KR100798350B1

KR100798350B1 - 교차 배열된 외부 페라이트 코어를 구비한 자기 강화된플라즈마 소오스

Info

Publication number: KR100798350B1
Application number: KR1020060006199A
Authority: KR
Inventors: 위순임
Original assignee: 주식회사 뉴파워 프라즈마
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2008-01-28
Also published as: KR20070076824A

Abstract

본 발명의 자기 강화된 플라즈마 소오스는 기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 플라즈마 반응 챔버; 자속 출입구가 플라즈마 반응 챔버의 내측으로 향하여 플라즈마 반응 챔버의 내측으로 자속이 출력되도록 하며, 상하로 이격되어 플라즈마 반응 챔버의 상부를 가로질러 교차 배열된 제1 및 제2 페라이트 코어; 제1 및 제2 페라이트 코어에 각각 감겨 제1 및 제2 페라이트 코어에 자기장을 유도 시키는 제1 및 제2 유도 코일; 제1 유도 코일로 제1 주파수의 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 제2 유도 코일로 제2 주파수의 전원을 공급하는 제2 전원 공급원; 및 제1 및 제2 전원 공급원의 주파수의 위상차를 제어하여 제1 및 제2 페라이트 코어에 의해 유도되는 자기장의 벡터적 합에 의해 기판 상부에 평형 회전 이온 가속 경로가 유도 되도록 하는 위상 제어기를 포함한다. 본 발명의 자기 강화된 플라즈마 소오스는 플라즈마 반응 챔버의 상부에 수직으로 교차 배열되는 두 개의 제1 및 제2 페라이트 코어에 의해서 반응 챔버의 내측 기판의 상부에 평형 회전 이온 가속 경로가 유됨으로서 플라즈마 반응 챔버 내부에 고밀도의 플라즈마가 보다 균일하게 발생되고 유지된다.

회전 자기장, 에칭, 증착, 반도체, 플라즈마

Description

교차 배열된 외부 페라이트 코어를 구비한 자기 강화된 플라즈마 소오스{MAGNETICALLY ENHANCED PLASMA SOURCE HAVING CROSS ARRANGED EXTERNAL FERRITE CORE}

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 교차 배열된 페라이트 코어가 설치된 플라즈마 반응 챔버의 외관을 보여주는 사시도이다.

도 2는 도 1의 플라즈마 반응 챔버의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 교차 배열된 페라이트 코어의 유도 코일에 공급되는 주파수의 위상 변화를 설명하기 위한 파형도이다.

도 4는 교차 배열된 페라이트 코어의 자속 출입구의 형상과 플라즈마 반응 챔버 내부에서 이온의 가속 경로를 보여주는 도면이다.

도 5는 교차 배열된 페라이트 코어의 자속 출입구의 형상을 직각형 구조로 변형한 예를 보여주는 도면이다.

도 6은 이중 바이어스 전원을 구비한 플라즈마 반응 챔버를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 교차 배열된 페라이트 코어가 설치된 플라즈마 반응 챔버의 외관을 보여주는 사시도이다.

도 8은 도 7의 플라즈마 반응 챔버의 내부 천청 구조를 보여주기 위한 절개 사시도이다.

도 9는 자속 출구가 마주 대향하도록 절곡시킨 페라이트 코어를 채용한 변형예를 보여주는 사시도이다.

도 10은 도 9의 프로세스 챔버의 내부 천정 구조를 보여주기 위한 절개 사시도이다.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 교차 배열된 페라이트 코어가 설치된 플라즈마 반응 챔버의 외관을 보여주는 사시도이다.

도 12는 도 11의 플라즈마 반응 챔버의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.

도 13은 플라즈마 반응 챔버의 상부 구조를 변형한 예를 보여주는 사시도이다. 그리고

도 14는 도 13의 플라즈마 반응 챔버의 내부 천정 구조를 보여주기 위한 절개 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 플라즈마 반응 챔버 15: 서셉터

16: 샤워 헤드 18: 기판

20, 22: 페라이트 코어 21, 23: 유도 코일

30, 31, 32: 전원 공급원 33: 플라즈마 이온 입자

34: 평형 회전 이온 가속 경로

본 발명은 반도체 기판 처리를 위한 플라즈마 소오스에 관한 것으로, 구체적으로는 자기장을 이용하여 프로세스 챔버 내부의 플라즈마 밀도와 균일도를 강화시키는 자기 강화된 플라즈마 소오스에 관한 것이다.

반도체 소자의 초미세화와 그리고 기판 사이즈의 증가 그리고 새로운 처리 대상 물질 등장 등의 여러 요인으로 인하여 반도체 제조 공정에서는 더욱 향상된 기판 처리 기술이 요구되고 있다. 특히, 플라즈마를 이용한 반도체 제조 공정으로 건식 에칭 공정 분야나 물리적/화학적 기상 증착 분야에서는 이러한 기술적 요구에 대응하여 자기장을 이용하여 고밀도의 플라즈마를 균일하게 얻을 수 있는 플라즈마 소오스에 대한 기술 개발이 지속되고 있다.

일반적으로 플라즈마 반응관의 압력을 낮추면 이온의 평균자유거리가 늘어나 웨이퍼에 충돌하는 이온의 에너지가 증가하고 이온들의 간의 산란현상도 줄어들기 때문에 이방성 에칭에 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나 압력이 낮아지면 전자들 역시 평균자유거리가 늘어나 중성원자들과의 충돌이 감소함으로 플라즈마 상태를 유지하기가 어려워진다. 그럼으로 낮은 압력에서도 플라즈마를 유지할 수 있도록 자기장을 이용하여 전자들의 이동 거리를 증가시켜 중성원자들과의 충돌 빈도를 높여 낮은 압력에서도 플라즈마가 유지될 수 있는 기술이 제안되고 있다.

또한, 기판 사이즈의 증가에 따라 기판이 처리되는 플라즈마 반응 챔버의 사 이즈도 증가되는데 이러한 경우 플라즈마 반응 챔버의 내부에 균일하게 플라즈마가 분포하기 어렵다. 그럼으로 자기장을 이용하여 플라즈마 반응 챔버의 내부에서 균일한 플라즈마 밀도가 유지될 수 있도록 하는 기술들이 제안되고 있다.

플라즈마 반응 챔버의 내부에 균일한 플라즈마가 형성되도록 하기 위하여 영구 자석을 이용한 기술들이 제안되고 있다. 예를 들어, 영구 자석을 반응관 상부에 장착하거나, 상부에서 회전 시키는 등의 기술들이 제안되어 있다. 또는 기판을 회전 시켜서 비교적 균일한 기판 처리가 될 수 있도록 하고도 있다.

영구 자석을 이용한 경우에는 크기가 작고 장착이 간단하며 별도로 외부에서 전원을 공급하지 않아도 되기 때문에 비교적 간단히 균일도를 향상 시킬 수는 있다. 그러나 자기장의 균일도가 좋지 않으며 자기장의 세기도 제어가 불가능하다. 기판을 회전하거나 영구 자석을 회전하는 경우에는 회전 구조물을 구성하기 위한 부담이 있다.

따라서 본 발명은 플라즈마 반응 챔버 내부에 고밀도의 플라즈마를 보다 균일하게 발생 유지할 수 있도록 반응 챔버의 내부에 평형 회전 이온 가속 경로를 유도하도록 교차 배열된 외부 페라이트 코어를 구비한 자기 강화된 플라즈마 소오스를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 교차 배열된 외부 페라이트 코어를 구비한 자기 강화된 플라즈마 소오스에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 소오스는: 기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 플라즈마 반응 챔버; 자속 출입구가 플라즈마 반응 챔버의 내측으로 향하여 플라즈마 반응 챔버의 내측으로 자속이 출력되도록 하며, 상하로 이격되어 플라즈마 반응 챔버의 상부를 가로질러 교차 배열된 제1 및 제2 페라이트 코어; 제1 및 제2 페라이트 코어에 각각 감겨 제1 및 제2 페라이트 코어에 자기장을 유도 시키는 제1 및 제2 유도 코일; 제1 유도 코일로 제1 주파수의 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 제2 유도 코일로 제2 주파수의 전원을 공급하는 제2 전원 공급원; 및 제1 및 제2 전원 공급원의 주파수의 위상차를 제어하여 제1 및 제2 페라이트 코어에 의해 유도되는 자기장의 벡터적 합에 의해 기판 상부에 평형 회전 이온 가속 경로가 유도 되도록 한다.

이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어의 자속 출입구가 접하는 플라즈마 반응 챔버의 상부는 절연체로 구성된다.

이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어는 직각으로 교차 배열된다.

이 실시예에 있어서, 서셉터로 제3 주파수를 갖는 제1 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원을 포함한다.

이 실시예에 있어서, 서셉터로 제3 주파수를 갖는 제1 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원과 제4 주파수를 갖는 제2 바이어스 전원을 공급하는 제4 전원 공급원을 포함한다.

이 실시예에 있어서, 플라즈마 반응 챔버는 상부 중심으로 구비된 가스 입구와 가스 입구로 유입된 가스가 서셉터를 향하여 고르게 분사되어 흐르도록 하는 샤 워 헤드를 구비한다.

이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어의 자속 출입구는 샤워 헤드의 외측으로 정렬된다.

이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어는 자속 출입구의 단면은 직사각형 구조 또는 호(arc) 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는다.

본 발명의 다른 특징에 따른 플라즈마 소오스는: 기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 플라즈마 반응 챔버; 플라즈마 반응 챔버의 상부에 형성되며 마주 대향하여 쌍을 이루는 제1 및 제2 코어 삽입구; 제1 및 제2 코어 삽입구에 양단의 자속 출입구가 삽입되어 플라즈마 반응 챔버의 내측으로 자속이 출력되도록 하며, 상하로 이격되어 플라즈마 반응 챔버의 상부를 가로질러 교차 배열되는 제1 및 제2 페라이트 코어; 제1 및 제2 페라이트 코어에 각각 감겨 제1 및 제2 페라이트 코어에 자기장을 유도 시키는 제1 및 제2 유도 코일; 제1 유도 코일로 제1 주파수의 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 제2 유도 코일로 제2 주파수의 전원을 공급하는 제2 전원 공급원; 및 제1 및 제2 전원 공급원의 주파수의 위상차를 제어하여 제1 및 제2 페라이트 코어에 의해 유도되는 자기장의 벡터적 합에 의해 기판 상부에 평형 회전 이온 가속 경로가 유도 된다.

이 실시예에 있어서, 서셉터로 제3 주파수를 갖는 제1 바이어스 전원을 공급 하는 제3 전원 공급원을 포함한다.

이 실시예에 있어서, 플라즈마 반응 챔버는 상부 중심으로 구비된 가스 입구와 가스 입구로 유입된 가스가 서셉터를 향하여 고르게 분사되어 흐르도록 하는 샤워 헤드를 구비한다.

이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 코어 삽입구는 샤워 헤드의 외측으로 정렬된다.

이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어와 제1 및 제2 코어 삽입구는 각기 직사각형 구조 또는 호(arc) 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는다.

이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어는 자속 출입구가 마주 대향하도록 절곡된 구조를 갖고, 이에 적합하게 제1 및 제2 코어 삽구도 끝단이 절곡된 구조를 갖는다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 플라즈마 소오스는: 기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 플라즈마 반응 챔버; 자속 출입구가 플라즈마 반응 챔버의 외측 상단 측벽으로 배치되어 자속 출입구가 마주 대향하고 플라즈마 반응 챔버의 내측으로 자속이 출력되도록 하며, 상하로 이격되어 플라즈마 반응 챔버의 상부를 가로질러 교차 배열된 제1 및 제2 페라이트 코어; 제1 및 제2 페라이트 코어에 각각 감겨 제1 및 제2 페라이트 코어에 자기장을 유도 시키는 제1 및 제2 유도 코일; 제1 유도 코일로 제1 주파수의 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 제2 유도 코일로 제2 주파수의 전원을 공급하는 제2 전원 공급원; 및 제1 및 제2 전원 공급원의 주파수의 위상차를 제어하여 제1 및 제2 페라이트 코어에 의해 유도되는 자기장의 벡터적 합에 의해 기판 상부에 평형 회전 이온 가속 경로가 유도 되도록 한다.

이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어의 자속 출입구가 접하는 플라즈마 반응 챔버의 측벽면은 절연체로 구성된다.

이 실시예에 있어서, 플라즈마 반응 챔버는 상부 중심으로 구비된 가스 입구와 가스 입구로 유입된 가스가 서셉터를 향하여 고르게 분사되어 흐르도록 플라즈마 반응 챔버의 천정에 구비되는 샤워 헤드를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 플라즈마 반응 챔버는 상부가 테두리를 따라 하나의 계단형으로 구성되어 천정의 중심이 융기된 영역을 구비하고, 융기된 영역의 내측 천정에 샤워 헤드가 구비되며, 융기된 영역의 외부 측벽으로 제1 및 제2 페라이트 코어의 자속 출입구가 접한다.

이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어의 자속 출입구는 샤워 헤드의 하단으로 정렬된다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 교차 배열된 외부 페라이트 코어를 구비한 자기 강화된 플라즈마 소오스를 상세히 설명한다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 교차 배열된 페라이트 코어가 설치된 플라즈마 반응 챔버의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 플라즈마 반응 챔버의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응 챔버(10)는 내부(19)에 기판(18)이 놓이는 서셉터(15)가 구비된다. 플라즈마 반응 챔버(10)의 상부(13)에는 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)가 설치된다. 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)는 각각의 자속 출입구(24, 25)(26, 27)가 플라즈마 반응 챔버(10)의 내측으로 향하도록 설치되어 플라즈마 반응 챔버(10)의 내측으로 자속이 출력되도록 한다. 그리고 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)는 상하로 이격되어 플라즈마 반응 챔버(10)의 상부를 가로질러 교차 배열된다. 바람직하게는 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)는 직각으로 교차 배열된다.

그럼으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22) 자속 출입구(24, 25)(26, 27)로부터 출력되는 자속(34)은 플라즈마 반응 챔버(10)의 내부(19)에서 상호 직교하게 된다. 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)의 자속 출입구(24, 25)(26, 27)가 접하는 플라즈마 반응 챔버(10)의 상부(13)는 절연체로 구성되는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)는 자속 출입구(24, 25)(26, 27)의 단면이 호(arc) 구조를 가도록 하여 전체적으로 원형 구조를 가도록 하지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 직사각형 구조를 갖도록 할 수 있으며 후술되는 제2 및 제3 실시예서도 동일하게 적용된다.

제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)에는 각기 제1 및 제2 유도 코일(21, 23)이 감겨 제1 및 제2 페라이트 코어(21, 23)에 자기장을 유도 시킨다. 제1 유도 코일(21)은 제1 전원 공급원(30)에 전기적으로 연결되어 제1 주파수(f1)의 전원을 공급받는다. 제2 유도 코일(23)은 제2 전원 공급원(31)에 전기적으로 연결되어 제2 주파수(f2)의 전원을 공급받는다.

제1 및 제2 전원 공급원(30, 31)은 위상 제어기(5)에 연결된다. 위상 제어 기(5)는 첨부 도면 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 전원 공급원(30, 31)의 주파수(f1, f2) 위상을 제어하여 두 주파수의 위상차가 180도에서 90도 까지 차이가 나도록 제어한다. 초기 플라즈마 방전시에는 180도의 위상차를 갖도록 하는 것이 바람직하고, 플라즈마 방전 이후에는 90도의 위상차를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 그럼으로 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)에 의해 유도되는 자기장(34)의 벡터적 합에 의해 기판(18) 상부에 평형 회전 이온 가속 경로가 유도된다. 플라즈마 이온 입자(33)들은 이 경로를 따라 가속하게 된다. 그럼으로 플라즈마 반응 챔버(10)의 내부(19)에 고밀도의 플라즈마를 보다 균일하게 발생 유지할 수 있다.

다시 도 2를 참조하여, 플라즈마 반응 챔버(10)는 상부 중심으로 가스 입구(17)가 구비되며, 가스 입구(17)로 유입된 가스가 서셉터(15)를 향하여 고르게 분사되어 흐르도록 하는 샤워 헤드(16)가 구비된다. 그리고 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)의 자속 출입구(24, 25)(26, 27)는 샤워 헤드(16)의 외측으로 정렬되는 것이 바람직하다.

제1 및 제2 주파수(f1, f2)는 동일한 주파수를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 대략 10KHz ~ 100MHz의 범위에서 주파수를 선택할 수 있다. 서셉터(15)에는 제3 주파수의 바이어스 전원(32)이 연결된다. 제3 주파수는 일반적인 13.56MHz 주파수를 사용할 수 있으나 그보다 높은 혹은 낮은 주파수의 사용도 가능하다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 두 개의 바이어스 전원(32)(36)을 사용한 이중 전원 구조를 갖도록 할 수 있다. 서셉터로 제3 주파수를 갖는 제1 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원(32)과 제4 주파수를 갖는 제2 바이어스 전원을 공급하는 제4 전원 공급원(36)이 구성된다. 제1 바이어스 전원의 제3 주파수는 일반적인 13.56MHz의 주파수를 사용할 수 있으나 그 보다 높은 혹은 낮은 주파수의 사용도 가능하다. 제2 바이어스 전원의 제4 주파수는 플라즈마 이온 입자가 기판(15)으로 가속되는 것을 제어하기 위한 것이다. 이러한 단일 또는 이중 바이어스 구조는 후술되는 제2 및 제3 실시예에서도 동일하게 적용된다.

이상과 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 강화된 플라즈마 소오스는 반응 챔버의 상부에 수직으로 교차 배열되는 두 개의 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)에 의해서 반응 챔버의 내측 기판의 상부에 평형 회전 이온 가속 경로가 유됨으로서 플라즈마 반응 챔버 내부에 고밀도의 플라즈마를 보다 균일하게 발생하고 유지된다. 그럼으로 목적으로 하는 기판 가공을 보다 정밀하고 균일하게 미세 가공할 수 있다.

(제2 실시예)

계속해서, 첨부 도면 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 교차 배열된 외부 페라이트 코어를 구비한 자기 강화된 플라즈마 소오스를 설명한다. 제2 실시예의 설명에 있어서 상술한 제1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 반복된 설명을 생략한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 교차 배열된 페라이트 코어가 설치된 플라즈마 반응 챔버의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 8은 도 7의 플라즈마 반응 챔버의 내부 천청 구조를 보여주기 위한 절개 사시도이다.

도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응 챔버(10a)는 상부(13a)에 마주 대향하여 쌍을 이루는 제1 및 제2 코어 삽입구(40, 41)(42, 43)가 형성된다. 제1 및 제2 코어 삽입구(40, 41)(42, 43)에는 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)의 자속 출입구(24, 25)(26, 27)가 삽입되어 장착된다. 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)의 자속 출입구(24, 25)(26, 27)가 접하는 플라즈마 반응 챔버(10a)의 상부(13a)는 절연체로 구성된다. 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)는 상술한 제1 실시예와 동일한 구조로 직각 교차 배열된다.

플라즈마 반응 챔버(10a)는 상부 중심으로 구비된 가스 입구(17)와 가스 입구(17)로 유입된 가스가 서셉터(15)를 향하여 고르게 분사되어 흐르도록 하는 샤워 헤드(16)를 구비한다. 제1 및 제2 코어 삽입구(40, 41)(42, 43)는 샤워 헤드(16)의 외측으로 정렬된다.

도 9는 자속 출구가 마주 대향하도록 절곡시킨 페라이트 코어를 채용한 변형예를 보여주는 사시도이고, 도 10은 도 9의 프로세스 챔버의 내부 천정 구조를 보여주기 위한 절개 사시도이다.

도 9 및 도 10을 참조하여, 변형예에 따른 제1 및 제2 페라이트 코어(20a, 22a)는 자속 출입구(24a, 25a)(26a, 27a)가 마주 대향하도록 절곡된 구조를 갖는다. 그리고 이에 적합하게 제1 및 제 코어 삽입구(40a, 41a)(42a, 43a)도 끝단이 절곡된 구조를 갖는다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응 챔버(10a)는 제1 및 제2 페라이 트 코어(20, 22)에 의한 자기장이 좀 더 낮게 플라즈마 반응 챔버(10a)의 내부에 형성됨으로 기판 처리 효율을 보다 향상 시킬 수 있다.

(제3 실시예)

계속해서, 첨부 도면 도 11 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 교차 배열된 외부 페라이트 코어를 구비한 자기 강화된 플라즈마 소오스를 설명한다. 제3 실시예의 설명에 있어서 상술한 제1 및 제2 실시예와 동일한 구성에 대해서는 반복된 설명을 생략한다.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 교차 배열된 페라이트 코어가 설치된 플라즈마 반응 챔버의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 12는 도 11의 플라즈마 반응 챔버의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.

도 11 및 도 12를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응 챔버(10b)는 제1 및 제2 페라이트 코어(20b, 22b)의 자속 출입구(24b, 25b)(26b, 27b)가 플라즈마 반응 챔버(10b)의 외측 상단 측벽(12)으로 배치되어 마주 대향한다. 그리하여 플라즈마 반응 챔버(10b)의 내측으로 자속이 출력되도록 하며, 제1 및 제2 페라이트 코어(20b, 22b)는 상하로 이격되어 플라즈마 반응 챔버의 상부를 가로질러 직각으로 교차 배열된다. 제1 및 제2 페라이트 코어(20b, 22b)의 자속 출입구(24b, 25b)(26b, 27b)가 접하는 플라즈마 반응 챔버(10b)의 측벽면(12)은 절연체로 구성된다.

플라즈마 반응 챔버(10b)는 상부 중심으로 구비된 가스 입구(17)와 가스 입구로 유입된 가스가 서셉터(15)를 향하여 고르게 분사되어 흐르도록 플라즈마 반응 챔버(10b)의 천정에 샤워 헤드(16)가 구비된다. 제1 및 제2 페라이트 코어(20b, 22b)의 자속 출입구(24b, 25b)(26b, 27b)는 샤워 헤드(16)의 하단으로 정렬된다.

도 13은 플라즈마 반응 챔버의 상부 구조를 변형한 예를 보여주는 사시도이고, 도 14는 도 13의 플라즈마 반응 챔버의 내부 천정 구조를 보여주기 위한 절개 사시도이다.

도 13 및 도 14를 참조하여, 변형예에 따른 플라즈마 반응 챔버(10b)는 상부(13a)가 테두리를 따라 하나의 계단형으로 구성되어 천정의 중심이 융기된 영역(13b)을 구비된다. 융기된 영역(13b)의 내측 천정에 샤워 헤드(16)가 구비되며, 융기된 영역의 외부 측벽(52)으로 제1 및 제2 페라이트 코어(20b, 22b)의 자속 출입구(24b, 25b)(26b, 27b)가 접하며 샤워 헤드(16)의 하단으로 정렬된다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응 챔버(10b)는 제1 및 제2 페라이트 코어(20, 22)가 각기 자속 출구가 마주 대향하도록 절곡되어 있음으로서 자기장이 좀 더 강하게 플라즈마 반응 챔버(10a)의 내부에 형성됨으로 기판 처리 효율을 보다 향상 시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 자기 강화된 플라즈마 소오스에 의하면, 플라즈마 반응 챔버의 상부에 수직으로 교차 배열되는 두 개의 제1 및 제2 페라이트 코어에 의해서 반응 챔버의 내측 기판의 상부에 평형 회전 이온 가속 경로가 유됨으로서 플라즈마 반응 챔버 내부에 고밀도의 플라즈마를 보다 균일하게 발생하고 유지된다. 그럼으로 목적으로 하는 기판 가공을 보다 정밀하고 균일하게 미세 가공할 수 있다.

Claims

기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 플라즈마 반응 챔버;

자속 출입구가 플라즈마 반응 챔버의 내측으로 향하여 플라즈마 반응 챔버의 내측으로 자속이 출력되도록 하며, 상하로 이격되어 플라즈마 반응 챔버의 상부를 가로질러 교차 배열된 제1 및 제2 페라이트 코어;

제1 및 제2 페라이트 코어에 각각 감겨 제1 및 제2 페라이트 코어에 자기장을 유도 시키는 제1 및 제2 유도 코일;

제1 유도 코일로 제1 주파수의 전원을 공급하는 제1 전원 공급원;

제2 유도 코일로 제2 주파수의 전원을 공급하는 제2 전원 공급원; 및

제1 및 제2 전원 공급원의 주파수의 위상차를 제어하여 제1 및 제2 페라이트 코어에 의해 유도되는 자기장의 벡터적 합에 의해 기판 상부에 평형 회전 이온 가속 경로가 유도 되도록 하는 위상 제어기를 포함하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제1 항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어의 자속 출입구가 접하는 플라즈마 반응 챔버의 상부는 절연체로 구성되는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제1 항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어는 직각으로 교차 배열되는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제1 항에 있어서, 서셉터로 제3 주파수를 갖는 제1 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원을 포함하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제1 항에 있어서, 서셉터로 제3 주파수를 갖는 제1 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원과 제4 주파수를 갖는 제2 바이어스 전원을 공급하는 제4 전원 공급원을 포함하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제1 항에 있어서, 플라즈마 반응 챔버는 상부 중심으로 구비된 가스 입구와 가스 입구로 유입된 가스가 서셉터를 향하여 고르게 분사되어 흐르도록 하는 샤워 헤드를 구비하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제6 항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어의 자속 출입구는 샤워 헤드의 외측으로 정렬되어 있는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제1 항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어는 자속 출입구의 단면은 직사각형 구조 또는 호(arc) 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 플라즈마 반응 챔버;

플라즈마 반응 챔버의 상부에 형성되며 마주 대향하여 쌍을 이루는 제1 및 제2 코어 삽입구;

제1 및 제2 코어 삽입구에 양단의 자속 출입구가 삽입되어 플라즈마 반응 챔버의 내측으로 자속이 출력되도록 하며, 상하로 이격되어 플라즈마 반응 챔버의 상부를 가로질러 교차 배열되는 제1 및 제2 페라이트 코어;

제1 및 제2 페라이트 코어에 각각 감겨 제1 및 제2 페라이트 코어에 자기장을 유도 시키는 제1 및 제2 유도 코일;

제1 유도 코일로 제1 주파수의 전원을 공급하는 제1 전원 공급원;

제2 유도 코일로 제2 주파수의 전원을 공급하는 제2 전원 공급원; 및

제1 및 제2 전원 공급원의 주파수의 위상차를 제어하여 제1 및 제2 페라이트 코어에 의해 유도되는 자기장의 벡터적 합에 의해 기판 상부에 평형 회전 이온 가속 경로가 유도 되도록 하는 위상 제어기를 포함하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제9 항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어의 자속 출입구가 접하는 플라즈마 반응 챔버의 상부는 절연체로 구성되는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제9 항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어는 직각으로 교차 배열되는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제9 항에 있어서, 서셉터로 제3 주파수를 갖는 제1 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원을 포함하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제9 항에 있어서, 서셉터로 제3 주파수를 갖는 제1 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원과 제4 주파수를 갖는 제2 바이어스 전원을 공급하는 제4 전원 공급원을 포함하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제9 항에 있어서, 플라즈마 반응 챔버는 상부 중심으로 구비된 가스 입구와 가스 입구로 유입된 가스가 서셉터를 향하여 고르게 분사되어 흐르도록 하는 샤워 헤드를 구비하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제14 항에 있어서, 제1 및 제2 코어 삽입구는 샤워 헤드의 외측으로 정렬되어 있는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제9항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어와 제1 및 제2 코어 삽입구는 각기 직사각형 구조 또는 호(arc) 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제9항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어는 자속 출입구가 마주 대향하도록 절곡된 구조를 갖고, 이에 적합하게 제1 및 제2 코어 삽입구도 끝단이 절곡된 구조를 갖는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 플라즈마 반응 챔버;

자속 출입구가 플라즈마 반응 챔버의 외측 상단 측벽으로 배치되어 자속 출입구가 마주 대향하고 플라즈마 반응 챔버의 내측으로 자속이 출력되도록 하며, 상하로 이격되어 플라즈마 반응 챔버의 상부를 가로질러 교차 배열된 제1 및 제2 페라이트 코어;

제1 및 제2 페라이트 코어에 각각 감겨 제1 및 제2 페라이트 코어에 자기장을 유도 시키는 제1 및 제2 유도 코일;

제1 유도 코일로 제1 주파수의 전원을 공급하는 제1 전원 공급원;

제2 유도 코일로 제2 주파수의 전원을 공급하는 제2 전원 공급원; 및

제1 및 제2 전원 공급원의 주파수의 위상차를 제어하여 제1 및 제2 페라이트 코어에 의해 유도되는 자기장의 벡터적 합에 의해 기판 상부에 평형 회전 이온 가속 경로가 유도 되도록 하는 위상 제어기를 포함하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제18 항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어의 자속 출입구가 접하는 플라즈마 반응 챔버의 측벽면은 절연체로 구성되는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제18 항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어는 직각으로 교차 배열되는 자 기 강화된 플라즈마 소오스.
제18 항에 있어서, 서셉터로 제3 주파수를 갖는 제1 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원을 포함하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제18 항에 있어서, 서셉터로 제3 주파수를 갖는 제1 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원과 제4 주파수를 갖는 제2 바이어스 전원을 공급하는 제4 전원 공급원을 포함하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제18 항에 있어서, 플라즈마 반응 챔버는 상부 중심으로 구비된 가스 입구와 가스 입구로 유입된 가스가 서셉터를 향하여 고르게 분사되어 흐르도록 플라즈마 반응 챔버의 천정에 구비되는 샤워 헤드를 포함하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제18 항에 있어서, 플라즈마 반응 챔버는 상부가 테두리를 따라 하나의 계단형으로 구성되어 천정의 중심이 융기된 영역을 구비하고, 융기된 영역의 내측 천정에 샤워 헤드가 구비되며, 융기된 영역의 외부 측벽으로 제1 및 제2 페라이트 코어의 자속 출입구가 접하는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제23 항 또는 제24 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어의 자속 출입구는 샤워 헤드의 하단으로 정렬되어 있는 자기 강화된 플라즈마 소오스.
제18 항에 있어서, 제1 및 제2 페라이트 코어는 자속 출입구의 단면은 직사각형 구조 또는 호(arc) 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는 자기 강화된 플라즈마 소오스.