량성 결합 플라즈마(CCP; Capacitively Coupled Plasma) 소스, 유도성 결합 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 소스 등 여러가지 형태로 분류된다. 이 중 ICP 소스는, 유도코일에 RF(Radio Frequency) 전력을 공급하여 자기장을 발생시키고, 이 발생된 자기장에 의해 유도된 전기장에 의하여 챔버 내부 중심에 전자를 가두어 낮은 압력에서도 고밀도 플라즈마를 생성시킨다. 이러한 ICP 소스는, ECR 플라즈마 소스나 HWEP 소스와 비교하여 구조적인 면에서 간단하고, 또한 대면적의 플라즈마를 상대적으로 용이하게 얻을 수 있다는 장점으로 인하여 널리 사용되고 있다.
ICP 소스를 채택하고 있는 플라즈마 챔버에 있어서, 공진회로의 인덕터(inductor)를 구성하는 코일에는 큰 RF 전류가 흐르게 되는데, 이 RF 전류량은 챔버 내부에 생성되는 플라즈마의 분포에 큰 영향을 끼친다. 일반적으로 인덕터를 구성하는 코일 내부에는 자체 저항을 포함하고 있다는 사실은 잘 알려져 있는 사실이다. 따라서 코일 내부를 따라 전류가 흐를 때, 코일을 따라 진행할수록 자체 저항에 의해 에너지 소모가 발생하여 열로 변환되게 되고, 그 결과 코일 내부를 흐르는 전류량은 점점 감소될 수 있다. 이와 같이 코일 내부를 흐르는 전류량이 불균일하게 되면, 챔버 내부에 생성되는 플라즈마 분포도 또한 불균일해질 수 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 챔버에서의 플라즈마 밀도(ni)와 CD(Critical Dimension)의 변화율(이하 △CD)(본 명세서에서 △CD는 공정이 이루어지기 전의 예상 CD와 공정이 이루어진 후의 결과 CD의 차로 정의한다)의 분포를 각각 나타낸 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 밀도(ni)를 나타낸 곡선(12)을 관찰하면, 웨이퍼 중심에서 플라즈마 밀도(ni)가 가장 높은 반면에 웨이퍼 가장자리로 갈수록 플라즈마 밀도(ni)가 감소한다는 것을 알 수 있다. 또한 △CD를 나타낸 곡선(14)을 관찰하면, 상기와 같은 방식으로 플라즈마 밀도(ni)가 불균일해짐에 따라, △CD도 또한 웨이퍼 중심으로부터 웨이퍼 가장자리로 갈수록 증가한다는 사실을 쉽게 알 수 있다.
지금까지는 이와 같은 플라즈마 불균일에 의해 발생하는 문제를 주로 공정적인 측면에서 해결하고자 하였다. 그러나 리소그라피 공정의 한계 등의 요인들로 인하여 공정적으로 상기와 같은 문제들을 해결하는데는 한계가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 플라즈마 반응챔버의 내부에서 균일한 플라즈마가 발생되도록 하는 적응형 플라즈마 소스를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스는, 플라즈마가 형성될 반응공간을 갖는 반응챔버 상부에 배치되어 외부의 고주파 전원으로부터의 고주파전력을 인가받아 상기 반응공간 내에 전기장을 형성시키는 적응형 플라즈마 소스에 있어서, 상기 고주파전원과 연결되며 상기 반응챔버 상부의 중심부에 배치되는 도전성의 부싱; 및 상기 부싱으로부터 분지되어 상기 부싱 둘레를 나선형으로 감는 형상으로 배치되며, m개의 개수를 갖고(m은 2 이상의 정수), 각각이 상기 부싱의 상호 대칭이 되는 위치로부터 분지되어 상기 부싱 둘레를 나선형으로 감는 형상으로 배치되며, 각각이 b/m회(b는 m보다 큰 정수)의 회전수를 동일하게 갖는 단위코일들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 부싱은 일정한 직경을 갖는 원형의 형상을 가지며, 상기 단위코일들은 상기 부싱의 가장자리에서 상호 대칭이 되는 위치에서 각각 분지되는 것이 바람직하다.
상기 부싱은 다각형 형상을 가지며, 상기 단위코일들도 상기 부싱과 동일한 다각형 형상을 이루면서 상기 부싱 둘레를 나선형으로 감도록 배치되는 것이 바람직하다.
이 경우 상기 부싱 및 단위코일은 사각 형상인 것이 바람직하다. 또는 상기 부싱 및 단위코일은 육각 형상일 수도 있다.
상기 부싱은 상기 반응챔버의 상부에 배치된 상기 단위코일과 동일 평면상에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 부싱은 상기 반응챔버의 상부에 배치된 상기 단위코일이 위치한 제1 평면상보다 더 높은 제2 평면상에 배치되는 것이 바람직하다.
이 경우 상기 단위코일은, 상기 제2 평면상에 배치되는 상기 부싱으로부터 분지되어 수직 방향으로 상기 제1 평면상까지 연장된 후에 상기 제1 평면상에서 나선형으로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스는, 플라즈마가 형성될 반응공간을 갖는 반응챔버 상부에 배치되어 외부의 고주파 전원으로부터의 고주파전력을 인가받아 상기 반응공간 내에 전기장을 형성시키는 적응형 플라즈마 소스에 있어서, 상기 반응챔버 상부의 제1 평면상에서 상기 반응챔버 상부의 중심부에 배치되는 도전성의 제1 부싱; m1개의 개수를 갖고(m1은 2 이상의 정수), 각각이 상기 제1 평면상에서 상기 제1 부싱의 상호 대칭이 되는 위치로부터 분지되어 상기 제1 부싱 둘레를 나선형으로 감는 형상으로 배치되며, 각각이 b/m1회(b는 m1보다 큰 정수)의 회전수를 동일하게 갖는 제1 단위코일들; 상기 제1 부싱이 배치된 제1 평면상보다 상대적으로 상기 반응챔버의 상부로부터 더 높은 제2 평면상에서 상기 제1 부싱에 대응되도록 배치되되, 상기 제1 부싱으로부터 전기적으로연결되는 도전성의 제2 부싱; 및 m2개의 개수를 갖고(m2은 2 이상의 정수), 각각이 상기 제2 평면상에서 상기 제2 부싱의 상호 대칭이 되는 위치로부터 분지되어 상기 제1 부싱 둘레를 나선형으로 감는 형상으로 배치되며, 각각이 b/m2회(b는 m2보다 큰 정수)의 회전수를 동일하게 갖는 제2 단위코일들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 부싱의 단면적은 상기 제2 부싱의 단면적보다 더 큰 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 평면상과 상기 제2 평면상 사이의 적어도 하나 이상의 평면에서 상기 제1 부싱 및 제2 부싱과 연결되되는 적어도 하나 이상의 제3 부싱; 및 상기 제3 부싱으로부터 분지되어 상기 제1 단위코일 및 제2 단위코일과 동일하게 배치되는 적어도 하나 이상의 제3 단위코일들을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예들은 여러가지 다른 형태들로 변형될 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다.
도 2는 본 발명에 따른 적응형 플라즈마 소스를 채용한 플라즈마 반응챔버의 일 예를 나타내 보인 단면도이다. 그리고 도 3은 도 2의 적응형 플라즈마 소스를 나타내 보인 평면도이다.
먼저 도 2를 참조하면, 상기 플라즈마 반응챔버(200)는, 챔버외벽(202)에 의해 한정되는 일정 부피의 내부공간(204)을 갖는다. 처리하고자하는 대상물, 예컨대 반도체웨이퍼(206)는 플라즈마 반응챔버(200)의 내부공간(204) 하부에 위치된다. 이 반도체웨이퍼(206)는 플라즈마 반응챔버(200) 하부의 지지대(208) 위에 안착된다. 지지대(208)는 플라즈마 반응챔버(200) 외부의 RF(고주파)전원(210)에 연결된다. 플라즈마 반응챔버(200)의 상부에는 돔(dome)(212)이 배치된다. 그리고 돔(212)과 반도체웨이퍼(206) 사이의 공간에 플라즈마(214)가 만들어진다.
상기 플라즈마(214) 형성을 위한 적응형 플라즈마소스(300)는 돔(212) 위에서 돔(212)과 일정 간격 이격되도록 배치된다. 적응형 플라즈마소스(300)는 중앙에 배치되는 부싱(bushing)(310)과 복수개의 단위코일들(321, 322, 323)을 포함하여 구성된다. 부싱(310)은 RF전원(216)과 연결된다. 상기 RF전원(216)으로부터 RF전력을 공급받은 단위코일들(321, 322, 323)은 전기장을 발생시킨다. 이 전기장은 돔(212)을 통과하여 반응챔버(200)의 내부공간(204)으로 유기된다. 내부공간(204)에 유기된 전기장은 내부공간(204) 내의 가스들을 방전시켜서 플라즈마화하고, 이로부터 발생된 중성의 라디컬 입자들과 전하를 띤 이온들 사이의 화학반응이 발생되도록 한다.
이와 같이 상기 플라즈마 반응챔버(200)의 내부공간(204) 내에 플라즈마(214)를 발생시키는 적응형 플라즈마소스(300)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 중심부의 부싱(310)으로부터 분지된 복수개의 단위코일들(321, 322, 323)이 부싱(310) 둘레를 나선형으로 감는 구조를 갖는다. 부싱(310)은 원형의 형상을 가지지만, 다른 여러 형상을 가질 수도 있다. 예컨대 상기 부싱(310)은, 삼각형과 같은 다각형 형상을 가질 수도 있으며, 또는 원형이나 다각형의 도넛형상을 가질 수도 있다. 이 부싱(310)은 플라즈마 반응챔버의 중심부에 대응되도록 배치되며, 따라서 플라즈마 반응챔버의 중심부에서의 플라즈마 밀도를 감소시킬 수 있다.
단위코일들(321, 322, 323)과 부싱(310)이 연결되는 분지점들(a, b, c)은 상호 대칭을 이룬다. 단위코일들(321, 322, 323)은 부싱(310)을 통해 RF전원(216)으로부터의 RF전력을 공급받아야 하므로, 부싱(310)의 일부 또는 전부는 도전체로 이루어진다. 일 예로서, 도면에는 단위코일의 개수 및 각 단위코일의 회전수가 각각 3개 및 1회인 경우를 나타내었지만, 단위코일의 개수는 2개일 수 있으며, 또는 4개 이상일 수도 있다. 또한 각 단위코일의 회전수는 아래의 수학식 1로 나타낸 바와 같은 일정한 규칙에 의해 선택된 회전수들 중 하나이어야 한다.
Figure 112003033929261-pat00001
여기서 n은 각 단위코일의 회전수를 나타내고, a 및 b는 양의 정수값을 나타내며, 그리고 m은 단위코일의 개수를 나타낸다.
상기 수학식 1에 의해 나타낸 바에 따르면, 도 3의 각 단위코일(321, 322 또는 323)의 회전수(n)는, 단위코일의 개수(m)가 3이므로, 1과 1/3회, 1과 2/3회, 1과 2/3회, 2회 …가 될 수 있다. 이와 같은 조건이 충족될 경우, 어느 위치에서도 단위코일들(321, 322, 323)의 배치가 상호 대칭을 이루고, 따라서 균일한 플라즈마 밀도를 만들 수 있다. 즉 부싱(310)의 중심점을 지나는 라인들 중 어느 라인을 따라 절단하더라도 각 단위코일의 좌우 배치가 대칭을 이루게 된다. 그러나 상기 수학식 1과 같은 조건이 충족되지 않은 경우에는, 각 단위코일의 좌우 배치가 비대칭을 이룰 수도 있는데, 일 예로 부싱의 좌측에는 3개의 단위코일이 모두 배치되는 반면에 부싱의 우측에는 2개의 단위코일만이 배치되는 현상이 발생할 수 있다. 이와 같은 비대칭적인 배치는, 플라즈마 반응챔버 내의 내부공간에 만들어지는 플라즈마 밀도가 불균일하게 형성되도록 하는 원인들 중 하나가 될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다. 구체적으로 도 4a는 본 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스가 플라즈마 반응챔버에 부착되는 구조를 나타내 보인 것이고, 도 4b는 도 4a의 적응형 플라즈마 소스를 입체적으로 나타내 보인 도면이다. 도 4a에서 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 요소를 나타내므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스는, 상부에 배치된 부싱(410) 및 하부에 배치된 2개 이상의 복수개, 예컨대 3개의 단위코일들(421, 422, 423)을 포함하여 구성된다. 단위코일들(421, 422, 423)은 플라즈마 반응챔버(200)의 돔(212) 상부표면에 인접한 제1 평면(4a)상에 배치된다. 부싱(410)은 상대적으로 돔(212)의 상부표면으로부터 더 멀리 떨어져 있는 제2 평면(4b)상에 배치된다. 구체적으로 제2 평면(4b)상에서 부싱(410)으로부터 분지되는 단위코일들(421, 422, 423)은 제1 평면(4a)상에 이르기까지 각각 수직방향으로 연장된다. 제1 평면(4a)상에 도달된 각 단위코일(421, 422, 423)은 제1 평면(4a)상에서 나선형으로 배치된다. 각 단위코일(421, 422, 423)이 나선형으로 배치되는 구조는 도 3을 참조하여 설명한 바와 동일하므로 그 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다. 구체적으로 도 5a는 본 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스가 플라즈마 반응챔버에 부착되는 구조를 나타내 보인 것이고, 도 5b는 도 5a의 적응형 플라즈마 소스를 입체적으로 나타내 보인 도면이다. 도 5a에서 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 요소를 나타내므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스는, 하부에 배치된 제1 부싱(510) 및 상부에 배치된 제2 부싱(530)을 포함하여 구성된다. 제1 부싱(510)은 플라즈마 반응챔버(200)의 돔(212) 상부표면상의 제1 평면(5a)상에 배치되며, 제2 부싱(530)은 제1 평면(5a)보다 일정 높이만큼 더 높은 제2 평면(5b)상에 배치된다. 제1 평면(5a)상에는 제1 부싱(510) 이외에도 2개 이상의 복수개, 예컨대 3개의 제1 단위코일들(521, 522, 523)이 배치된다. 마찬가지로 제2 평면(5b)상에도 제2 부싱(530) 이외에 2개 이상의 복수개, 예컨대 3개의 제2 단위코일들(541, 542, 543)이 배치된다. 제1 부싱(510)과 제2 부싱(530)은 연결막대(550)에 의해 상호 연결된다. 연결막대(550)는 도전성 재질로 이루어지므로, RF전원(216)으로부터의 RF전력은 제2 부싱(530) 및 연결막대(550)를 통해 제1 부싱(510)으로 전달될 수 있다.
제1 단위코일들(521, 522, 523)은 제1 부싱(510)으로부터 분지되어, 각각 제1 평면(5a)상에서 제1 부싱(510) 둘레를 나선형으로 감도록 배치된다. 제2 단위코일들(541, 542, 543)은 제2 부싱(530)으로부터 분지되어, 각각 제2 평면(5b)상에서 제2 부싱(530) 둘레를 나선형으로 감도록 배치된다. 제1 평면(5a)상에서 제1 단위코일들(521, 522, 523)이 배치되는 구조와 제2 평면(5b)상에서 제2 단위코일들(541, 542, 543)이 배치되는 구조는 모두 도 3을 참조하여 설명한 바와 동일하다.
한편 도면상에는 나타내지 않았지만, 제1 평면(5a) 및 제2 평면(5b) 사이의 일 평면상에는 제1 부싱(510) 및 제2 부싱(530)과 동일하게 배치되는 부싱(미도시)이 적어도 하나 이상 더 배치될 수 있으며, 이 부싱으로부터 적어도 2개 이상의 단위코일(미도시)들이 제1 단위코일 및 제2 단위코일과 동일하게 배치될 수 있다. 또한 제1 단위코일의 개수와 제2 단위코일의 개수는 같을 수도 있고 다를 수도 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스는, 하부의 제1 부싱(510)의 지름(d1)과 상부의 제2 부싱(530)의 지름(d2)이 서로 다른 점에서 도 5a의 적응형 플라즈마 소스와 다르다. 즉 제1 평면(5a)상의 제1 부싱(510)의 지름(d1)이 제2 평면(5b)상의 제2 부싱(530)의 지름(d2)보다 더 크다. 이는 제1 부싱(510)의 단면적이 제2 부싱(530)의 단면적보다 더 크다는 것을 의미한다. 즉 제1 부싱(510)의 지름(d1)이 제2 부싱(530)의 지름(d2)과 동일한 경우보다, 제1 부싱(510)의 지름(d1)이 늘어난 경우로서, 플라즈마 반응챔버(200)의 중심부에서의 플라즈마 밀도를 감소시키는데 더 효과적이다. 다시 말하면, 제1 단위코일들(521, 522, 523)과 중첩되는 플라즈마 반응챔버(200)의 영역이 감소됨에 따라 플라즈마 밀도가 낮아지는 영역이 더 넓어지게 된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적응형 플라즈마 소스를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 7을 참조하면, 하부의 제1 단위코일들(521, 522, 523)의 개수와 상부의 제2 단위코일들(541, 542, 543, 544)의 개수가 서로 다른 점에서 도 5a의 적응형 플라즈마 소스와 다르다. 즉 하부의 제1 단위코일들(521, 522, 523)의 개수는 3개인 반면에, 상부의 제2 단위코일들(541, 542, 543, 544)의 개수는 4개로서 서로 다르다. 이와 같이 하부의 단위코일의 개수와 상부의 단위코일의 개수를 조절함으로써 보다 정밀한 임피던스를 얻을 수 있다.
도 8은 도 7의 적응형 플라즈마 코일의 인덕턴스성분을 등가적으로 나타내 보인 회로도이다.
도 8을 참조하면, 하부의 제1 단위코일들(521, 522, 523)은 모두 제1 부싱(510)으로부터 분지되므로 상호 병렬로 연결되는 회로구조를 이루고, 상부의 제2 단위코일들(541, 542, 543, 544)도 또한 제2 부싱(530)으로부터 분지되므로 상호 병렬로 연결되는 회로구조를 이룬다. 각각의 단위코일들이 모두 동일한 임피던스(Z)를 가질 경우, 상부의 제2 단위코일회로의 제2 등가임피던스(Z2)는 Z/4가 되며, 마찬가지로 하부의 제1 단위코일회로의 제1 등가임피던스(Z1)는 Z/3이 된다. 따라서 전체 등가임피던스(Zt)는 제1 등가임피던스(Z1)와 제2 등가임피던스(Z2)의 합이므로 7Z/12가 된다. 즉 하나의 단위코일이 갖는 임피던스의 7/12배의 등가임피던스를 얻을 수 있으며, 이에 따라 보다 더 세밀한 등가임피던스, 예컨대 본 실시예에서와 같이 하부에 3개의 단위코일들이 배치되고 상부에 4개의 단위코일들이 배치되는 경우 하나의 단위코일이 갖는 임피던스의 1/12배 내지 12/12배를 얻을 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 각진 형상을 갖는 적응형 플라즈마 소스를 나타내 보인 도면들이다.
지금까지 부싱이 원형의 형상을 갖는 경우를 예를 들어 설명하였지만, 경우에 따라서 부싱은 각진(angular) 형상을 가질 수도 있다. 일 예로서, 도 9a에 도시된 바와 같이, 사각 형상의 부싱(910)이 사용될 수도 있고, 또는 도 9b에 도시된 바와 같이, 6각 형상의 부싱(930)이 사용될 수도 있다. 먼저 도 9a에 도시된 바와 같이, 사각 형상의 부싱(910)을 사용하는 경우, 2개 이상의 복수개, 예컨대 4개의 단위코일들(921, 922, 923, 924)은 부싱(910)의 변으로부터 상호 대칭적으로 분지된다. 경우에 따라서 부싱(910)의 각 모서리로부터 분지될 수도 있다는 것은 당연하다. 이 경우 각 단위코일들(921, 922, 923, 924)의 회전수는 앞서 설명한 수학식 1에 의해 결정된다. 즉 4개의 단위코일들(921, 922, 923, 924)이 사용되므로, 그 회전수는 1과 1/4, 1과 2/4, 1과 3/4, 2… 등이 된다. 다음에 도 9b에 도시된 바와 같이, 6각 형상의 부싱(930)을 사용하는 경우, 2개 이상의 복수개, 예컨대 6개의 단위코일들(941, 942, 943, 944, 945, 946)은 부싱(930)의 각 모서리로부터 상호 대칭적으로 분지된다. 이 경우 각 단위코일들(941, 942, 943, 944, 945, 946)의 회전수는 앞서 설명한 수학식 1에 의해 결정된다. 즉 6개의 단위코일들(941, 942, 943, 944, 945, 946)이 사용되므로, 그 회전수는 1과 1/6, 1과 2/6, 1과 3/6, 1과 4/6, 1과 5/6, 2… 등이 된다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 적응형 플라즈마 소스에 의하면, 일정한 규칙에 의해 단위코일들을 부싱 둘레에 나선형으로 배치함에 따라 어느 위치에서도 상호 대칭이 되는 코일배치가 이루어지며, 이에 따라 균일한 플라즈마 밀도를 발생시킬 수 있다. 이 외에도 중심부에 배치되는 부싱으로 인하여 상대적으로 강한 중심부에서의 플라즈마 밀도를 경감시켜서 전체적으로 균일한 플라즈마 밀도로 분포시킬 수 있다. 또한 상부 및 하부에 각각 부싱 및 단위코일들을 배치시킴으로써, 단위코일들의 개수 및 회전수의 조절을 통해 전체 임피던스 조절을 미세하게 할 수 있다는 이점도 제공한다.

Claims (11)

  1. 플라즈마가 형성될 반응공간을 갖는 반응챔버 상부에 배치되어 외부의 고주파 전원으로부터의 고주파전력을 인가받아 상기 반응공간 내에 전기장을 형성시키는 적응형 플라즈마 소스에 있어서,
    상기 고주파전원과 연결되며 상기 반응챔버 상부의 중심부에 배치되는 도전성의 부싱; 및
    m개의 개수를 갖고(m은 2 이상의 정수), 각각이 상기 부싱의 상호 대칭이 되는 위치로부터 분지되어 상기 부싱 둘레를 나선형으로 감는 형상으로 배치되며, 각각이 b/m회(b는 m보다 큰 정수)의 회전수를 동일하게 갖는 단위코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 플라즈마 소스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부싱은 일정한 직경을 갖는 원형의 형상을 가지며, 상기 단위코일들은 상기 부싱의 가장자리에서 상호 대칭이 되는 위치에서 각각 분지되는 것을 특징으로 하는 적응형 플라즈마 소스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부싱은 다각형 형상을 가지며, 상기 단위코일들은 상기 부싱의 모양을 따라서 상기 부싱 둘레를 나선형으로 감도록 배치되는 것을 특징으로 하는 적응형 플라즈마 소스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부싱은 사각 형상인 것을 특징으로 하는 적응형 플라즈마 소스.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 부싱은 육각 형상인 것을 특징으로 하는 적응형 플라즈마 소스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부싱은 상기 반응챔버의 상부에 배치된 상기 단위코일과 동일 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 적응형 플라즈마 소스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부싱은 상기 반응챔버의 상부에 배치된 상기 단위코일이 위치한 제1 평면상보다 더 높은 제2 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 적응형 플라즈마 소스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단위코일은, 상기 제2 평면상에 배치되는 상기 부싱으로부터 분지되어 수직 방향으로 상기 제1 평면상까지 연장된 후에 상기 제1 평면상에서 나선형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 적응형 플라즈마 소스.
  9. 플라즈마가 형성될 반응공간을 갖는 반응챔버 상부에 배치되어 외부의 고주파 전원으로부터의 고주파전력을 인가받아 상기 반응공간 내에 전기장을 형성시키는 적응형 플라즈마 소스에 있어서,
    상기 반응챔버 상부의 제1 평면상에서 상기 반응챔버 상부의 중심부에 배치되는 도전성의 제1 부싱;
    m1개의 개수를 갖고(m1은 2 이상의 정수), 각각이 상기 제1 평면상에서 상기 제1 부싱의 상호 대칭이 되는 위치로부터 분지되어 상기 제1 부싱 둘레를 나선형으로 감는 형상으로 배치되며, 각각이 b/m1회(b는 m1보다 큰 정수)의 회전수를 동일하게 갖는 제1 단위코일들;
    상기 제1 부싱이 배치된 제1 평면상보다 상대적으로 상기 반응챔버의 상부로부터 더 높은 제2 평면상에서 상기 제1 부싱에 대응되도록 배치되되, 상기 제1 부싱으로부터 전기적으로연결되는 도전성의 제2 부싱; 및
    m2개의 개수를 갖고(m2은 2 이상의 정수), 각각이 상기 제2 평면상에서 상기 제2 부싱의 상호 대칭이 되는 위치로부터 분지되어 상기 제1 부싱 둘레를 나선형으로 감는 형상으로 배치되며, 각각이 b/m2회(b는 m2보다 큰 정수)의 회전수를 동일하게 갖는 제2 단위코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 플라즈마 소스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 부싱의 단면적은 상기 제2 부싱의 단면적보다 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 적응형 플라즈마 소스.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 평면상과 상기 제2 평면상 사이의 적어도 하나 이상의 평면에서 상기 제1 부싱 및 제2 부싱과 연결되는 적어도 하나 이상의 제3 부싱; 및
    상기 제3 부싱으로부터 분지되어 상기 제1 단위코일 및 제2 단위코일과 동일하게 배치되는 적어도 하나 이상의 제3 단위코일들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 플라즈마 소스.
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