KR20040021809A - 부위별로 단면적이 다른 안테나를 구비한 유도결합플라즈마 발생장치 - Google Patents

부위별로 단면적이 다른 안테나를 구비한 유도결합플라즈마 발생장치 Download PDF

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Abstract

개시된 유도결합 플라즈마 발생장치는, 그 내부가 진공상태로 유지되는 반응챔버와, 반응챔버의 상부에 설치되어 반응챔버 내부로 주입된 반응가스를 이온화하여 플라즈마를 생성시키는 전기장을 유도하는 안테나와, 안테나에 연결되어 안테나에 RF 파우어를 공급하는 RF 전원을 구비하며, 상기 안테나는 반응챔버 내부의 기판 부근에 형성되는 플라즈마의 밀도 분포가 균일하도록 부위별로 다른 단면적을 가진다. 그리고, 상기 안테나는 중심부위에서 가장자리부위쪽으로 갈수록 점차 단면적이 작아지도록 형성되거나, 중심부위와 가장자리부위보다 그 사이의 중간부위의 단면적이 크도록 형성될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 안테나의 부위별 단면적을 조절함으로써 반응챔버 내부의 기판 부근에 형성되는 플라즈마의 밀도 분포를 균일하게 제어할 수 있게 된다.

Description

부위별로 단면적이 다른 안테나를 구비한 유도결합 플라즈마 발생장치{Inductively coupled plasma generating apparatus having antenna with different cross sections}
본 발명은 유도결합 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있도록 부위별로 단면적이 다른 안테나를 구비한 유도결합 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.
현재 반도체 소자나 평판 디스플레이 장치(flat display panel)의 제조를 위한 기판의 미세가공공정에는 저압/저온 플라즈마를 응용한 기술이 많이 이용되고 있다. 즉, 플라즈마는 반도체 소자 제조용 웨이퍼나 LCD(liquid crystal display) 제조용 기판의 표면을 식각하거나 그 표면상에 소정의 물질막을 증착하는데 널리사용되고 있다. 특히, 높은 집적도의 반도체 소자의 제조를 위한 기판의 식각 또는 박막 증착 공정에는 플라즈마를 이용하는 장비가 점차로 늘어 가고 있는 추세이다. 이에 따라, 각각의 공정에 적합한 플라즈마 발생장치의 개발은 반도체 제조 및 장비 개발에 있어 핵심적인 요소가 되고 있다. 최근의 반도체 공정용 플라즈마 장비 개발에 있어서 가장 큰 주안점은 수율의 향상을 위한 기판의 대면적화에 대한 부응과 고집적화 공정의 수행 능력이다. 즉, 기존의 200mm 웨이퍼에서 최근의 300mm 웨이퍼로의 대면적화에 따른 웨이퍼 처리공정의 균일도 향상과 아울러 높은 플라즈마 밀도의 유지는 가장 먼저 해결되어야 하는 요소기술이다. 지금까지 반도체 제조공정에 사용되어 왔던 플라즈마 장비로는 크게 CCP(capacitive coupled plasma), ECR(electron cyclotron resonance), Helicon, ICP(inductively coupled plasma) 등이 있으며, 이들을 혼합한 복합 소스(source) 들도 현재 제안되고 있다. 이 중에 유도결합 플라즈마(ICP) 장비는 다른 장비에 비해 고밀도/고균질의 플라즈마를 쉽게 얻을 수 있는 장점이 있고, 특히 그 구조가 간단하여 300mm 대면적 웨이퍼를 위한 차세대 장비로 주목을 받고 있다. 그러나, 기존의 200mm 웨이퍼용 ICP 장비의 단순한 크기 확대를 통한 300mm 웨이퍼용 ICP 장비의 구현은 ICP 방사(radiation)의 기본이 되는 안테나 설계의 어려움으로 인해 많은 제약을 받고 있다.
도 1은 종래의 유도결합 플라즈마 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유도결합 플라즈마 발생장치는 그 내부에 플라즈마 형성 공간이 마련된 반응챔버(reaction chamber, 10)를 구비한다. 상기 반응챔버(10)의 내부 아래쪽에는 기판, 예컨대 웨이퍼(W)를 지지하는 정전척(electrostatic chuck, 12)이 마련되어 있고, 반응챔버(10)의 상부커버(11)에는 유전체로 이루어진 절연판(insulating plate, 16)이 설치되어 있다. 반응챔버(10)의 측벽에는 반응가스를 반응챔버(10) 내부로 주입하기 위한 가스주입구(14)가 형성되어 있으며, 반응챔버(10)의 내부에는 가스주입구(14)와 연결되는 다수의 가스분배구(gas distribution port, 15)가 마련되어 있다. 반응챔버(10)의 바닥벽에는 진공펌프(19)에 연결되는 진공흡입구(vacuum suction port, 18)가 형성되어 있으며, 이를 통해 반응챔버(10) 내부를 진공상태로 만들게 된다. 그리고, 상기 유전체 절연판(16)의 상부에는 반응챔버(10) 내부에 플라즈마를 생성시키기 위한 코일 안테나(20)가 설치되어 있다.
상기 코일 안테나(20)에는 RF 전원이 연결되어 RF 전류가 흐르게 된다. 코일 안테나(20)를 통해 흐르는 RF 전류에 의해 자기장(magnetic field)이 발생되며, 이 자기장의 시간에 따른 변화에 의해 반응챔버(10) 내부에는 전기장(electric field)이 유도된다. 이와 동시에, 반응가스가 가스분배구(15)를 통해 반응챔버(10) 내부로 유입되며, 유도 전기장은 반응가스를 이온화시켜 반응챔버(10)내에 플라즈마를 생성한다. 생성된 플라즈마는 웨이퍼(W)에 충돌하여 웨이퍼(W)를 원하는 바에 따라 처리, 예컨대 식각하게 된다. 한편, 플라즈마 충돌을 위한 바이어스 전압을 제공하기 위해 또 하나의 RF 전원이 일반적으로 정전척(12)에 연결된다.
도 2는 종래의 나선형 코일 안테나의 일례를 도시하며, 도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 나선형 코일 안테나에 의한 반응챔버 내부의 유도 전기장의 분포와 플라즈마 밀도 분포를 보여준다.
도 2에 도시된 바와 같이, 현재 가장 일반적으로 사용되는 나선형 코일 안테나(spiral coil antenna, 30)는 나선형으로 감겨진 단일의 전도체 코일로 구성되어 있다. 이와 같은 나선형 코일 안테나(30)에 의하면, 유도되는 전기장의 세기가 균일하지 않은 단점이 있다. 즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 안테나의 가장자리부위(edge portion)에서는 유도 전기장의 세기가 비교적 약하고, 중심부위(center portion)에서 유도 전기장의 세기가 강하게 나타나게 된다. 이에 따라, 도 3b에 도시된 바와 같이, 반응챔버의 중심부위에서 플라즈마의 생성 밀도가 가장 높게 된다. 이와 같이 반응챔버의 중심부위에서 집중적으로 발생된 플라즈마는 아래쪽의 웨이퍼로 확산된다. 따라서, 플라즈마와 웨이퍼의 반응이 일어나는 웨이퍼 표면 부근에서도 중심부위의 플라즈마 밀도가 높게 되고, 가장자리부위로 갈수록 플라즈마 밀도가 낮아지게 된다. 이와 같이 플라즈마 밀도 분포가 비균일하게 되면, 기판의 식각 깊이나 증착되는 물질막의 두께가 위치에 따라 차이가 나는 문제점이 발생된다.
특히, 최근에 웨이퍼의 크기가 대형화되어 가는 추세에 있어서 ICP 장비가 대형화됨에 따라 반응챔버의 직경이 커지게 되므로, 종래의 안테나 구조로는 웨이퍼 부근에서의 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 유지하기가 점차 더 어려워지고 있으며, 이는 반도체 소자의 품질이나 수율을 현저하게 떨어뜨리게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 안테나의 부위별로 단면적을 다르게 조절함으로써 반응챔버 내부의 기판 부근에서의 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있도록 된 유도결합 플라즈마 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 유도결합 플라즈마 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 나선형 코일 안테나의 일례를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 나선형 코일 안테나에 의한 반응챔버 내부의 유도 전기장의 분포와 플라즈마 밀도 분포를 보여준다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 안테나를 가진 유도결합 플라즈마 발생장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 안테나의 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 안테나의 변형예를 보여주는 반경방향 수직 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 안테나의 또 다른 변형예를 보여주는 반경방향 수직 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나를 가진 유도결합 플라즈마 발생장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 9a와 도 9b는 각각 종래의 안테나와 도 4에 도시된 본 발명에 따른 안테나에 의해 형성되는 유도 전기장의 분포를 보여준다.
도 10은 종래의 안테나와 도 4에 도시된 본 발명에 따른 안테나에 의해 생성되는 플라즈마 플럭스 분포를 보여주는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110,210...반응챔버 111,211...상부커버
112...정전척 114...가스주입구
115...가스분배구 116...유전체 절연판
118...진공흡입구 119...진공펌프
120,122,124,220...안테나 132,134...RF 전원
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
그 내부가 진공상태로 유지되는 반응챔버;
상기 반응챔버의 상부에 설치되어 상기 반응챔버 내부로 주입된 반응가스를 이온화하여 플라즈마를 생성시키는 전기장을 유도하는 안테나; 및
상기 안테나에 연결되어 상기 안테나에 RF 파우어를 공급하는 RF 전원;을 구비하며,
상기 안테나는 상기 반응챔버 내부의 기판 부근에서의 플라즈마 밀도 분포가 균일하도록 부위별로 다른 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 안테나는 중심부위에서 가장자리부위쪽으로 갈수록 점차 단면적이 작아지도록 형성될 수 있으며, 또는 중심부위와 가장자리부위보다 그 사이의 중간부위의 단면적이 크도록 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 안테나는 부위별로 폭이 다른 사각형 단면을 가진 코일로 이루어질 수 있으며, 또는 부위별로 높이가 다른 사각형 단면을 가진 코일로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 안테나는 부위별로 직경이 다른 원형 단면을 가진 코일로 이루어질 수도 있다.
한편, 상기 반응챔버의 상부커버와 상기 안테나는 전체적으로 돔 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 안테나는 상기 반응챔버의 측벽 외측부위까지 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 안테나는 중심부위에서 가장자리부위쪽으로 갈수록 점차 단면적이 작아지도록 된 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 안테나의 부위별 단면적을 조절함으로써 반응챔버 내부의 기판 부근에서의 플라즈마 밀도 분포를 균일하게 제어할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 부위별로 단면적이 다른 안테나를 구비한 유도결합 플라즈마 발생장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 안테나를 가진 유도결합 플라즈마 발생장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 안테나의 사시도이다.
도 4와 도 5를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치는 안테나(120)에 의해 생성되는 플라즈마를 이용하여 반도체 소자 제조용 기판, 예컨대 웨이퍼(W)의 표면을 식각하거나 그 표면 상에 소정의 물질막을 증착하는 등 미세가공하기 위한 반도체 제조장치이다.
상기 유도결합 플라즈마 발생장치는, 그 내부에 플라즈마 형성 공간이 마련된 반응챔버(reaction chamber, 110)를 구비한다. 반응챔버(110)의 내부는 진공상태로 유지되며, 이를 위해 반응챔버(110)의 바닥벽에는 진공펌프(119)에 연결되는 진공흡입구(118)가 형성된다. 반응챔버(110)의 내부 아래쪽에는 기판, 예컨대 웨이퍼(W)를 지지하는 정전척(112)이 마련되며, 이 정전척(112)에는 RF 전원(134)이 연결되어 반응챔버(110) 내에 생성된 플라즈마가 웨이퍼(W)의 표면에 충돌할 수 있도록 바이어스 전압을 제공한다. 반응챔버(110)의 상부커버(111)에는 RF 파우어가 투과될 수 있도록 유전체로 이루어진 절연판(116)이 설치된다. 반응챔버(110)의 측벽에는 반응가스를 반응챔버(110) 내부로 주입하기 위한 가스주입구(114)가 형성되며, 이 가스주입구(114)와 연결되는 다수의 가스분배구(115)가 반응챔버(110)의 내부에 마련될 수 있다.
그리고, 상기 반응챔버(110)의 상부, 즉 유전체 절연판(116)의 상부에는 반응챔버(110) 내부로 주입된 반응가스를 이온화하여 플라즈마를 생성시키는 전기장을 유도하는 안테나(120)가 설치된다. 이 안테나(120)에는 RF 파우어를 공급하기 위한 RF 전원(132)이 연결된다. 따라서, 안테나(120)에는 RF 전류가 흐르게 되며, 이에 따라 암페어의 오른나사 법칙에 의해 자기장이 발생되고, 이 자기장 내의 자속의 시간에 따른 변화에 의해 반응챔버(110) 내부에는 패러데이 전자기 유도법칙에 따른 전기장이 유도된다. 유도 전기장은 가스분배구(115)를 통해 반응챔버(110) 내부로 유입된 반응가스를 이온화시켜 플라즈마를 생성하게 된다.
본 발명에 따른 안테나(120)는 부위별로 다른 단면적을 가지도록 형성된다. 바람직하게는, 상기 안테나(120)는 도시된 바와 같이 중심부위에서 중간부위를 거쳐 가장자리부위쪽으로 갈수록 점차 단면적이 작아지도록 형성된다. 구체적으로, 상기 안테나(120)는 사각형 단면을 가진 코일로 이루어지며, 안테나(120)의 가장자리부위쪽으로 갈수록 사각형 단면의 폭을 점차 작아지도록 함으로써 그 단면적이점차 작아지도록 할 수 있다. 이와 같이, 안테나(120)의 가장자리부위의 단면적이 작아지게 되면, 도 9b에 도시된 바와 같이 종래와는 달리 안테나(120)의 가장자리부위에서의 유도 전기장의 세기가 보강된다. 이에 따라, 안테나(120)의 가장자리부위에서의 플라즈마 생성 밀도가 높아지게 되고, 이렇게 생성된 플라즈마는 아래쪽으로 확산되어 웨이퍼(W)의 가장자리부위의 플라즈마 밀도가 종래보다 높아지게 된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면 부근에서의 플라즈마 밀도 분포의 균일성이 향상된다.
상기한 바와 같이 부위별로 다른 단면적을 가진 안테나(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 턴을 가진 나선형 코일로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 안테나(120)는 도시되지는 않았지만 동심원 형태로 배치되어 서로 연결된 다수의 원형 코일로 이루어질 수도 있다. 한편, 상기 안테나(120)는 상기한 나선형 코일 또는 동심원상의 원형 코일 뿐만 아니라 다른 여러가지 형태를 가진 코일로 이루어질 수도 있다.
도 6과 도 7에는 도 4에 도시된 안테나의 변형예들이 도시되어 있다. 여기에서, 도 4에서와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
먼저 도 6을 참조하면, 안테나(122)는 사각형 단면을 가진 코일로 이루어지며, 안테나(122)의 중심부위에서 가장자리부위쪽으로 갈수록 사각형 단면의 높이를 점차 작아지도록 함으로써 그 단면적이 점차 작아지도록 할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여도 상기한 바와 같이, 안테나(122)의 가장자리부위에서의 유도 전기장의 세기가 보강되므로, 웨이퍼의 가장자리부위의 플라즈마 밀도가 종래보다 높아지게 되어 웨이퍼(W)의 표면 부근에서의 플라즈마 밀도 분포의 균일성이 향상될 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 안테나(124)는 중심부위와 가장자리부위보다 그 사이의 중간부위의 단면적이 크도록 형성될 수 있다. 상기 안테나(124)도 사각형 단면을 가진 코일로 이루어질 수 있으며, 사각형 단면의 폭이나 높이를 다르게 함으로써 그 단면적이 달라지도록 할 수 있다. 이와 같이, 안테나(124)의 중간부위의 단면적이 커지게 되면, 안테나(124)의 중간부위에서의 유도 전기장의 세기는 종래보다 약화되고, 중심부위와 가장자리부위의 유도 전기장의 세기는 종래보다 보강된다. 이에 따라, 안테나(124)의 중심부위에서의 플라즈마 생성 밀도가 종래보다 낮아지는 반면, 중심부위와 가장자리부위에서의 플라즈마 생성밀도는 종래보다 높아지게 되므로, 웨이퍼(W)의 표면 부근에서의 플라즈마 밀도 분포의 균일성이 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나를 가진 유도결합 플라즈마 발생장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 반응챔버(210)의 상부커버(211)를 돔 형상으로 제조하고, 이에 따라 안테나(220)도 전체적으로 돔 형상을 이루도록 설치한다. 이 때, 상기 안테나(220)는 반응챔버(210)의 측벽 외측부위까지 연장되어 형성될 수 있다. 이 경우에는 반응챔버(210)의 가장자리부위의 플라즈마 밀도가 높아지게 된다.
그리고, 상기 안테나(220)는 중심부위에서 가장자리부위쪽으로 갈수록 점차 단면적이 작아지도록 형성된다. 구체적으로, 상기 안테나(220)는 원형의 단면을 가진 코일로 이루어지며, 안테나(220)의 가장자리부위쪽으로 갈수록 원형 단면의 직경을 점차 작아지도록 함으로써 그 단면적이 점차 작아지도록 할 수 있다. 이와 같이, 안테나(220)의 가장자리부위의 단면적이 작아지게 되면, 전술한 바와 같이 안테나(220)의 가장자리부위에서의 유도 전기장의 세기가 보강되어 안테나(220)의 가장자리부위에서의 플라즈마 생성 밀도가 높아지게 되므로, 웨이퍼의 표면 부근에서의 플라즈마 밀도 분포의 균일성이 향상될 수 있다.
한편, 상기 안테나(220)도 전술한 제1 실시예에서와 같이 다수의 턴을 가진 나선형 코일이나 동심원 형태로 배치되어 서로 연결된 다수의 원형 코일뿐만 아니라 다른 여러가지 형태를 가진 코일로 이루어질 수도 있다.
그리고, 도시되지는 않았지만 상기 안테나(220)의 단면적도 중간부위에서 가장 크도록 형성할 수도 있다. 또한, 상기 안테나(220)의 단면 형상도 원형이 아니라 사각형 단면을 가질 수 있으며, 사각형 단면의 폭이나 높이를 다르게 함으로써 그 단면적이 달라지도록 할 수 있다.
한편, 도 4, 도 6 및 도 7에 도시된 안테나들(120, 122, 124)도 사각형 단면이 아니라 도 8에 도시된 안테나(220)처럼 원형 단면을 가질 수 있다.
도 9a와 도 9b는 각각 종래의 안테나와 도 4에 도시된 본 발명에 따른 안테나에 의해 형성되는 유도 전기장의 분포를 보여주며, 도 10은 종래의 안테나와 도 4에 도시된 본 발명에 따른 안테나에 의해 생성되는 플라즈마 플럭스 분포를 보여준다. 도 10의 그래프는 아르곤(Ar) 이온 플럭스의 시뮬레이션 데이터를 나타낸 것이다.
먼저 도 9a를 보면, 종래의 안테나처럼 일정한 단면적을 가진 경우에는, 유도 전기장의 세기가 안테나의 중간부위에서 가장 높게 나타나고, 안테나의 가장자리부위에서 가장 낮게 나타난다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 가장자리부위에서 플라즈마 밀도가 가장 낮게 되어 웨이퍼의 가공이 부위별로 비균일하게 되는 문제점이 발생하게 된다.
이어서 도 9b를 보면, 본 발명에 따라 안테나의 가장자리부위쪽으로 갈수록 그 단면적을 점차 작게 한 경우에는, 안테나의 가장자리부위에서의 유도 전기장의 세기가 가장 높게 나타나게 된다. 이에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 가장자리부위에서의 플라즈마 밀도가 높아지게 된다. 이는, 안테나의 부위별 단면적을 조절함으로써 웨이퍼 부근에서의 플라즈마 밀도 분포가 균일하도록 제어할 수 있다는 것을 의미한다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 웨이퍼의 크기에 따라 안테나의 부위별 단면적을 적절하게 조절함으로써 웨이퍼 전체에 걸쳐 균일한 플라즈마 밀도 분포를 얻을 수 있게 된다.
본 발명은 개시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치에의하면, 기판의 크기에 따라 안테나의 부위별 단면적을 적절하게 조절함으로써 기판 부근에서의 플라즈마 밀도 분포를 균일하게 제어할 수 있다. 따라서, 대형 웨이퍼나 기판의 경우에도 그 중심부위와 가장자리부위에서의 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 확보할 수 있게 되므로, 반도체 소자의 품질이나 수율이 향상될 수 있다.

Claims (11)

  1. 그 내부가 진공상태로 유지되는 반응챔버;
    상기 반응챔버의 상부에 설치되어 상기 반응챔버 내부로 주입된 반응가스를 이온화하여 플라즈마를 생성시키는 전기장을 유도하는 안테나; 및
    상기 안테나에 연결되어 상기 안테나에 RF 파우어를 공급하는 RF 전원;을 구비하며,
    상기 안테나는 상기 반응챔버 내부의 기판 부근에서의 플라즈마 밀도 분포가 균일하도록 부위별로 다른 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는 중심부위에서 가장자리부위쪽으로 갈수록 점차 단면적이 작아지도록 된 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는 중심부위와 가장자리부위보다 그 사이의 중간부위의 단면적이 큰 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는 부위별로 폭이 다른 사각형 단면을 가진 코일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는 부위별로 높이가 다른 사각형 단면을 가진 코일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는 부위별로 직경이 다른 원형 단면을 가진 코일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 반응챔버의 상부커버와 상기 안테나는 전체적으로 돔 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 반응챔버의 측벽 외측부위까지 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 안테나는 중심부위에서 가장자리부위쪽으로 갈수록 점차 단면적이 작아지도록 된 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는 다수의 턴을 가진 나선형 코일로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는 동심원 형태로 배치되어 서로 연결된 다수의 원형 코일로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100625319B1 (ko) * 2005-02-03 2006-09-20 세메스 주식회사 유도 결합 플라즈마 처리 장치
KR100864111B1 (ko) * 2006-05-22 2008-10-16 최대규 유도 결합 플라즈마 반응기
KR100869544B1 (ko) * 2007-05-28 2008-11-19 중앙대학교 산학협력단 플라즈마 식각장치
KR20130019935A (ko) * 2011-08-18 2013-02-27 세메스 주식회사 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 기판 처리 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09321029A (ja) * 1996-05-24 1997-12-12 Sony Corp プラズマ発生装置およびこれを用いたドライエッチング方法
JP2002514356A (ja) * 1997-09-16 2002-05-14 ラム リサーチ コーポレーション コイルの中心部分と周辺部分より低い磁束密度をプラズマにカップリングする中間部分を持つコイルを有する真空プラズマ処理装置
JP2002217187A (ja) * 2001-01-18 2002-08-02 Tokyo Electron Ltd プラズマ装置及びプラズマ生成方法
JP2002237490A (ja) * 1996-04-23 2002-08-23 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002237490A (ja) * 1996-04-23 2002-08-23 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JPH09321029A (ja) * 1996-05-24 1997-12-12 Sony Corp プラズマ発生装置およびこれを用いたドライエッチング方法
JP2002514356A (ja) * 1997-09-16 2002-05-14 ラム リサーチ コーポレーション コイルの中心部分と周辺部分より低い磁束密度をプラズマにカップリングする中間部分を持つコイルを有する真空プラズマ処理装置
JP2002217187A (ja) * 2001-01-18 2002-08-02 Tokyo Electron Ltd プラズマ装置及びプラズマ生成方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100625319B1 (ko) * 2005-02-03 2006-09-20 세메스 주식회사 유도 결합 플라즈마 처리 장치
KR100864111B1 (ko) * 2006-05-22 2008-10-16 최대규 유도 결합 플라즈마 반응기
KR100869544B1 (ko) * 2007-05-28 2008-11-19 중앙대학교 산학협력단 플라즈마 식각장치
KR20130019935A (ko) * 2011-08-18 2013-02-27 세메스 주식회사 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 기판 처리 장치

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