KR100980287B1 - 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기 - Google Patents

다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기 Download PDF

Info

Publication number
KR100980287B1
KR100980287B1 KR1020080001922A KR20080001922A KR100980287B1 KR 100980287 B1 KR100980287 B1 KR 100980287B1 KR 1020080001922 A KR1020080001922 A KR 1020080001922A KR 20080001922 A KR20080001922 A KR 20080001922A KR 100980287 B1 KR100980287 B1 KR 100980287B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
radio frequency
plasma reactor
frequency antenna
inductively coupled
dielectric window
Prior art date
Application number
KR1020080001922A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090076159A (ko
Inventor
최대규
Original Assignee
주식회사 뉴파워 프라즈마
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 뉴파워 프라즈마 filed Critical 주식회사 뉴파워 프라즈마
Priority to KR1020080001922A priority Critical patent/KR100980287B1/ko
Publication of KR20090076159A publication Critical patent/KR20090076159A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100980287B1 publication Critical patent/KR100980287B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/32119Windows
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266Magnetic control means
    • H01J37/32669Particular magnets or magnet arrangements for controlling the discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/364Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith using a particular conducting material, e.g. superconductor
    • H01Q1/366Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith using a particular conducting material, e.g. superconductor using an ionized gas
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645Radiofrequency discharges
    • H05H1/4652Radiofrequency discharges using inductive coupling means, e.g. coils

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명의 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기는 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대와 유전체 윈도우를 포함하는 플라즈마 반응기, 상기 유전체 윈도우를 통해서 상기 플라즈마 반응기의 내부로 유도 결합 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 제공하는 제1 및 제2 무선 주파수 안테나, 자속 출입구가 상기 플라즈마 반응기의 내부를 향하며 상기 제1 무선 주파수 안테나를 덮도록 설치된 마그네틱 코어 커버를 포함한다. 본 발명의 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기는 마그네틱 코어 커버를 갖는 다중 무선 주파수 안테나를 구비하여 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있으며 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력과 플라즈마 재현성을 높임으로 수율을 향상 시킬 수 있다.
플라즈마, 무선 주파수 안테나, 유도 결합, 마그네틱 코어

Description

다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기{INDUCTIVELY COUPLED PLASMA REACTOR HAVING MULTI RF ANTENNA}
본 발명은 무선 주파수를 이용한 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 마그네틱 코어 커버를 갖는 다중 무선 주파수 안테나를 구비하여 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있으며 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력과 플라즈마 재현성을 높임으로 수율을 향상 시킬 수 있는 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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 플라즈마 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.
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 위도 우(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.
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.
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.
따라서 본 발명의 목적은 마그네틱 코어 커버를 갖는 다중 무선 주파수 안테나를 구비하여 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있으며 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력과 플라즈마 재현성을 높임으로 수율을 향상 시킬 수 있는 유도 결합 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기는: 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대와 유전체 윈도우를 포함하는 플라즈마 반응기; 상기 유전체 윈도우를 통해서 상기 플라즈마 반응기의 내부로 유도 결합 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 제공하는 제1 및 제2 무선 주파수 안테나; 자속 출입구가 상기 플라즈마 반응기의 내부를 향하며 상기 제1 무선 주파수 안테나를 덮도록 설치된 마그네틱 코어 커버를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 실린더 구조를 갖고 상기 플라즈마 반응기의 상부 몸체를 구성하며, 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나는 상기 유전체 윈도우의 측벽으로 설치되는 실린더 나선 구조를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 무선 주파수 안테나는 상기 제1 무선 주파수 안테나를 따라서 덮는 중첩 구조를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 마그네틱 코어 커버는 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나 사이에 설치되는 구조, 중첩된 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나를 모두 덮는 구조, 또는 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나 사이에 설치되는 하나의 마그네틱 코어와 상기 제2 무선 주파수 안테나를 덮는 다른 하나의 마그네틱 코어 커버를 포함하는 설치 구조 중 어느 하나의 설치 구조를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우의 천정 외측으로 설치되는 제3 무선 주파수 안테나를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 무선 주파수 안테나를 덮는 다른 마그네틱 코어 커버를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우의 외측 천정으로 설치되는 제3 및 제4 무선 주파수 안테나를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 무선 주파수 안테나를 덮는 다른 마그네틱 코어 커버를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 실린더 구조를 갖고 상기 플라즈마 반응기의 상부 몸체를 구성하며, 상기 제1 무선 주파수 안테나는 상기 유전체 윈도우의 측벽으로 설치되며, 상기 제2 무선 주파수 안테나는 상기 유전체 윈도우의 천정으로 설치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우의 천정에 설치되는 제3 무선 주파수 안테나를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 무선 주파수 안테나를 덮는 다른 마그네틱 코어 커버를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 기판 지지대는 하나 이상의 무선 주파수를 공급받 아서 바이어스 된다.
본 발명의 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기에 의하면, 마그네틱 코어 커버를 갖는 다중 무선 주파수 안테나를 구비하여 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있으며 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력과 플라즈마 재현성을 높임으로 수율을 향상 시킬 수 있다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 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 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 바림직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기(10)는 피처리 기판(22)이 놓이는 기판 지지대(20)와 유전체 윈도우(12), 유전체 윈도우(12)를 통해 서 플라즈마 반응기(10)의 내부로 유도 결합 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 제공하는 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(30, 32), 그리고 자속 출입구가 상기 플라즈마 반응기(10)의 내부를 향하며 상기 제1 무선 주파수 안테나(30)를 덮도록 설치된 마그네틱 코어 커버(31)를 포함한다. 유전체 윈도우(12)는 실린더 구조를 갖고 플라즈마 반응기(10)의 상부 몸체를 구성한다. 하부 몸체(11)에는 기판 지지대(20)가 구성된다. 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(30, 32)는 유전체 윈도우(12)의 측벽으로 설치되는 실린더 나선 구조를 갖는다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(30, 32)는 교대적으로 배치되는 실린더 나선형 구조를 갖는다. 제1 무선 주파수 안테나(30)는 메인 전원 공급원(40)에 임피던스 정합기(41)를 통해서 연결된다. 제2 무선 주파수 안테나(32)는 다른 메인 전원 공급원(42)에 다른 임피던스 정합기(41)를 통해서 연결된다. 두 개의 메인 전원 공급원(40, 42)은 각기 서로 동일하거나 또는 서로 다른 무선 주파수 전원을 공급할 수 있다.
도 2는 마그네틱 코어 커버에 의해 덮여진 무선 주파수 안테나를 보여주는 부분 사시도이고, 도 3은 마그네틱 코어 커버에 의해 집속되는 유도 자기장을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 무선 주파수 안테나(30)는 마그네틱 코어 커버(31)에 의해 덮여진다. 마그네틱 코어 커버(30)는 자속 출입구가 상기 플라즈마 반응기의 내부를 향하도록 하여 제1 무선 주파수 안테나(30)를 덮는다. 그럼으로 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 무선 주파수 안테나(30)에 의해서 발생되 는 자속은 마그네틱 코어 커버(31)에 의해서 강력히 집속되어 플라즈마 반응기(10)의 내측에 유도 자기장을 형성시킨다. 한편, 제2 무선 주파수 안테나(32)는 제1 무선 주파수 안테나(30)와 달리 그 자체로서 유전체 윈도우(12)의 외측에 설치된다. 따라서 제1 무선 주파수 안테나(32)에 의해서는 플라즈마 반응기(10)의 내측 외곽으로 보다 집중된 유도 기전력이 형성됨으로 플라즈마 반응기(10)의 내부에는 전체적으로 보다 균일한 플라즈마 방전이 이루어진다.
마그네틱 코어 커버(31)는 수직 단면 구조가 말편자 형상을 갖고, 자속 출입구가 유전체 윈도우(12)를 향하도록 설치된다. 마그네틱 코어 커버(31)는 페라이트 재질로 제작되지만 다른 대안의 재료로 제작될 수 도 있다. 마그네틱 코어 커버(31)는 다수의 말편자 형상의 페라이트 코어 조각들을 조립하여 구성할 수 있다. 여러 개의 조각을 사용하여 구성하는 경우에는 각 조각의 조립면에 절연 물질과 같은 비자성 물질층을 삽입하여 연결할 수 있다. 비자성 물질층을 구성하면 제1 무선 주파수 안테나(30)에 의한 유도 기전력을 보다 균일하게 플라즈마 반응기(10) 내부로 전달되도록 하여 플라즈마 균일도를 높일 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나 유전체 윈도(12)와 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(30, 32) 사이에 페러데이 실드를 선택적으로 구성할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(30, 32)가 서로 다른 주파수에 의해 구동하는 경우 고밀도의 균일한 플라즈마 발생과 플라즈마 이온 에너지 조절 능력을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 더욱 향상 시킬 수 있다. 이와 더불어, 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(131, 133)는 서로 다른 주파수를 공급받게 됨으로 상대적 전압차에 의해서 용량 결합이 발생된다. 그럼으로 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(30, 32) 사이에 용량 결합이 발생되는데 이는 플라즈마 이온 가속 경로를 더욱 복잡하게 하여 보다 균일한 고밀도의 플라즈마를 발생하게 된다.
도 4는 중첩된 무선 주파수 안테나와 마그네틱 코어 커버를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하여, 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(30, 32)는 제1 무선 주파수 안테나(30)에 제2 무선 주파수 안테나(32)가 중첩된 구조를 가질 수도 있다. 이때, 마그네틱 코어 커버(31)는 제1 무선 주파수 안테나(30)와 제2 무선 주파수 안테나(32) 사이에 설치되어 제1 무선 주파수 안테나(30)는 덮는 구조일 수 있다. 또는, 도면으로 도시하지는 않았으나, 중첩된 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(30, 32)를 모두 덮도록 제2 무선 주파수 안테나(32)의 외측에 마그네틱 코어 커버를 설치하는 구조일 수 있다. 또는 제1 및 제2 무선 주파수 안테나 사이에 하나의 마그네틱 코어 커버를 그리고 제2 무선 주파수 안테나를 덮는 다른 하나의 마그네틱 코어 커버를 각각 구비하는 구조일 수 있다.
다시, 도 1을 참조하여, 기판 지지대(20)는 바이어스를 위한 무선 주파수를 공급하는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원(45, 46)에 의해서 바이어스 될 수 있다. 하나 이상의 바이어스 전원 공급원(45, 46)은 임피던스 정합기(165)를 통하여 기판 지지대에 연결된다. 기판 지지대(20)의 이중 바이어스 구조는 피처리 기판(22)의 표면에서 플라즈마 이온 에너지 조절 능력을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 더욱 향상 시킬 수 있다. 기판 지지대(20)는 단일 바이어스 구조를 가질 수도 있다. 또는 지지대(20)는 바이어스 전원의 공급 없이 제로 퍼텐셜(zero potential)을 갖는 구조로 변형 실시될 수도 있다. 그리고 지지대(20)는 정전척을 포함할 수 있다. 그리고 지지대(20)는 히터를 포함할 수 있다.
플라즈마 반응기(10)는 온도 제어를 위하여 냉각수 공급 채널을 구비할 수 있다. 냉각수 공급 채널은 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(30, 32)를 이용하거나 별도의 냉각 채널을 구성할 수도 있을 것이다.
도 5 내지 도 7은 반응기 천정에 무선 주파수 안테나를 설치한 유도 결합 플라즈마 반응기의 여러 변형 예들을 보여주는 도면이다.
먼저, 도 5를 참조하여, 일 변형예의 플라즈마 반응기(10)는 유전체 윈도우(12)의 천정(13) 외측으로 또 다른 무선 주파수 안테나(37)가 구비될 수 있다. 다른 무선 주파수 안테나(37)는 또 다른 임피던스 정합기(48)를 통하여 또 다른 메인 전원 공급원(47)으로 연결된다. 유전체 윈도우(12)의 천정(13)은 돔형 구조 또는 평판 구조를 가질 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 천정(13) 외측에 무선 주파수 안테나(37)를 구비하는 경우에 유전체 윈도우(12)의 측면에는 제1 무선 주파수 안테나(30) 만을 구비할 수도 있다.
도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이, 천정(13) 외측에는 두 개의 무선 주파수 안테나(37-1, 37-2)를 구비할 수 있으며, 두 개의 무선 주파수 안테나(37-1, 37-2)는 각기 독립된 메인 전원 공급원(47-1, 47-2)과 임피던스 정합기(48-1, 48-2)에 의해 서로 다른 또는 서로 동일한 무선 주파수 전원을 공급받아 구동될 수 있다. 여기서, 두 개의 무선 주파수 안테나(37-1, 37-2)는 서로 교대적인 배열 구조 를 갖거나 중심에 그리고 외곽에 각각 위치하는 구조를 가질 수도 있다. 그리고 천정(13)에 설치되는 두 개의 무선 주파수 안테나(37-1, 37-2)의 경우에도 어느 하나는 마그네틱 코어 커버(38)를 구비할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전청(13)에 전체적으로 배치되는 구조이거나 또는, 도 8에 도시된 바와 같이, 외곽으로 구성된 구조일 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 플라즈마 반응기(10)에 구비되는 다중 무선 주파수 안테나들은 각기 독립적인 메인 전원 공급원들에 의해 전원이 공급되는 구조를 예시하였다. 그러나 둘 이상의 무선 주파수 안테나가 하나의 메인 전원 공급원에 의해서 구동되도록 할 수 있다. 이 경우 메인 전원 공급원의 개수를 줄일 수 있다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 공정 가스의 공급과 배기 구조가 구비되어야 함은 당연하다. 가스 공급은 예를 들어, 하나 이상의 가스 공급 노즐을 구비하거나 가스 샤워 헤드를 구비할 수 있다. 또는 플라즈마 반응기(10) 내측 상부에서 여러 가지로 분기되어 가스 분사가 다중으로 이루어지는 가스 공급 구조일 수도 있다.
본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 플라즈마 반응기의 측벽이나 천정 또는 둘 모두에 설치되는 다중 무선 주파수 안테나에 대하여 적어도 하나의 무선 주파수 안테나에 대하여 마그네틱 코어 커버를 구비시킴으로서 플라즈마 반응기 내부에서 대면적의 플라즈마가 보다 균일하게 발생될 수 있도록 한다. 이를 위하여 안테나의 배치 구조는 다양한 방식을 취할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 안테나가 교대적인 배열 구조를 갖거나 순차적인 배열 구조 또는 겹쳐지는 구조를 가질 수 있다. 또는 권선 밀도를 적절히 서로 다르게 조절할 수 도 있을 것이다.
이상에서 설명된 본 발명의 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 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 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기는 반도체 집적 회로의 제조, 평판 디스플레이 제조, 태양전지의 제조와 같은 다양한 박막 형성을 위한 플라즈마 처리 공정에 매우 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바림직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기를 보여주는 도면이다.
도 2는 마그네틱 코어 커버에 의해 덮여진 무선 주파수 안테나를 보여주는 부분 사시도이다.
도 3은 마그네틱 코어 커버에 의해 집속되는 유도 자기장을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 중첩된 무선 주파수 안테나와 마그네틱 코어 커버를 보여주는 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 반응기 천정에 무선 주파수 안테나를 설치한 유도 결합 플라즈마 반응기의 여러 변형된 예들을 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 플라즈마 반응기
11: 하부 몸체
12: 유전체 윈도우
13: 천정
20: 기판 지지대
22: 피처리 기판
30, 32, 33: 무선 주파수 안테나
31, 34, 38: 마그네틱 코어 커버
35, 36: 유도 자기장
40, 42, 47, 47-1, 47-2: 메인 전원 공급원
41, 43, 44, 48, 48-1, 48-2: 임피던스 정합기
45, 46: 바이어스 전원 공급원

Claims (12)

  1. 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대와 유전체 윈도우를 포함하는 플라즈마 반응기;
    상기 유전체 윈도우를 통해서 상기 플라즈마 반응기의 내부로 유도 결합 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 제공하는 제1 및 제2 무선 주파수 안테나;
    상기 유전체 윈도우의 천정 외측으로 설치되는 제3 무선 주파수 안테나;
    자속 출입구가 상기 플라즈마 반응기의 내부를 향하며 상기 제1 무선 주파수 안테나를 덮도록 설치된 마그네틱 코어 커버를 포함하는 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는 실린더 구조를 갖고 상기 플라즈마 반응기의 상부 몸체를 구성하며,
    상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나는 상기 유전체 윈도우의 측벽으로 설치되는 실린더 나선 구조를 갖는 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 무선 주파수 안테나는 상기 제1 무선 주파수 안테나를 따라서 덮는 중첩 구조를 갖는 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마그네틱 코어 커버는 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나 사이에 설치되는 구조, 중첩된 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나를 모두 덮는 구조, 또는 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나 사이에 설치되는 하나의 마그네틱 코어와 상기 제2 무선 주파수 안테나를 덮는 다른 하나의 마그네틱 코어 커버를 포함하는 설치 구조 중 어느 하나의 설치 구조를 갖는 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우의 외측 천정으로 설치되는 제4 무선 주파수 안테나를 포함하는 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3 무선 주파수 안테나를 덮는 다른 마그네틱 코어 커버를 포함하는 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는 실린더 구조를 갖고 상기 플라즈마 반응기의 상부 몸체를 구성하며,
    상기 제1 무선 주파수 안테나는 상기 유전체 윈도우의 측벽으로 설치되며, 상기 제2 무선 주파수 안테나는 상기 유전체 윈도우의 천정으로 설치되는 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 기판 지지대는 하나 이상의 무선 주파수를 공급받아서 바이어스 되는 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.
KR1020080001922A 2008-01-07 2008-01-07 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기 KR100980287B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080001922A KR100980287B1 (ko) 2008-01-07 2008-01-07 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080001922A KR100980287B1 (ko) 2008-01-07 2008-01-07 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090076159A KR20090076159A (ko) 2009-07-13
KR100980287B1 true KR100980287B1 (ko) 2010-09-06

Family

ID=41333304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080001922A KR100980287B1 (ko) 2008-01-07 2008-01-07 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100980287B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101160618B1 (ko) * 2009-09-23 2012-06-28 주식회사 뉴파워 프라즈마 다중 기판처리챔버
KR101927821B1 (ko) * 2010-12-17 2019-03-13 맷슨 테크놀로지, 인크. 플라즈마 처리를 위한 유도 결합 플라즈마 소스
KR101878225B1 (ko) * 2016-03-17 2018-07-13 인투코어테크놀로지 주식회사 유도 결합 플라즈마 발생 장치
GB2590613B (en) * 2019-12-16 2023-06-07 Dyson Technology Ltd Method and apparatus for use in generating plasma
KR20230016644A (ko) * 2020-05-27 2023-02-02 램 리써치 코포레이션 분산된 플라즈마 소스 어레이

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10125496A (ja) 1996-10-16 1998-05-15 Adtec:Kk 透磁コアを有する誘導結合型−平面状プラズマの発生装置
JP2004111960A (ja) 2002-09-04 2004-04-08 Samsung Electronics Co Ltd 誘導結合プラズマ発生装置
KR100474748B1 (ko) 1996-09-30 2005-04-14 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 공동rf터미널을가지는대칭적인병렬다중코일과유도적으로결합된플라즈마반응기
KR100772452B1 (ko) * 2006-09-22 2007-11-02 최대규 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100474748B1 (ko) 1996-09-30 2005-04-14 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 공동rf터미널을가지는대칭적인병렬다중코일과유도적으로결합된플라즈마반응기
JPH10125496A (ja) 1996-10-16 1998-05-15 Adtec:Kk 透磁コアを有する誘導結合型−平面状プラズマの発生装置
JP2004111960A (ja) 2002-09-04 2004-04-08 Samsung Electronics Co Ltd 誘導結合プラズマ発生装置
KR100772452B1 (ko) * 2006-09-22 2007-11-02 최대규 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090076159A (ko) 2009-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101349195B1 (ko) 코어 커버를 구비한 유도 결합 플라즈마 반응기
KR101496841B1 (ko) 혼합형 플라즈마 반응기
KR100980287B1 (ko) 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기
KR101093606B1 (ko) 기판 처리 효율이 향상된 플라즈마 반응기
KR101358780B1 (ko) 히터가 설치된 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 플라즈마반응기
KR101496847B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 반응기
KR100798352B1 (ko) 다중 배열된 방전실을 갖는 플라즈마 반응기 및 이를이용한 플라즈마 처리 시스템
KR20080028848A (ko) 대면적 플라즈마 처리를 위한 유도 결합 플라즈마 반응기
KR101281188B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 반응기
KR101468730B1 (ko) 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기
KR100806522B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 반응기
KR20110032374A (ko) 다중 플라즈마 영역을 갖는 플라즈마 반응기
KR100845917B1 (ko) 대면적 플라즈마 처리를 위한 유도 결합 플라즈마 반응기
KR101020075B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 반응기
KR100772452B1 (ko) 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기
KR101236206B1 (ko) 균일한 고밀도 플라즈마를 발생하기 위한 유도 결합플라즈마 반응기
KR101585891B1 (ko) 혼합형 플라즈마 반응기
KR101384583B1 (ko) 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기
KR101283645B1 (ko) 내장 무선 주파수 안테나를 구비한 유도 결합 플라즈마반응기
KR101281191B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 반응기
KR20090022564A (ko) 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기
KR100777841B1 (ko) 향상된 수직 식각 성능을 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기
KR20090021913A (ko) 유도 결합 플라즈마 소스가 내장된 서셉터 및 이를 구비한플라즈마 처리 챔버
KR101297269B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 방법
KR101496849B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 반응기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130829

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140829

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150824

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee