KR100845917B1

KR100845917B1 - Inductively coupled plasma reactor for wide area plasma processing

Info

Publication number: KR100845917B1
Application number: KR1020060093837A
Authority: KR
Inventors: 최대규
Original assignee: 최대규
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-07-11
Also published as: KR20080028518A

Abstract

본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 갖는 진공 챔버, 진공 챔버의 상부에 설치되는 유전체 윈도우, 유전체 윈도우 영역 내에서 다수 회의 지그재그 구조로 배치된 무선 주파수 안테나 및, 수직 단면 구조가 말편자 형상을 갖고 무선 주파수 안테나를 따라서 덮어지도록 설치되어 자속 출입구가 유전체 윈도우를 향하도록 설치되는 마그네틱 코어 커버를 포함한다. 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 무선 주파수 안테나의 구조와 가스 공급 구조를 개선하고 그리고 안테나의 자속 전달 효율을 향상시켜서 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있다.The inductively coupled plasma reactor of the present invention includes a vacuum chamber having a substrate support on which a substrate to be processed is placed, a dielectric window installed on top of the vacuum chamber, a radio frequency antenna arranged in a plurality of zig-zag structures within the dielectric window region, and a vertical cross-sectional structure. And a magnetic core cover having a horseshoe shape and installed to cover along the radio frequency antenna, the magnetic flux entrance facing the dielectric window. The inductively coupled plasma reactor of the present invention improves the structure of the radio frequency antenna and the gas supply structure, and improves the flux transfer efficiency of the antenna, thereby generating high uniformity and high density plasma having high control over plasma ion energy. .

플라즈마, 안테나, 유도 결합, 용량 결합 Plasma, antenna, inductive coupling, capacitive coupling

Description

대면적 플라즈마 처리를 위한 유도 결합 플라즈마 반응기{INDUCTIVELY COUPLED PLASMA REACTOR FOR WIDE AREA PLASMA PROCESSING}INDUCTIVELY COUPLED PLASMA REACTOR FOR WIDE AREA PLASMA PROCESSING

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.In order to more fully understand the drawings used in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an inductively coupled plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 무선 주파수 안테나 및 유전체 윈도우의 가스 공급홀의 평면 배치 구조를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a planar arrangement structure of a gas supply hole of a radio frequency antenna and a dielectric window.

도 3은 유전체 윈도우의 가스 공급홀 주변의 부분 단면 확대도이다.3 is an enlarged partial cross-sectional view around the gas supply hole of the dielectric window.

도 4는 이중 가스 공급 구조를 갖는 가스 공급부의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a gas supply unit having a dual gas supply structure.

도 5는 무선 주파수 안테나 및 유전체 윈도우의 가스 공급홀의 평면 배치 구조의 변형예를 보여주는 도면이다. 5 is a view showing a modification of the planar arrangement structure of the gas supply holes of the radio frequency antenna and the dielectric window.

도 6은 전원 분할에 의한 이중 바이어스 구조를 채용한 예를 보여주는 도면이다.6 is a diagram illustrating an example in which a dual bias structure by power splitting is adopted.

도 7은 진공 챔버의 상부에 샤워 헤드를 구성한 변형예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of an inductively coupled plasma reactor according to a modification in which a shower head is configured on the top of the vacuum chamber.

도 8은 무선 주파수 안테나 및 가스 샤워 헤드의 평면 배치 구조를 보여주는 도면이다.8 is a diagram illustrating a planar layout structure of a radio frequency antenna and a gas shower head.

도 9는 전원 분할에 의한 이중 바이어스 구조를 채용한 예를 보여주는 도면이다.9 is a diagram illustrating an example in which a dual bias structure by power splitting is adopted.

도 10은 전원 분할에 의한 이중 전원 공급 구조를 채용한 예를 보여주는 도면이다.10 is a diagram illustrating an example in which a dual power supply structure by power division is adopted.

도 11은 독립된 이중 전원 공급 구조를 채용한 예를 보여주는 도면이다.11 is a diagram illustrating an example in which an independent dual power supply structure is adopted.

도 12 및 도 13은 가스 샤워 헤드와 결합된 이중 가스 공급 구조를 갖는 가스 공급부의 구성을 보여주는 진공 챔버의 단면도 및 평면도이다.12 and 13 are a cross-sectional view and a plan view of a vacuum chamber showing a configuration of a gas supply unit having a dual gas supply structure coupled with a gas shower head.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: 진공 챔버 20; 가스 공급부10: vacuum chamber 20; Gas supply

30: 무선 주파수 안테나 32: 마그네틱 코어 커버30: radio frequency antenna 32: magnetic core cover

34: 유전체 윈도우34: dielectric window

본 발명은 무선 주파수(radio frequency)를 이용한 유도 결합 플라즈마 반응기(inductively coupled plasma reactor)에 관한 것으로, 구체적으로는 지그재그 형상의 무선 주파수 안테나를 사용하여 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있는 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inductively coupled plasma reactor using radio frequency. Specifically, a zigzag radio frequency antenna is used to control plasma ion energy with higher uniformity. An inductively coupled plasma reactor capable of generating an area high density plasma.

플라즈마는 같은 수의 음이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각(etching), 증착(deposition), 세정(cleaning), 에싱(ashing) 등에 다양하게 사용된다.Plasma is a highly ionized gas containing the same number of positive ions and electrons. Plasma discharges are used for gas excitation to generate active gases containing ions, free radicals, atoms, molecules. The active gas is widely used in various fields and is typically used in a variety of semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, cleaning, ashing, and the like.

플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 무선 주파수(radio frequency)를 사용한 용량 결합 플라즈마(capacitive coupled plasma)와 유도 결합 플라즈마(inductive coupled plasma)가 그 대표적인 예이다.There are a number of plasma sources for generating plasma, and the representative examples are capacitive coupled plasma and inductive coupled plasma using radio frequency.

용량 결합 플라즈마 소스는 정확한 용량 결합 조절과 이온 조절 능력이 높아서 타 플라즈마 소스에 비하여 공정 생산력이 높다는 장점을 갖는다. 반면, 무선 주파수 전원의 에너지가 거의 배타적으로 용량 결합을 통하여 플라즈마에 연결되기 때문에 플라즈마 이온 밀도는 용량 결합된 무선 주파수 전력의 증가 또는 감소에 의해서만 증가 또는 감소될 수 있다. 그러나 무선 주파수 전력의 증가는 이온 충격 에너지를 증가시킨다. 결과적으로 이온 충격에 의한 손상을 방지하기 위해서는 공급되는 무선 주파수 전력의 한계성을 갖게 된다.Capacitively coupled plasma sources have the advantage of high process productivity compared to other plasma sources due to their high capacity for precise capacitive coupling and ion control. On the other hand, since the energy of the radio frequency power supply is almost exclusively connected to the plasma through capacitive coupling, the plasma ion density can only be increased or decreased by increasing or decreasing the capacitively coupled radio frequency power. However, increasing radio frequency power increases ion bombardment energy. As a result, in order to prevent damage caused by ion bombardment, there is a limit of radio frequency power supplied.

한편, 유도 결합 플라즈마 소스는 무선 주파수 전원의 증가에 따라 이온 밀도를 쉽게 증가시킬 수 있으며 이에 따른 이온 충격은 상대적으로 낮아서 고밀도 플라즈마를 얻기에 적합한 것으로 알려져 있다. 그럼으로 유도 결합 플라즈마 소스는 고밀도의 플라즈마를 얻기 위하여 일반적으로 사용되고 있다. 유도 결합 플 라즈마 소스는 대표적으로 무선 주파수 안테나(RF antenna)를 이용하는 방식과 변압기를 이용한 방식(변압기 결합 플라즈마(transformer coupled plasma)라고도 함)으로 기술 개발이 이루어지고 있다. 여기에 전자석이나 영구 자석을 추가하거나, 용량 결합 전극을 추가하여 플라즈마의 특성을 향상 시키고 재현성과 제어 능력을 높이기 위하여 기술 개발이 이루어지고 있다.On the other hand, the inductively coupled plasma source can easily increase the ion density with the increase of the radio frequency power source, the ion bombardment is relatively low, it is known to be suitable for obtaining a high density plasma. Therefore, inductively coupled plasma sources are commonly used to obtain high density plasma. Inductively coupled plasma sources are typically developed using RF antennas and transformers (also called transformer coupled plasma). The development of technology to improve the characteristics of plasma, and to increase the reproducibility and control ability by adding an electromagnet or a permanent magnet or adding a capacitive coupling electrode.

무선 주파수 안테나는 나선 타입 안테나(spiral type antenna) 또는 실린더 타입 안테나(cylinder type antenna)가 일반적으로 사용된다. 무선 주파수 안테나는 플라즈마 반응기(plasma reactor)의 외부에 배치되며, 석영과 같은 유전체 위도우(dielectric window)를 통하여 플라즈마 반응기의 내부로 유도 기전력을 전달한다. 무선 주파수 안테나를 이용한 유도 결합 플라즈마는 고밀도의 플라즈마를 비교적 손쉽게 얻을 수 있으나, 안테나의 구조적 특징에 따라서 플라즈마 균일도가 영향을 받는다. 그럼으로 무선 주파수 안테나의 구조를 개선하여 균일한 고밀도의 플라즈마를 얻기 위해 노력하고 있다.Radio frequency antennas are generally used as spiral type antennas or cylinder type antennas. The radio frequency antenna is disposed outside the plasma reactor and transmits induced electromotive force into the plasma reactor through a dielectric window such as quartz. Inductively coupled plasma using a radio frequency antenna can obtain a high density plasma relatively easily, but the plasma uniformity is affected by the structural characteristics of the antenna. Therefore, efforts have been made to improve the structure of the radio frequency antenna to obtain a uniform high density plasma.

그러나 대면적의 플라즈마를 얻기 위하여 안테나의 구조를 넓게 하거나 안테나에 공급되는 전력을 높이는 것은 한계성을 갖는다. 예를 들어, 정상파 효과(standing wave effect)에 의해 방사선상으로 비균일한 플라즈마가 발생되는 것으로 알려져 있다. 또한, 안테나에 높은 전력이 인가되는 경우 무선 주파수 안테나의 용량성 결합(capacitive coupling)이 증가하게 됨으로 유전체 윈도우를 두껍게 해야 하며, 이로 인하여 무선 주파수 안테나와 플라즈마 사이의 거리가 증가함으로 전력 전달 효율이 낮아지는 문제점이 발생된다.However, in order to obtain a large plasma, it is limited to widen the structure of the antenna or increase the power supplied to the antenna. For example, it is known that a non-uniform plasma is generated in the radiographic state by a standing wave effect. In addition, when high power is applied to the antenna, the capacitive coupling of the radio frequency antenna increases, so that the dielectric window must be thickened, thereby increasing the distance between the radio frequency antenna and the plasma, thereby lowering power transmission efficiency. Losing problems occur.

최근 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판의 대형화, 액정 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판의 대형화 그리고 새로운 처리 대상 물질 등장 등과 같은 여러 요인으로 인하여 더욱 향상된 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 특히, 대면적의 피처리물에 대한 우수한 처리 능력을 갖는 향상된 플라즈마 소스 및 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다.In the recent semiconductor manufacturing industry, plasma processing technology has been further improved due to various factors such as ultra-miniaturization of semiconductor devices, the enlargement of silicon wafer substrates for manufacturing semiconductor circuits, the enlargement of glass substrates for manufacturing liquid crystal displays, and the emergence of new target materials. This is required. In particular, there is a need for improved plasma sources and plasma processing techniques that have good processing capabilities for large area workpieces.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 무선 주파수 안테나의 구조와 가스 공급 구조를 개선하고 그리고 안테나의 자속 전달 효율을 향상시켜서 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있는 유도 결합 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and an object thereof is to improve the structure of the radio frequency antenna and the gas supply structure, and to improve the flux transfer efficiency of the antenna, thereby providing a more uniform and more uniform control of plasma ion energy. An inductively coupled plasma reactor capable of generating an area high density plasma.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는: 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 갖는 진공 챔버; 진공 챔버의 상부에 설치되는 유전체 윈도우; 유전체 윈도우 영역 내에서 다수 회의 지그재그 구조로 배치된 무선 주파수 안테나; 및 수직 단면 구조가 말편자 형상을 갖고 무선 주파수 안테나를 따라서 덮어지도록 설치되어 자속 출입구가 유전체 윈도우를 향하도록 설치되는 마그네틱 코어 커버를 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to an inductively coupled plasma reactor. An inductively coupled plasma reactor of the present invention comprises: a vacuum chamber having a substrate support on which a substrate to be processed is placed; A dielectric window installed above the vacuum chamber; A radio frequency antenna arranged in a plurality of zig-zag structures within the dielectric window region; And a magnetic core cover having a vertical cross-sectional structure having a horseshoe shape and installed to cover the radio frequency antenna so that the magnetic flux entrance and exit face the dielectric window.

일 실시예에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나는 좌우로 왕복하며 반복되는 지그재그 구조를 갖는다.In one embodiment, the radio frequency antenna has a zigzag structure that repeats from side to side.

일 실시예에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나는 방사형의 지그재그 구조를 갖다.In one embodiment, the radio frequency antenna has a radial zigzag structure.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 무선 주파수 안테나가 배치된 영역을 제외한 다른 부분에서 관통되어 형성된 다수개의 가스 공급홀을 구비하고; 다수개의 가스 공급홀을 통하여 진공 챔버의 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함한다.In one embodiment, the dielectric window has a plurality of gas supply holes formed through other portions except for the region where the radio frequency antenna is disposed; It includes a gas supply for supplying a process gas into the interior of the vacuum chamber through a plurality of gas supply holes.

일 실시예에 있어서, 상기 가스 공급부는 서로 다른 공정 가스를 분리 공급하기 위한 가스 분리 공급 구조를 갖는다.In one embodiment, the gas supply unit has a gas separation supply structure for separating and supplying different process gases.

일 실시예에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나로 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 및 상기 기판 기지대로 제2 주파수의 바이어스 전원을 공급하는 제2 전원 공급원을 포함한다.In one embodiment, a first power supply for supplying a radio frequency power of a first frequency to the radio frequency antenna; And a second power supply source for supplying a bias power source at a second frequency to the substrate base.

일 실시예에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나로 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 및 상기 기판 지지대로 제2 및 제3 주파수의 바이어스 전원 공급하는 제2 및 제3 전원 공급원을 포함한다.In one embodiment, a first power supply for supplying a radio frequency power of a first frequency to the radio frequency antenna; And second and third power supply sources supplying bias power at second and third frequencies to the substrate support.

일 실시예에 있어서, 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 분배하여 무선 주파수 안테나와 기판 지지대로 공급하는 전원 분할부; 및 상기 기판 지지대로 제2 주파수의 바이어스 전원을 공급하는 제2 전원 공급원을 포함한다.In one embodiment, a first power supply for supplying a radio frequency power of a first frequency; A power division unit for distributing radio frequency power of a first frequency and supplying the radio frequency antenna and the substrate support; And a second power supply source supplying bias power at a second frequency to the substrate support.

일 실시예에 있어서, 유전체 윈도우의 중심부의 개구된 영역에 설치되고 가스 공급원으로부터 제1 공정 가스를 공급 받아 진공 챔버의 내부로 분사하는 가스 샤워 헤드를 포함한다.In one embodiment, a gas shower head is installed in an open area of the center portion of the dielectric window and receives a first process gas from a gas source and sprays the gas into the vacuum chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나는 가스 샤워 헤드 주변으로 배치되는 방사형의 지그재그 구조를 갖는다.In one embodiment, the radio frequency antenna has a radial zig-zag structure disposed around the gas shower head.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 무선 주파수 안테나가 배치된 영역을 제외한 다른 부분에서 관통되어 형성된 다수개의 가스 공급홀을 구비하고; 다수개의 가스 공급홀을 통하여 진공 챔버의 내부로 제2 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함한다.In one embodiment, the dielectric window has a plurality of gas supply holes formed through other portions except for the region where the radio frequency antenna is disposed; And a gas supply unit configured to supply a second process gas into the vacuum chamber through the plurality of gas supply holes.

일 실시예에 있어서, 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 분배하여 무선 주파수 안테나와 가스 샤워 헤드로 공급하는 전원 분할부; 및 상기 기판 지지대로 제2 및 제3 주파수의 바이어스 전원 공급하는 제2 및 제3 전원 공급원을 포함한다.In one embodiment, a first power supply for supplying a radio frequency power of a first frequency; A power divider for distributing radio frequency power of a first frequency and supplying the radio frequency power to the radio frequency antenna and the gas shower head; And second and third power supply sources supplying bias power at second and third frequencies to the substrate support.

일 실시예에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나로 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 상기 가스 샤워 헤드로 제2 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제2 전원 공급원; 및 상기 기판 지지대로 제2 및 제3 주파수의 바이어스 전원 공급하는 제2 및 제3 전원 공급원을 포함한다.In one embodiment, a first power supply for supplying a radio frequency power of a first frequency to the radio frequency antenna; A second power supply for supplying radio frequency power of a second frequency to said gas shower head; And second and third power supply sources supplying bias power at second and third frequencies to the substrate support.

일 실시예에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나와 마그네틱 코어 커버 사이에 설치되는 냉각수 공급 채널을 포함한다.In one embodiment, a cooling water supply channel is provided between the radio frequency antenna and the magnetic core cover.

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. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 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.DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the embodiments of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description. In understanding the drawings, it should be noted that like parts are intended to be represented by the same reference numerals as much as possible. And detailed description of known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention is omitted.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating a preferred embodiment of the present invention, the inductively coupled plasma reactor of the present invention will be described in detail.

도 1을 참조하여, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 챔버 바디(11)와 챔버 바디(11)의 천정을 형성하는 유전체 윈도우(34)로 구성되는 진공 챔버(10)를 구비한다. 진공 챔버(100)의 내부에는 피처리 기판(W)이 놓이는 기판 지지대(16)가 구비된다. 챔버 바디(11)의 하단에는 가스 배기를 위한 가스 출구(14)가 구비된다. 가스 출구(14)는 진공 펌프(미도시)에 연결된다. 피처리 기판(W)은 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판 또는 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 제조를 위한 유리 기판 이다.Referring to FIG. 1, the inductively coupled plasma reactor of the present invention includes a vacuum chamber 10 composed of a chamber body 11 and a dielectric window 34 forming a ceiling of the chamber body 11. The substrate support 16 on which the substrate to be processed W is placed is provided in the vacuum chamber 100. The lower end of the chamber body 11 is provided with a gas outlet 14 for gas exhaust. The gas outlet 14 is connected to a vacuum pump (not shown). The substrate W to be processed is, for example, a silicon wafer substrate for producing a semiconductor device or a glass substrate for producing a liquid crystal display or a plasma display.

챔버 바디(11)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 재작된다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 재작될 수 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 재작될 수 있다. 또 다른 대안으로 챔버 바디(11)를 전체적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 재작하는 것도 가능하며, 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 다른 물질로도 재작될 수 있다. 유전체 윈도우(34)는 예들 들어, 석영이나 세라믹과 같은 절연 물질로 구성된다.The chamber body 11 is made of a metallic material such as aluminum, stainless steel or copper. Or coated metal, for example anodized aluminum or nickel plated aluminum. Or refractory metal. Alternatively, it is also possible to rewrite the chamber body 11 entirely with an electrically insulating material such as quartz, ceramic, or other materials suitable for carrying out the intended plasma process. Dielectric window 34 is comprised of an insulating material, such as, for example, quartz or ceramic.

도 2는 무선 주파수 안테나 및 유전체 윈도우의 가스 공급홀의 평면 배치 구조를 보여주는 도면이고, 도 3은 유전체 윈도우의 가스 공급홀 주변의 부분 단면 확대도이다.2 is a view showing a planar arrangement structure of a gas supply hole of a radio frequency antenna and a dielectric window, and FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view around the gas supply hole of the dielectric window.

도 2를 참조하여, 유전체 윈도우(34)의 상부에는 무선 주파수 안테나(30)가 설치된다. 무선 주파수 안테나(30)는 유전체 윈도우(34) 영역 내에서 좌우로 왕복하며 반복되는 다수 회의 지그재그 구조로 배치된다. 무선 주파수 안테나(30)의 일단은 제1 주파수의 무선 주파수 전원(RF1)을 공급하는 제1 전원 공급원(50)에 제1 임피던스 정합기(51)를 통하여 연결되고 타단은 접지에 연결된다. 제1 전원 공급원(50)은 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전원의 제어가 가능한 무선 주파수 전원 공급원을 사용하여 구성할 수도 있다.Referring to FIG. 2, a radio frequency antenna 30 is installed above the dielectric window 34. The radio frequency antenna 30 is arranged in a plurality of zigzag structures that are repeated reciprocally from side to side within the dielectric window 34 region. One end of the radio frequency antenna 30 is connected to the first power source 50 for supplying the radio frequency power source RF1 of the first frequency through the first impedance matcher 51 and the other end is connected to ground. The first power source 50 may be configured using a radio frequency power source capable of controlling the output power without a separate impedance matcher.

무선 주파수 안테나(30)는 마그네틱 코어 커버(32)에 의해 덮여진다. 마그네틱 코어 커버(32)는 수직 단면 구조가 말편자 형상을 갖고 무선 주파수 안테나(30)를 따라서 덮어지도록 설치되어 자속 출입구(35)가 유전체 윈도우(34)를 향하도록 설치된다. 그럼으로 무선 주파수 안테나(30)에 의해 발생된 자기장(33)은 마그네틱 코어 커버(32)에 의해 집속되어 진공 챔버(10)의 내측 상부에 발생된다. 이 자기장(33)에 의해 유도되는 전기장(37a, 37b)은 유전체 윈도우(34)에 본질적으로 평행하게 발생된다. 또한, 전기장(37a, 37b)의 방향은 무선 주파수 안테나(30)의 지그재그 구조를 따라서 서로 역방향으로 교대적으로 형성된다.The radio frequency antenna 30 is covered by a magnetic core cover 32. The magnetic core cover 32 is installed so that the vertical cross-sectional structure has a horseshoe shape and is covered along the radio frequency antenna 30 so that the magnetic flux entrance 35 faces the dielectric window 34. Thus, the magnetic field 33 generated by the radio frequency antenna 30 is focused by the magnetic core cover 32 and generated inside the upper portion of the vacuum chamber 10. The electric fields 37a and 37b induced by this magnetic field 33 are generated essentially parallel to the dielectric window 34. Further, the directions of the electric fields 37a and 37b are alternately formed in the opposite directions along the zigzag structure of the radio frequency antenna 30.

마그네틱 코어 커버(32)는 페라이트 재질로 제작되지만 다른 대안의 재료로 제작될 수 도 있다. 마그네틱 코어 커버(34)는 다수의 말편자 형상의 페라이트 코어 조각들을 조립하여 구성할 수 있다. 또는 일체형의 페라이트 코어를 사용할 수도 있다. 여러 개의 조각을 사용하여 구성하는 경우에는 각 조각의 조립면에 절연 물질과 같은 비자성 물질층을 삽입하여 연결할 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나 유전체 윈도(34)와 다중 무선 주파수 안테나(30) 사이에 페러데이 실드를 선택적으로 구성할 수 있다. 도면에는 구체적으로 도시하지는 않았으나, 무선 주파수 안테나(30)와 마그네틱 코어 커버(32)의 사이에는 냉각수 공급 채널이 구비된다.Magnetic core cover 32 is made of ferrite material, but may be made of other alternative materials. Magnetic core cover 34 may be configured by assembling a plurality of horseshoe-shaped ferrite core pieces. Alternatively, an integrated ferrite core may be used. In the case of using a plurality of pieces, each piece can be connected by inserting a nonmagnetic material layer such as an insulating material on the assembly surface. Although not shown, a Faraday shield may be selectively configured between the dielectric window 34 and the multiple radio frequency antenna 30. Although not illustrated in detail, a cooling water supply channel is provided between the radio frequency antenna 30 and the magnetic core cover 32.

다시, 도 1을 참조하여, 기판 지지대(16)는 제2 및 제3 무선 주파수 전원(RF2, RF3)를 공급하는 제2 및 제3 전원 공급원(52, 53)에 임피던스 정합기(54)를 통하여 전기적으로 연결되어 바이어스 된다. 제2 및 제3 전원 공급원(52, 53)은 서로 다른 주파수(RF2, RF3)의 무선 주파수를 기판 지지대(16)로 공급한다. 기판 지지대(16)의 이중 전원 공급 구조는 진공 챔버(10)의 내부에 플라즈마 발생을 더욱 용이하게 하고, 피처리 기판(W)의 표면에서 플라즈마 이온 에너지 조절을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 더욱 향상 시킬 수 있다. 제2 및 제3 전원 공급원(52, 53)은 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전압의 제어가 가능한 무선 주파수 전원 공급원을 사용하여 구성할 수 도 있다. 기판 지지대(16)는 이중 바이어스 구조를 갖지만, 하나의 전원 공급원에 의한 단일 바이어스 구조를 가질 수도 있다.Again, referring to FIG. 1, the substrate support 16 provides an impedance matcher 54 to the second and third power sources 52, 53 for supplying the second and third radio frequency power sources RF2, RF3. It is electrically connected and biased through. The second and third power sources 52 and 53 supply radio frequencies of different frequencies RF2 and RF3 to the substrate support 16. The dual power supply structure of the substrate support 16 facilitates plasma generation inside the vacuum chamber 10 and further improves plasma ion energy control on the surface of the substrate W to further improve process productivity. Can be. The second and third power sources 52 and 53 may be configured using a radio frequency power source capable of controlling the output voltage without a separate impedance matcher. The substrate support 16 has a dual bias structure, but may have a single bias structure by one power supply.

진공 챔버(10)의 상부에는 가스 공급부(20)가 구성된다. 유전체 윈도우(34)는 무선 주파수 안테나(30)가 배치된 영역을 제외한 다른 부분에 관통되어 형성된 다수개의 가스 공급홀(36)이 형성된다. 다수개의 가스 공급홀(36)은 지그재그로 배열된 무선 주파수 안테나(30)의 사이를 따라서 형성된다. 가스 공급부(20)는 무선 주파수 안테나(30)를 전체적으로 덮는 가스 공급 커버(21), 가스 공급원(미도 시)에 연결되는 가스 입구(22), 다수개의 가스 공급홀(36)에 연결되는 가스 도입관(25), 가스 입구(22)와 가스 도입관(25) 사이에 가스를 고르게 분배하기 위한 하나 이상의 가스 분배 격판(24)으로 구성된다. 가스 도입관(25)은 가스 공급부(20)의 하부판(23)에 연결된다.The gas supply unit 20 is configured above the vacuum chamber 10. The dielectric window 34 has a plurality of gas supply holes 36 formed through the other portions except for the region where the radio frequency antenna 30 is disposed. The plurality of gas supply holes 36 are formed along the zigzag radio frequency antennas 30. The gas supply unit 20 includes a gas supply cover 21 covering the radio frequency antenna 30 as a whole, a gas inlet 22 connected to a gas supply source (not shown), and a gas supply connected to a plurality of gas supply holes 36. It consists of one or more gas distribution diaphragms 24 for evenly distributing gas between the tube 25, the gas inlet 22 and the gas introduction tube 25. The gas introduction pipe 25 is connected to the lower plate 23 of the gas supply unit 20.

가스 공급부(12)는 지그재그로 배열된 무선 주파수 안테나(30)의 사이를 따라서 진공 챔버(10)의 내부로 공정 가스를 주입한다. 그럼으로 공정 가스는 무선 주파수 안테나(30)가 설치된 영역을 제외한 다른 부분에서 유전체 윈도우(34) 상부를 통하여 진공 챔버(10)의 내부로 균일하게 공급되어 플라즈마 처리의 균일도를 높일 수 있다.The gas supply unit 12 injects the process gas into the vacuum chamber 10 along the zigzag radio frequency antennas 30. Therefore, the process gas may be uniformly supplied to the inside of the vacuum chamber 10 through the upper portion of the dielectric window 34 in a portion other than the region where the radio frequency antenna 30 is installed, thereby increasing the uniformity of the plasma treatment.

도 4를 참조하여, 가스 공급부(20)는 이중 가스 공급 구조로 변형 실시될 수 있다. 가스 공급부(20)는 제1 및 제2 가스 입구(22a, 22b)와 가스 공급 분리판(26)을 구비한다. 가스 공급 분리판(26) 상부 영역은 제1 가스 입구(22a)에 연결되고, 하부 영역은 제2 가스 입구(22b)에 연결된다. 유전체 윈도우(34)에 형성된 다수개의 가스 공급홀(36a) 중에서 일부분은 제1 가스 도입관(25a)을 통하여 가스 공급 분리판(26)으로 연결되며, 다른 일부분은 제2 가스 도입관(22b)을 통하여 하부판(24)에 연결된다. 그럼으로 제1 가스 입구(22a)와 제1 가스 도입관(25a)을 통하는 하나의 가스 공급 경로가 그리고 제2 가스 입구(22b)와 제2 가스 도입관(25b)을 통하는 다른 하나의 가스 공급 경로가 형성된다. 이러한 두 개의 가스 공급 경로를 통하여 서로 다른 두 개의 공정 가스가 분리 공급된다. 이와 같이 서로 다른 공정 가스를 분리 공급하도록 하여 플라즈마 처리의 균일도를 높일 수 있다.Referring to FIG. 4, the gas supply unit 20 may be modified in a dual gas supply structure. The gas supply unit 20 includes first and second gas inlets 22a and 22b and a gas supply separator 26. The upper region of the gas supply separator 26 is connected to the first gas inlet 22a and the lower region is connected to the second gas inlet 22b. A portion of the plurality of gas supply holes 36a formed in the dielectric window 34 is connected to the gas supply separation plate 26 through the first gas introduction pipe 25a, and the other portion of the plurality of gas supply holes 36a is connected to the second gas introduction pipe 22b. It is connected to the lower plate 24 through. Thus, one gas supply path through the first gas inlet 22a and the first gas inlet pipe 25a and the other gas supply through the second gas inlet 22b and the second gas inlet pipe 25b are thus provided. A path is formed. Two different process gases are separately supplied through these two gas supply paths. As such, different process gases may be separately supplied to increase uniformity of the plasma treatment.

도 5는 무선 주파수 안테나 및 유전체 윈도우의 가스 공급홀의 평면 배치 구조의 변형예를 보여주는 도면이다.5 is a view showing a modification of the planar arrangement structure of the gas supply holes of the radio frequency antenna and the dielectric window.

도 5에 도시된 바와 같이, 무선 주파수 안테나(30)는 방사형의 지그재그 구조로 변형 실시될 수 있다. 마그네틱 코어 커버(32)도 무선 주파수 안테나(30)의 형태를 따라서 방사형의 지그재그 구조로 변형 실시된다. 이때, 유전체 윈도우(34)에 형성되는 다수개의 가스 공급홀(36a, 36b)은 무선 주파수 안테나(30)가 배치된 영역을 제외한 다른 부분에서 형성된다. 이러한 구조에서 가스 공급은 단일 공급 구조를 취할 수 있으며, 분리된 가스 공급 구조를 취할 수도 있다. 분리된 가스 공급 구조를 갖는 경우에, 평면적으로 무선 주파수 안테나(30)의 내부 영역에 속하는 가스 공급홀(36a)과 위부 영역에 속하는 가스 공급홀(36b)로 나누어 각기 서로 다른 공정 가스가 공급되도록 할 수 있다.As shown in FIG. 5, the radio frequency antenna 30 may be modified to have a radial zigzag structure. The magnetic core cover 32 is also modified to a radial zigzag structure along the shape of the radio frequency antenna 30. In this case, the plurality of gas supply holes 36a and 36b formed in the dielectric window 34 are formed at other portions except for the region where the radio frequency antenna 30 is disposed. In such a structure the gas supply may take a single supply structure and may take a separate gas supply structure. In the case of having a separate gas supply structure, the gas supply holes 36a belonging to the inner region of the radio frequency antenna 30 and the gas supply holes 36b belonging to the upper region of the radio frequency antenna 30 are planarly supplied so that different process gases are supplied. can do.

도 6을 참조하여, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 발생기는 하나의 제1 전원 공급원(50)으로부터 전원 공급을 분리하여 무선 주파수 안테나(30)와 기판 지지대(16)로 각기 공급되도록 할 수 있다. 전원 분할부(51)는 제1 전원 공급원(50)으로부터 제공되는 제1 주파수의 무선 주파수 전원(RF1)을 분할하여 무선 주파수 안테나(30)와 기판 지지대(16)로 각각 공급한다. 전원 분할부(55)는 예를 들어, 변압기를 이용한 전원 분할, 다수의 저항을 이용한 전원 분할, 다수의 커패시터를 이용 한 전원 분할 등 다양한 방식에 의하여 전원 분할이 가능하다. 기판 지지대(16)는 제1 전원 공급원(50)으로부터 분할된 제1 무선 주파수 전원(RF1)과 제3 전원 공급원(53)으로부터 제공되는 제3 무선 주파수 전원(RF3)을 각각 제공받게 된다. 여기서 제1 및 제3 전원 공급원(50, 53)은 서로 다른 주파수를 갖는다.Referring to FIG. 6, the inductively coupled plasma generator of the present invention may separate the power supply from one first power supply 50 so as to be supplied to the radio frequency antenna 30 and the substrate support 16, respectively. The power divider 51 divides the radio frequency power source RF1 of the first frequency provided from the first power source 50 and supplies the divided power to the radio frequency antenna 30 and the substrate support 16, respectively. The power divider 55 may divide power by various methods, for example, power splitting using a transformer, power splitting using a plurality of resistors, and power splitting using a plurality of capacitors. The substrate support 16 receives the first radio frequency power RF1 divided from the first power source 50 and the third radio frequency power RF3 provided from the third power source 53, respectively. Here, the first and third power sources 50 and 53 have different frequencies.

도 7은 진공 챔버의 상부에 샤워 헤드를 구성한 변형예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 8은 무선 주파수 안테나 및 가스 샤워 헤드의 평면 배치 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 7 is a cross-sectional view of an inductively coupled plasma reactor according to a modification in which a shower head is configured on the upper part of the vacuum chamber, and FIG. 8 is a view showing a planar arrangement structure of a radio frequency antenna and a gas shower head.

도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 유전체 윈도(34)의 중심부를 개구시키고 그 곳에 가스 샤워 헤드(60)를 설치하여 구성하는 변형 실시가 가능하다. 이러한 구조에서 무선 주파수 안테나(30)는 가스 샤워 헤드(60) 주변으로 배치되는 방사형 지그재그 구조를 갖는다. 물론 마그네틱 코어 커버(32)도 무선 주파수 안테나(30)의 형태를 따라서 방사형의 지그재그 구조로 변형 실시된다. 유전체 윈도우(34)의 상부는 보호 커버(13)에 의해 덮인다.7 and 8, the inductively coupled plasma reactor according to the present invention can be modified by opening the central portion of the dielectric window 34 and installing the gas shower head 60 therein. In this structure, the radio frequency antenna 30 has a radial zigzag structure arranged around the gas shower head 60. Of course, the magnetic core cover 32 is also modified to a radial zigzag structure along the shape of the radio frequency antenna 30. The top of the dielectric window 34 is covered by a protective cover 13.

가스 샤워 헤드(60)는 가스 입구(62)와 하나 이상의 가스 분배 격판(61)을 포함하고, 다수의 분사구(63)가 진공 챔버(10)의 상부 영역으로 노출되어 있다. 가스 샤워 헤드(60)는 유전체 윈도우의 중심부에 설치되어 가스 공급원(미도시)으로부터 공정 가스를 공급 받아 진공 챔버(10)의 내부로 분사한다.The gas shower head 60 includes a gas inlet 62 and one or more gas distribution diaphragms 61, with a plurality of nozzles 63 exposed to the upper region of the vacuum chamber 10. The gas shower head 60 is installed at the center of the dielectric window and receives a process gas from a gas supply source (not shown) to spray the inside of the vacuum chamber 10.

가스 샤워 헤드(60)가 설치된 구조에서, 무선 주파수 안테나(30)와 기판 지지대(16)의 전원 공급 구조는 다양한 변형이 가능하다. 먼저, 도 7을 참조하여, 무선 주파수 안테나(30)와 기판 지지대(16)가 서로 독립된 전원 공급 구조를 갖는 경우로 이 경우는 이미 도 1에서 설명되었음으로 반복 설명은 생략한다. 기판 지지대(16)는 단일 바이어스 구조 또는 이중 바이어스 구조 중 어느 하나로 실시될 수 있다. 도 9를 참조하여, 하나의 전원 공급원(50)으로부터 전원을 분할하여 무선 주파수 안테나(30)와 기판 지지대(16)로 공급하는 구조를 갖는 경우도 이미 도 6에서 설명되었음으로 반복 설명은 생략한다.In the structure in which the gas shower head 60 is installed, the power supply structure of the radio frequency antenna 30 and the substrate support 16 may be variously modified. First, referring to FIG. 7, the radio frequency antenna 30 and the substrate support 16 have independent power supply structures. In this case, the description thereof is omitted since it has already been described with reference to FIG. 1. The substrate support 16 may be implemented in either a single bias structure or a dual bias structure. Referring to FIG. 9, a case in which a power is divided from one power supply 50 and supplied to the radio frequency antenna 30 and the substrate support 16 is already described with reference to FIG. 6, and thus a repeated description thereof will be omitted. .

상술한 여러 예들에서 가스 샤워 헤드(60)는 기본적으로 접지되나, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 별도의 무선 주파수 전원을 공급할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 하나의 전원 공급원(50)으로부터 전원 분할부(55)를 통하여 ㅁ선 주파수 안테나(30)와 가스 샤워 헤드(60)로 각각 무선 주파수를 공급할 수 있다. 또는 도 11에 도시된 바와 같이, 별도의 전원 공급원들(50, 56)을 사용하여 무선 주파수 안테나(30)와 가스 샤워 헤드(60)로 독립적으로 무선 주파수 전원을 공급할 수도 있다.In the above examples, the gas shower head 60 is basically grounded, but as shown in FIGS. 10 and 11, it may supply a separate radio frequency power source. As shown in FIG. 10, the radio frequency may be supplied from the single power supply 50 to the K-line frequency antenna 30 and the gas shower head 60 through the power divider 55. Alternatively, as shown in FIG. 11, separate power supplies 50 and 56 may be used to independently supply radio frequency power to the radio frequency antenna 30 and the gas shower head 60.

이러한 다양한 변형들에서 사용되는 전원 공급원들(50, 52, 53, 56)들은 각기 임피던스 정합기(51, 54, 57)를 구비할 수 있으나, 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전원의 제어가 가능한 무선 주파수 전원 공급원을 사용하여 구성할 수도 있다.The power sources 50, 52, 53, and 56 used in these various modifications may include impedance matchers 51, 54, and 57, respectively, but wireless controllable output power without a separate impedance matcher. It can also be configured using a frequency power source.

도 12 및 도 13을 참조하여, 진공 챔버(10)의 상부에 가스 공급부(20)가 구비되어 가스 샤워 헤드(60)와 더불어 이중 가스 공급 구조를 갖도록 구성할 수 있 다. 유전체 윈도우(34)는 무선 주파수 안테나(30)가 배치된 영역을 제외한 다른 부분에 관통되어 형성된 다수개의 가스 공급홀(36)이 형성된다.12 and 13, the gas supply unit 20 is provided at the upper portion of the vacuum chamber 10, and may be configured to have a dual gas supply structure together with the gas shower head 60. The dielectric window 34 has a plurality of gas supply holes 36 formed through the other portions except for the region where the radio frequency antenna 30 is disposed.

다수개의 가스 공급홀(36)은 지그재그로 배열된 무선 주파수 안테나(30)의 사이를 따라서 형성된다. 가스 공급부(20)는 무선 주파수 안테나(30)를 전체적으로 덮는 가스 공급 커버(21), 가스 공급원(미도시)에 연결되는 가스 입구(22), 다수개의 가스 공급홀(36)에 연결되는 가스 도입관(25), 가스 입구(22)와 가스 도입관(25) 사이에 가스를 고르게 분배하기 위한 하나 이상의 가스 분배 격판(24)으로 구성된다. 가스 도입관(25)은 가스 공급부(20)의 하부판(23)에 연결된다.The plurality of gas supply holes 36 are formed along the zigzag radio frequency antennas 30. The gas supply unit 20 includes a gas supply cover 21 covering the radio frequency antenna 30 as a whole, a gas inlet 22 connected to a gas supply source (not shown), and a gas supply connected to a plurality of gas supply holes 36. It consists of one or more gas distribution diaphragms 24 for evenly distributing gas between the tube 25, the gas inlet 22 and the gas introduction tube 25. The gas introduction pipe 25 is connected to the lower plate 23 of the gas supply unit 20.

가스 샤워 헤드(60)는 제1 공정 가스를 가스 공급부(12)는 방사형의 지그재그로 배열된 무선 주파수 안테나(30)의 사이를 따라서 진공 챔버(10)의 내부로 제2 공정 가스를 각기 분리 공급한다. 이와 같이, 가스 샤워 헤드(60)와 가스 공급부(20)에 의해서 서로 다른 공정 가스를 분리하여 공급할 수 있음으로 플라즈마 처리의 균일도를 높일 수 있다.The gas shower head 60 separates and supplies the first process gas to the inside of the vacuum chamber 10 along the space between the radio frequency antennas 30 arranged in a radial zigzag. do. In this way, the gas shower head 60 and the gas supply unit 20 may separate and supply different process gases, thereby increasing the uniformity of the plasma treatment.

유전체 윈도우(20)는 기본적으로 평판형을 취하지만, 돔형의 구조를 취할 수 도 있다. 이와 더불어 다중 무선 주파수 안테나(30)도 기본적으로는 평판 구조를 취하지만, 유전체 윈도우(20)의 구조에 따라 돔형 구조를 취할 수도 있으며, 방사형 구조 이외에도 전체적으로 사각이나 육각 등과 같은 다각형 구조를 가질 수 있다. 이와 같이, 유전체 윈도우(20)와 다중 무선 주파수 안테나(30)의 형상이나 크기는 다양한 변형 실시가 가능함은 본 발명의 사상에 기초할 때 자명한 것이다. 그리고 독립적인 전원 공급, 분할된 전원 공급, 이중 전원 공급과 같은 다양한 경 우가 개별적으로 또는 혼합적으로 실시될 수 있다.The dielectric window 20 basically takes a flat plate shape, but may have a dome structure. In addition, the multi-frequency radio frequency antenna 30 also basically takes a flat plate structure, but may also take a dome structure according to the structure of the dielectric window 20, in addition to the radial structure may have a polygonal structure such as square or hexagon as a whole. . As described above, it is apparent that the shape and size of the dielectric window 20 and the multiple radio frequency antenna 30 may be variously modified. And various cases such as independent power supply, divided power supply and dual power supply can be performed individually or in combination.

이상에서 설명된 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기의 실시예는 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 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments of the inductively coupled plasma reactor of the present invention described above are merely illustrative, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications and equivalent other embodiments. You will know. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the specific forms mentioned in the above description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims, and the present invention is intended to cover all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. It should be understood to include.

상술한 바와 같은 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기에 의하면, 무선 주파수 안테나의 구조와 가스 공급 구조를 개선하고 그리고 안테나의 자속 전달 효율을 향상시켜서 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있다.According to the inductively coupled plasma reactor of the present invention as described above, the structure of the radio frequency antenna and the gas supply structure are improved, and the magnetic flux transfer efficiency of the antenna is improved, so that the control of plasma ion energy is high and a more uniform large area can be achieved. High density plasma can be generated.

Claims

피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 갖는 진공 챔버;A vacuum chamber having a substrate support on which a substrate to be processed is placed;

진공 챔버의 상부에 설치되는 유전체 윈도우;A dielectric window installed above the vacuum chamber;

유전체 윈도우 영역 내에서 다수 회의 지그재그 구조로 배치된 무선 주파수 안테나; 및A radio frequency antenna arranged in a plurality of zig-zag structures within the dielectric window region; And

수직 단면 구조가 말편자 형상을 갖고 무선 주파수 안테나를 따라서 덮어지도록 설치되어 자속 출입구가 유전체 윈도우를 향하도록 설치되는 마그네틱 코어 커버를 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.An inductively coupled plasma reactor comprising a magnetic core cover having a vertical cross-sectional structure and having a horseshoe shape and covering the radio frequency antenna so that the magnetic flux entrance faces the dielectric window.

제1항에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나는 좌우로 왕복하며 반복되는 지그재그 구조를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, wherein the radio frequency antenna has a zigzag structure which is reciprocated from side to side.

제1항에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나는 방사형의 지그재그 구조를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, wherein the radio frequency antenna has a radial zigzag structure.

제1항에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 무선 주파수 안테나가 배치된 영역을 제외한 다른 부분에서 관통되어 형성된 다수개의 가스 공급홀을 구비하고;The method of claim 1, wherein the dielectric window has a plurality of gas supply holes formed through other portions except the region where the radio frequency antenna is disposed;

다수개의 가스 공급홀을 통하여 진공 챔버의 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.Inductively coupled plasma reactor comprising a gas supply for supplying a process gas into the interior of the vacuum chamber through a plurality of gas supply holes.

제4항에 있어서, 상기 가스 공급부는 서로 다른 공정 가스를 분리 공급하기 위한 가스 분리 공급 구조를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 4, wherein the gas supply unit has a gas separation supply structure for separating and supplying different process gases.

제1항에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나로 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 및2. The apparatus of claim 1, further comprising: a first power supply for supplying radio frequency power at a first frequency to said radio frequency antenna; And

상기 기판 기지대로 제2 주파수의 바이어스 전원을 공급하는 제2 전원 공급원을 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.An inductively coupled plasma reactor comprising a second power supply for supplying a bias power at a second frequency to the substrate matrix.

상기 기판 지지대로 제2 및 제3 주파수의 바이어스 전원 공급하는 제2 및 제3 전원 공급원을 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.An inductively coupled plasma reactor comprising a second and a third power source for supplying bias power at second and third frequencies to the substrate support.

제1항에 있어서, 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제1 전원 공급원;2. The apparatus of claim 1, further comprising: a first power supply for supplying radio frequency power at a first frequency;

제1 주파수의 무선 주파수 전원을 분배하여 무선 주파수 안테나와 기판 지지대로 공급하는 전원 분할부; 및A power division unit for distributing radio frequency power of a first frequency and supplying the radio frequency antenna and the substrate support; And

상기 기판 지지대로 제2 주파수의 바이어스 전원을 공급하는 제2 전원 공급원을 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.And a second power source for supplying bias power at a second frequency to the substrate support.

제1항에 있어서, 유전체 윈도우의 중심부의 개구된 영역에 설치되고 가스 공급원으로부터 제1 공정 가스를 공급 받아 진공 챔버의 내부로 분사하는 가스 샤워 헤드를 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, further comprising a gas shower head installed in an open area of the center portion of the dielectric window and receiving a first process gas from a gas source and injecting the first process gas into the vacuum chamber.

제9항에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나는 가스 샤워 헤드 주변으로 배치되는 방사형의 지그재그 구조를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.10. The inductively coupled plasma reactor of claim 9, wherein said radio frequency antenna has a radial zigzag structure disposed about a gas shower head.

제10항에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 무선 주파수 안테나가 배치된 영역을 제외한 다른 부분에서 관통되어 형성된 다수개의 가스 공급홀을 구비하고;11. The method of claim 10, wherein the dielectric window has a plurality of gas supply holes formed through the other portion except the area where the radio frequency antenna is disposed;

다수개의 가스 공급홀을 통하여 진공 챔버의 내부로 제2 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.Inductively coupled plasma reactor comprising a gas supply for supplying a second process gas into the interior of the vacuum chamber through a plurality of gas supply holes.

제9항에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나로 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 및10. The apparatus of claim 9, further comprising: a first power source for supplying radio frequency power at a first frequency to said radio frequency antenna; And

제9항에 있어서, 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제1 전원 공급원;10. The apparatus of claim 9, further comprising: a first power supply for supplying radio frequency power at a first frequency;

제1 주파수의 무선 주파수 전원을 분배하여 무선 주파수 안테나와 가스 샤워 헤드로 공급하는 전원 분할부; 및A power divider for distributing radio frequency power of a first frequency and supplying the radio frequency power to the radio frequency antenna and the gas shower head; And

제9항에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나로 제1 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제1 전원 공급원;10. The apparatus of claim 9, further comprising: a first power source for supplying radio frequency power at a first frequency to said radio frequency antenna;

상기 가스 샤워 헤드로 제2 주파수의 무선 주파수 전원을 공급하는 제2 전원 공급원; 및A second power supply for supplying radio frequency power of a second frequency to said gas shower head; And

제1항에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나와 마그네틱 코어 커버 사이에 설치되는 냉각수 공급 채널을 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, further comprising a cooling water supply channel disposed between the radio frequency antenna and the magnetic core cover.

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