KR20090072853A - Inductively coupled dual plasma reactor with multi laser scanning line - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이중 기판 처리를 위한 이중 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 이중으로 설치된 안테나 어셈블리와 멀티 레이저 스캐닝 라인을 구비하여 대면적의 플라즈마를 보다 균일하게 발생하여 대면적의 피처리 대상에 대한 플라즈마 처리 효율을 높일 수 있는 멀티 레이저 스캐닝 라인을 갖는 다중 유도 결합 이중 플라즈마 반응기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
플라즈마는 같은 수의 음이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 라디컬, 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. 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 무선 주파수 전력의 한계성을 갖게 된다.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. 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 due to ion bombardment, radio frequency power is limited.
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.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 a radio frequency antenna (RF antenna) and a transformer (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 나선형 타입 안테나(spiral type antenna) 또는 실린더 타입의 안테나(cylinder type antenna)가 일반적으로 사용된다. 무선 주파수 안테나는 플라즈마 반응기(plasma reactor)의 외부에 배치되며, 석영과 같은 유전 체 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.As the radio frequency antenna, a spiral type antenna or a cylinder type antenna is generally used. 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.
변압기를 이용한 유도 결합 플라즈마는 변기압기를 이용하여 플라즈마 반응기의 내부에 플라즈마를 유도하는데 이 유도 결합 플라즈마는 변압기의 이차 회로를 완성한다. 지금까지의 변압기 결합 플라즈마 기술들은 플라즈마 반응기에 외부 방전관을 두거나 환형 챔버(toroidal chamber)에 폐쇄형 코어(closed core)를 장착하는 타입 또는 플라즈마 반응기의 내부에 변압기 코어를 내장하는 방식으로 기술 개발이 이루어지고 있다.An inductively coupled plasma using a transformer induces a plasma inside a plasma reactor using a toilet transformer. The inductively coupled plasma completes a secondary circuit of the transformer. Conventional transformer-coupled plasma technologies have been developed by placing an external discharge tube in a plasma reactor or a closed core in a toroidal chamber or by embedding a transformer core inside a plasma reactor. ought.
이러한 변압기 결합 플라즈마는 플라즈마 반응기의 구조적 개선과 변압기의 결합 구조를 개선하여 플라즈마의 특성과 에너지 전달 특성을 향상시켜가고 있다. 특히, 대면적의 플라즈마를 얻기 위하여 변압기와 플라즈마 반응기의 결합 구조 개선하거나, 다수의 외부 방전관을 구비하거나, 또는 내장되는 변압기 코어의 개수를 증설하여 설치하고 있다. 그러나 단순히 외부 방전관의 개수를 증가하거나 내장되는 변압기 코어의 개수를 증가하는 것으로는 고밀도의 대면적 플라즈마를 균일하게 얻기가 쉽지 않다.The transformer coupled plasma improves the plasma characteristics and the transformer coupling structure to improve the plasma characteristics and energy transfer characteristics. In particular, in order to obtain a large-area plasma, the coupling structure of the transformer and the plasma reactor may be improved, a plurality of external discharge tubes may be provided, or the number of built-in transformer cores may be increased. However, simply increasing the number of external discharge tubes or increasing the number of transformer cores embedded therein makes it difficult to obtain high density large area plasma uniformly.
한편, 피처리 기판의 대형화는 전체적인 생산 설비의 대형화를 야기하게 된다. 생산 설비의 대형화는 전체적인 설비 면적을 증가시켜 결과적으로 생산비를 증가시키는 요인이 된다. 그럼으로 가급적 설비 면적을 최소화 할 수 있는 플라즈마 반응기 및 플라즈마 처리 시스템이 요구되고 있다. 특히, 반도체 제조 공정에서는 단위 면적당 생산성이 최종 재품의 가격에 영향을 미치는 중요한 요인의 하나로 작용한다. 그럼으로 단위 면적당 생산성을 높이기 위한 방법으로 생산 설비의 구성들을 효과적으로 배치하는 기술들이 제공되고 있다. 예를 들어, 두 장의 피처리 기판을 병렬로 처리하는 플라즈마 반응기가 제공되고 있다. 그러나 대부분의 두 장의 피처리 기판을 병렬로 처리하는 플라즈마 반응기들은 두 개의 플라즈마 소스를 탑재하고 있어서 실질적으로 공정 설비의 최소화를 이루지 못하고 있는 실정이다.On the other hand, the increase in the size of the substrate to be processed causes the increase in the overall production equipment. Larger production facilities increase the overall plant area, resulting in increased production costs. Therefore, there is a need for a plasma reactor and a plasma processing system capable of minimizing the installation area. In particular, in the semiconductor manufacturing process, productivity per unit area is one of the important factors affecting the price of the final product. Thus, technologies are being provided to effectively arrange the components of a production plant in a way to increase productivity per unit area. For example, a plasma reactor for processing two substrates in parallel is provided. However, most plasma reactors that process two substrates to be processed in parallel are equipped with two plasma sources, which does not substantially minimize process equipment.
만약, 플라즈마 반응기를 두 개 이상 수직 또는 수평으로 병렬 배열할 때 각 구성의 공통적인 부분을 공유하고 하나의 플라즈마 소스에 의해서 두 장의 피처리 기판을 병렬 처리할 수 있다면 설비 공간의 축소나 설비 구성의 최소화에 의한 여러 가지 이득을 얻을 수 있을 것이다.If two or more plasma reactors are arranged vertically or horizontally in parallel, the common part of each component can be shared and two substrates can be processed in parallel by one plasma source. There will be several benefits to minimization.
최근 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판이나 유리 기판 또는 플라스틱 기판과 같은 피처리 기판의 대형화 그리고 새로운 처리 대상 물질의 개발되고 있는 등과 같은 여러 요인으로 인하여 더욱 향상된 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 특히, 대면적의 피처리 기판에 대한 우수한 처리 능력을 갖는 향상된 플라즈마 소스 및 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 더욱이 레이저를 이용한 다양한 반도체 제조 장치가 제공되고 있다. 레이저를 이용하는 반도체 제조 공정은 피처리 기판에 대한 증착, 식각, 어닐닝, 세정 등과 같은 다양한 공정에 넓게 적용되고 있다. 이와 같은 레이저를 이용한 반도체 제조 공정의 경우에도 상술한 문제점이 존재한다.In recent years, the semiconductor manufacturing industry has been further improved due to various factors such as ultra miniaturization of semiconductor devices, the enlargement of silicon wafer substrates or substrates to be processed such as glass or plastic substrates for manufacturing semiconductor circuits, and the development of new materials to be processed. Plasma treatment technology is required. In particular, there is a need for improved plasma sources and plasma processing techniques that have good processing capabilities for large area substrates. Furthermore, various semiconductor manufacturing apparatuses using lasers have been provided. Semiconductor manufacturing processes using lasers have been widely applied to various processes such as deposition, etching, annealing, cleaning, and the like on a substrate to be processed. In the case of a semiconductor manufacturing process using such a laser, the above-described problems exist.
본 발명의 목적은 대면적의 플라즈마 균일하게 발생 및 유지 할 수 있는 멀티 레이저 스캐닝 라인을 갖는 유도 결합 이중 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an inductively coupled dual plasma reactor having a multi-laser scanning line capable of generating and maintaining a large area of plasma uniformly.
본 발명의 다른 목적은 대면적화가 용이하며 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있는 그리고 둘 이상의 대면적의 피처리 기판을 동시에 처리할 수 있어서 설비 면적당 기판 처리율이 높은 멀티 레이저 스캐닝 라인을 갖는 유도 결합 이중 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is an inductively coupled double with a multi-laser scanning line that is easy to large area, which can generate high density plasma uniformly, and can process two or more large areas to be processed simultaneously, thus having high substrate throughput per facility area. It is to provide a plasma reactor.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 멀티 레이저 스캐닝 라인을 갖는 유도 결합 이중 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 멀티 레이저 스캐닝 라인을 갖는 유도 결합 이중 플라즈마 반응기는: 제1 플라즈마 반응기를 구성하는 제1 반응기 몸체; 제2 플라즈마 반응기를 구성하는 제2 반응기 몸체; 상기 제1 반응기 몸체의 내부를 관통하여 설치되는 복수개의 제1 안테나 보호 튜브와 상기 복수개의 제1 안테나 보호 튜브의 내부에 설치된 제1 무선 주파수 안테나를 포함하는 제1 안테나 어셈블리; 상기 제2 반응기 몸체의 내부를 관통하여 설치되는 복수개의 제2 안테나 보호 튜브와 상기 복수개의 제2 안테나 보호 튜브의 내부에 설치된 제2 무선 주파수 안테나를 포함하는 제2 안테나 어셈블리; 상기 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나로 무선 주파수 전원을 공급하기 위한 메인 전원 공급원; 및 상기 제1 및 제2 반응기 몸체의 내부에 복수개의 레이저 주사선으로 이루어지는 멀티 레이저 스캐닝 라인을 구성하기 위한 레이저 공급원을 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to an inductively coupled dual plasma reactor having a multi-laser scanning line. An inductively coupled dual plasma reactor having multiple laser scanning lines of the present invention comprises: a first reactor body constituting a first plasma reactor; A second reactor body constituting a second plasma reactor; A first antenna assembly comprising a plurality of first antenna protection tubes installed through the interior of the first reactor body and a first radio frequency antenna installed in the plurality of first antenna protection tubes; A second antenna assembly including a plurality of second antenna protection tubes installed through the inside of the second reactor body and a second radio frequency antenna installed in the plurality of second antenna protection tubes; A main power source for supplying radio frequency power to said plurality of first and second radio frequency antennas; And a laser source for constructing a multi-laser scanning line consisting of a plurality of laser scan lines in the first and second reactor bodies.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 제1 및 제2 안테나 보호 튜브는 각기 상기 제1 및 제2 반응기 몸체의 내부를 선형으로 관통하며 병렬로 배열된 복수개의 유전체 튜브를 포함한다.In one embodiment, the plurality of first and second antenna protection tubes each comprise a plurality of dielectric tubes arranged in parallel and linearly passing through the interior of the first and second reactor bodies.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나는 각기 연속된 하나의 단일 안테나로 구성된다.In one embodiment, the first and second radio frequency antennas each consist of a single continuous antenna.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나는 각기 불연속된 복수개의 분리된 안테나로 구성된다.In one embodiment, the first and second radio frequency antennas are each composed of a plurality of discrete antennas discontinuous.
일 실시예에 있어서, 상기 메인 전원 공급원으로부터 제공되는 무선 주파수 전원을 상기 각각의 복수개의 분리된 안테나로 분배하는 분배 회로를 포함한다.In one embodiment, a distribution circuit for distributing radio frequency power provided from said main power source to said plurality of separate antennas.
일 실시예에 있어서, 상기 메인 전원 공급원과 상기 분배 회로 사이에 구성되어 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합기를 포함한다.In one embodiment, an impedance matcher is arranged between the main power supply and the distribution circuit to perform impedance matching.
일 실시예에 있어서, 상기 분배 회로는 상기 각각의 복수개의 분리된 안테나로 공급되는 전류의 균형을 조절하는 전류 균형 회로를 포함한다.In one embodiment, the distribution circuit comprises a current balancing circuit for adjusting the balance of the current supplied to each of the plurality of separate antennas.
일 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 회로는 상기 각각의 복수개의 분리된 안테나를 병렬 구동하며 전류 균형을 이루는 복수개의 트랜스포머를 포함하고, 상기 복수개의 트랜스포머의 일차측은 직렬로 연결되며, 이차측은 상기 각각의 복수개의 분리된 안테나에 대응되게 연결된다.In one embodiment, the current balancing circuit comprises a plurality of transformers for balancing the current by driving each of the plurality of separate antennas, wherein the primary side of the plurality of transformers are connected in series, the secondary side is respectively Are correspondingly connected to a plurality of separate antennas.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 트랜스포머의 이차측들은 각기 접지된 중간탭을 포함하고 상기 이차측의 일단은 정전압을 타단은 부전압을 각각 출력하며, 상기 정전압은 상기 각각의 복수개의 분리된 안테나의 일단으로 상기 부전압은 상기 각각의 복수개의 분리된 안테나의 타단으로 제공된다.In one embodiment, the secondary side of the plurality of transformers each comprises a grounded intermediate tap, one end of the secondary side outputs a constant voltage and the other end a negative voltage, respectively, the constant voltage is each of the plurality of separate antennas At one end of the negative voltage is provided to the other end of each of the plurality of separate antennas.
일 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 회로는 전류 균형 조절 범위를 가변 할 수 있는 전압 레벨 조절 회로를 포함한다.In one embodiment, the current balancing circuit includes a voltage level adjusting circuit that can vary the current balancing adjusting range.
일 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 회로는 누설 전류의 보상을 위한 보상 회로를 포함한다.In one embodiment, the current balancing circuit comprises a compensation circuit for compensation of leakage current.
일 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 회로는 과도 전압에 의한 손상을 방지하기 위한 보호 회로를 포함한다.In one embodiment, the current balancing circuit includes a protection circuit for preventing damage due to transient voltage.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응기 몸체의 내부로 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함한다.In one embodiment, the gas supply unit for supplying gas into the interior of the first and second reactor body.
일 실시예에 있어서, 상기 가스 공급부는 서로 독립된 가스 공급 경로를 갖는 적어도 두 개의 가스 공급 채널을 포함한다.In one embodiment, the gas supply comprises at least two gas supply channels having gas supply paths independent of each other.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나는 내부로 반응가스의 흐름 경로를 제공하는 도전체 관으로 구성되고, 상기 복수개의 제1 및 제2 안테나 보호 튜브와 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나는 상기 제1 및 제2 반응기 몸체의 내부로 개구된 복수개의 가스 분사홀이 각기 형성된다.In one embodiment, the first and second radio frequency antenna is composed of a conductor tube for providing a flow path of the reaction gas therein, the plurality of first and second antenna protection tube and the first and second 2, the radio frequency antenna is provided with a plurality of gas injection holes respectively opened into the first and second reactor bodies.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응기 몸체는 내부에 피처리 기판이 놓이는 지지대를 구비하고, 상기 지지대는 바이어스 되거나 또는 바이어스 되지 않는 것 중 어느 하나이다.In one embodiment, the first and second reactor bodies are provided with a support on which a substrate to be processed is placed, and the support is either biased or unbiased.
일 실시예에 있어서, 상기 지지대는 단일 주파수 전원 또는 둘 이상의 서로 다른 주파수 전원에 의해 바이어스 된다.In one embodiment, the support is biased by a single frequency power supply or two or more different frequency power supplies.
일 실시예에 있어서, 상기 지지대는 정전척을 포함한다.In one embodiment, the support includes an electrostatic chuck.
일 실시예에 있어서, 상기 지지대는 히터를 포함한다.In one embodiment, the support comprises a heater.
일 실시예에 있어서, 상기 지지대는 피처리 기판과 평행하게 선형 또는 회전 이동 가능한 구조를 갖고, 상기 지지대를 선형 또는 회전 이동하기 위한 구동 메커니즘을 포함한다.In one embodiment, the support has a structure that is linearly or rotationally movable parallel to the substrate to be processed, and includes a drive mechanism for linearly or rotationally moving the support.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응기 몸체는 내부로 레이저 빔을 주사하기 위한 레이저 투과 윈도우를 포함하고, 상기 레이저 공급원은 상기 레이저 투과 윈도우를 통하여 상기 제1 및 제2 반응기 몸체의 내부로 레이저 빔이 주사되도록 하여 상기 멀티 레이저 스캐닝 라인을 형성시키기 위한 하나 이상의 레이저 소스를 포함한다.In one embodiment, the first and second reactor bodies include a laser transmission window for injecting a laser beam therein, and the laser source is inside of the first and second reactor bodies through the laser transmission window. One or more laser sources for causing the laser beam to be scanned to form the multi laser scanning line.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저 투과 윈도우는 상기 제1 및 제2 반응기 몸체의 측벽으로 대향되게 구성된 복수개의 윈도우를 포함하고, 상기 레이저 공급원은 상기 하나 이상의 레이저 소스로부터 발생된 레이저 빔을 상기 복수개의 윈도우를 사이에 두고 반사시켜 상기 멀티 레이저 스캐닝 라인을 형성시키는 복수개의 반사경을 포함한다.In one embodiment, the laser transmission window comprises a plurality of windows configured to face the sidewalls of the first and second reactor bodies, wherein the laser source comprises a plurality of laser beams generated from the one or more laser sources. And a plurality of reflectors reflecting the window with the windows interposed therebetween to form the multi-laser scanning line.
일 실시예에 있어서, 상기 멀티 레이저 스캐닝 라인은 상기 복수개의 제1 및 제2 안테나 보호 튜브 각각의 사이에 위치하는 구조, 상기 복수개의 제1 및 제2 안테나 보호 튜브와 상기 제1 및 제2 반응기 몸체의 내부에 구비된 피처리 기판이 놓이는 지지대 각각의 사이에 위치하는 구조, 또는 상기 제1 및 제2 반응기 몸체로 반응 가스를 유입하는 가스 유입구와 상기 복수개의 제1 및 제2 안테나 보호 튜브 각각의 사이에 위치하는 구조 중 선택된 하나 이상의 구조를 포함한다.In one embodiment, the multi-laser scanning line is positioned between each of the plurality of first and second antenna protection tubes, the plurality of first and second antenna protection tubes and the first and second reactors. A structure positioned between each of the supports on which the substrate to be disposed in the body is placed, or a gas inlet for introducing a reaction gas into the first and second reactor bodies and the plurality of first and second antenna protection tubes, respectively. It includes at least one structure selected from among the structures located between.
일 실시예에 있어서, 상기 멀티 레이저 스캐닝 라인은 상기 제1 및 제2 반응기 몸체로 유입된 반응 가스가 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나에 의한 전기적 에너지와 상기 멀티 레이저 스캐닝 라인에 의한 열에너지를 혼합적으로 받아들이는 구조, 상기 제1 및 제2 반응기 몸체로 유입된 반응 가스가 상기 제1 및 제2 무선 주파수 안테나로부터 전달되는 전기적 에너지를 먼저 받아들이는 구조, 또는 상기 제1 및 제2 반응기 몸체로 유입된 반응 가스가 상기 멀티 레이저 스캐닝 라인에 의한 열에너지를 먼저 받아들이는 구조 중 선택된 하나 이상의 구조를 포함한다.In one embodiment, the multi-laser scanning line is the reaction gas flowing into the first and second reactor body is mixed with electrical energy by the first and second radio frequency antenna and thermal energy by the multi-laser scanning line. Or a structure that accepts electrical energy delivered from the first and second radio frequency antennas first, or into the first and second reactor bodies. The introduced reactant gas includes at least one of the structures selected first to receive thermal energy by the multi-laser scanning line.
본 발명의 멀티 레이저 스캐닝 라인을 갖는 유도 결합 이중 플라즈마 반응기에 의하면, 대면적의 피처리 기판의 크기에 적합하게 복수개의 안테나 번들을 확장 하는 것으로 대면적의 플라즈마를 발생할 수 있음으로 플라즈마 반응기의 대면적화가 용이하며 전류 균형 회로에 의해서 균일한 전류 공급이 이루어짐으로서 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있다. 그리고 안테나 어셈블리와 멀티 레이저 스캐닝 라인을 피처리 기판의 상부에 균일하고 넓게 주사할 수 있음으로서 대면적의 피처리 기판을 이중으로 처리하기 위한 대면적의 플라즈마 반응기를 용이하게 구현할 수 있으며 여러 가지 공정 조건을 효율적으로 개선하여 공정 수율을 향상할 수 있다.According to the inductively coupled dual plasma reactor having a multi-laser scanning line of the present invention, a large-area plasma can be generated by expanding a plurality of antenna bundles to suit the size of a large-area target substrate. It is easy to make and uniform current supply is made by the current balancing circuit, so that high density plasma can be generated uniformly. In addition, the antenna assembly and the multi-laser scanning line can be uniformly and widely scanned on the upper part of the target substrate, thereby easily implementing a large-area plasma reactor for processing a large-area target substrate in a double manner. Can be efficiently improved to improve process yield.
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.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 이중 플라즈마 반응기 를 보여주는 도면이다.1 is a view showing an inductively coupled dual plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 플라즈마 반응기(2)는 병렬로 구성되는 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)를 구비한 제1 및 제2 플라즈마 반응기(10, 15), 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부에 플라즈마 방전을 각기 유도하기 위한 제1 및 제2 안테나 어셈블리(30, 35) 및, 레이저 공급원(80)을 포함한다. 제1 및 제2 안테나 어셈블리(30, 35)의 사이에는 가스 공급부(20)가 구비된다. 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)는 내부에 피처리 기판(13, 18)이 놓이는 지지대(12, 17)가 제1 및 제2 안테나 어셈블리(30, 35)에 대향하여 일 측으로 설치된다. 가스 공급부(20)는 제1 및 제2 안테나 어셈블리(30, 35)의 사이에 구성되어 가스 공원(미도시)으로부터 제공된 가스를 복수개의 가스 유입구(32, 38)를 통하여 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부로 공급한다. 메인 전원 공급원(40)으로부터 발생된 무선 주파수 전원은 임피던스 정합기(41)와 분배 회로(50)를 통하여 제1 및 제2 안테나 어셈블리(30, 35)에 구비된 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)로 공급된다. 레이저 공급원(80)은 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부에 복수개의 레이저 주사선(82)으로 이루어지는 멀티 레이저 스캐닝 라인을 구성하기 위한 레이저를 제공한다. 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부에는 각기 제1 및 제2 안테나 어셈블리(30, 35)와 멀티 레이저 스캐닝 라인에 의한 플라즈마가 발생되어 피처리 기판(13, 18)에 대한 기판 처리가 이루어진다.Referring to FIG. 1, a
제1 및 제2 플라즈마 반응기(10, 16)는 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)와 그 내부에 피처리 기판(13, 18)이 놓이는 지지대(12, 17)가 구비된다. 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질이나 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 제작될 수도 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 제작될 수도 있다. 또 다른 대안으로 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)를 전체적 또는 부분적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작하는 것도 가능하다. 이와 같이 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)는 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 어떠한 물질로도 제작될 수 있다. 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 구조는 피처리 기판(13, 18)에 따라 그리고 플라즈마의 균일한 발생을 위하여 적합한 구조 예를 들어, 원형 구조나 사각형 구조 그리고 이외에도 어떠한 형태의 구조를 가질 수 있다.The first and
피처리 기판(13, 18)은 예를 들어, 반도체 장치, 디스플레이 장치, 태양전지 등과 같은 다양한 장치들의 제조를 위한 웨이퍼 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 기판들이다. 제1 및 제2 플라즈마 반응기(10, 16)는 진공 펌프(미도시)에 연결된다. 제1 및 제2 플라즈마 반응기(10, 16)는 대기압 이하의 저압 상태에서 피처리 기판(13, 18)에 대한 플라즈마 처리가 이루어진다. 그러나 본 발명의 제1 및 제2 플라즈마 반응기(10, 16)는 대기압에서 피처리 기판을 처리하는 대기압의 플라즈마 처리 시스템으로도 구현될 수 있다.The
도 2는 제1 및 제2 안테나 어셈블리 사이에 구성된 가스 공급부를 보여주는 도면이다.FIG. 2 shows a gas supply configured between the first and second antenna assemblies. FIG.
도 2를 참조하여, 가스 공급부(20)는 제1 및 제2 안테나 어셈블리(30, 35)의 사이에 구성된다. 가스 공급부(20)는 가스 공급원(미도시)에 연결되는 복수개의 가스 공급관(21)을 포함한다. 복수개의 가스 공급관(21)은 각기 독립적으로 가스 공급 유량을 제어할 수 있는 조절 밸브(25)가 구비된다. 또는 복수개의 가스 공급관(21)에 대하여 일괄적으로 가스 공급 유량을 제어하거나 혼합된 방식으로도 제어가 가능하도록 구성할 수도 있다. 또는 복수개의 가스 공급관(21)에 대하여 전체적 및 개별적인 가스 공급 유량의 제어가 가능하도록 구성할 수도 있다. 가스 공급부(20)는 둘 이상의 분리된 가스 공급 채널을 구비하여 서로 다른 가스를 분리하여 반응기 몸체(11)의 내부로 공급함으로서 플라즈마 처리 효율을 높일 수 있다.Referring to FIG. 2, the
복수개의 가스 공급관(21)을 사이에 두고 제1 및 제2 가스 분사면(34, 39)이 구비된다. 제1 가스 분사면(34)은 제1 반응기 몸체(11)의 일측면을 구성하고, 제2 가스 분사면(39)은 제2 반응기 몸체(16)의 일측면을 구성한다. 제1 및 제2 가스 분사면(34, 39)은 복수개의 가스 유입구(32, 38)가 구성되어 있다. 복수개의 가스 공급관(21)의 복수개의 가스 주입구(23)는 제1 및 제2 가스 분사면(34, 39)의 복수개의 가스 유입구(32, 38)에 대응되어 연결된다. 가스 공급원으로부터 제공된 가스는 복수개의 가스 공급관(21)을 통하여 고르게 분배되어 복수개의 가스 주입구(23)와 그에 대응된 복수개의 가스 유입구(32, 38)를 통하여 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부로 고르게 분사된다. First and second gas injection surfaces 34 and 39 are provided with a plurality of
도 3은 제1 및 제2 안테나 어셈블리가 설치된 반응기 몸체의 일부를 보여주는 도면이다.3 is a view showing a part of the reactor body in which the first and second antenna assemblies are installed.
가스 공급부(20)의 가운데 두고서 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부에 는 위에서 아래로 복수개의 안테나 보호 튜브(33)가 일정 간격을 두고 병렬로 배열된다. 안테나 보호 튜브(33, 37)는 예를 들어, 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 각각의 마주 대향된 일 측벽에서 타 측벽까지 이르는 선형 구조의 원통형 유전체 튜브로 구성될 수 있다. 안테나 보호 튜브(33)는 유전체 물질로 구성하는 것이 바람직할 수 있지만 적절한 다른 재료를 사용할 수도 있을 것이다. 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)는 각기 하나의 연쇽된 단일 안테나를 사용하여 복수개의 제1 및 제2 안테나 보호 튜브(33, 37)를 관통하여 지그재그 구조로 설치할 수 있다. 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)의 일단은 병렬로 분배회로(50)에 연결되어 임피던스 정합기(41)를 통해서 메인 전원 공급원(40)에 전기적으로 연결되고, 타단은 접지된다. 복수개의 안테나 보호 튜브(33, 37)는 일정 간격으로 병렬 배열된 선형 구조를 갖는 것으로 예시되어 있으나 그 간격이나 배열 구조는 플라즈마의 균일한 발생과 기판 처리의 효율을 위하여 적절히 변형될 수 있다. 무선 주파수 안테나(31)는 도전체 재료를 사용하여 구성할 수 있는데 중공형의 도전체 튜브를 사용하고 이를 냉각수 공급 통로로 사용할 수도 있다.Inside the first and
도 4 내지 도 6은 멀티 레이저 스캐닝 라인의 다양한 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 to 6 are views for explaining various configuration methods of a multi-laser scanning line.
도 4 내지 도 6을 참조하여, 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)는 각기 내부로 레이저 빔을 주사하기 위한 레이저 투과 윈도우(86, 87)를 구비한다. 레이저 투과 윈도우(86, 87)는 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 측벽으로 대향되게 각기 구성된 복수개의 윈도우(86, 87)로 구성될 수 있다. 복수개의 윈도우(86, 87)는 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부에서 서로 마주 대향되도록 각각 설치된다. 또는 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)에 각기 두 개의 윈도우가 동일한 길이를 갖는 슬릿 구조로 구성될 수 있다. 레이저 공급원(80)은 하나 이상의 레이저 소스(84)를 포함한다. 레이저 소스(84)는 레이저 투과 윈도우(86, 87)를 통하여 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부로 레이저 빔을 주사하여 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부에 복수개의 레이저 주사선(82)을 형성시켜 멀티 레이저 스캐닝 라인 구성한다.4 to 6, the first and
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 일 측의 레이저 투과 윈도우(86)에 근접해서 복수개의 레이저 소스(84)가 배열되고, 그에 대응하여 타측의 레이저 투과 윈도우(87)에 근접해서는 복수개의 레이저 종결부(85)가 구성될 수 있다. 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 몇 개의 레이저 소스(84)를 간격을 두고 구성하고 그 사이에 복수개의 반사경(83)을 설치하여 레이저 소스(84)로부터 발생된 레이저 빔을 두 개의 레이저 투과 윈도우(86, 87)를 사이에 두고 왕복하며 반사되도록 하여 복수개의 레이저 주사선(82)을 형성시킬 수 있다. 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 단지 하나의 레이저 소스(84)만을 구성하고 복수개의 반사경(83)을 구성할 수도 있다. 이와 같이 하나 이상의 레이저 소스(84)와 복수개의 반사경(83)과 하나 이상의 레이저 종결부(85)를 사용하여 멀티 레이저 스캐닝 라인을 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부에 구성할 수 있다. 그리고 보다 구체적인 구성과 설명은 생략되었으나, 레이저 빔을 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부로 주사시키기 위하여 적절한 구조의 광학계가 사용될 수 있음을 당 업계의 통상적인 기술자들은 잘 알 수 있을 것이다.For example, as shown in FIG. 4, a plurality of
도 7은 멀티 레이저 스캐닝 라인의 다양한 상대적 배치 방법을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining various relative arrangement methods of a multi-laser scanning line.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수개의 레이저 주사선(82)으로 구성되는 멀티 레이저 스캐닝 라인은 복수개의 제1 및 제2 안테나 보호 튜브(33, 37) 각각의 사이에 위치되는 구조를 취할 수 있다. 또는, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 멀티 레이저 스캐닝 라인은 복수개의 제1 및 제2 안테나 보호 튜브(33, 37)와 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부에 구비된 지지대(12, 17) 사이로 위치하는 구조 일 수 있다. 또는, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 멀티 레이저 스캐닝 라인은 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)로 반응 가스를 유입하는 가스 유입구(32, 38)와 복수개의 제1 및 제2 안테나 보호 튜브(33, 37) 사이에 위치하는 구조를 취할 수 있다.As shown in FIG. 7A, the multi-laser scanning line composed of the plurality of
이와 같은 멀티 레이저 스캐닝 라인과 복수개의 제1 및 제2 안테나 어셈블리(30, 35)의 상대적 배치 구조는 반응 가스가 어느 것에 의해 먼저 에너지를 받아들이는가에 대한 것이다. 즉, 도 7의 (a)에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부로 유입된 반응 가스가 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)에 의한 전자기적 에너지와 상기 멀티 레이저 스캐닝 라인에 의한 열에너지를 혼합적으로 받아들이는 구조를 취할 수 있다. 또는, 도 7의 (b)에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)로 유입된 반응 가스가 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)로부터 전달되는 전자기적 에너지를 먼저 받아 들이는 구조를 취할 수 있다. 또는, 도 7의 (c)에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)로 유입된 반응 가스가 상기 멀티 레이저 스캐닝 라인에 의한 열에너지를 먼저 받아들이는 구조를 취할 수 있다.The relative arrangement of such a multi-laser scanning line and a plurality of first and
이와 같은 멀티 레이저 스캐닝 라인과 복수개의 제1 및 제2 안테나 어셈블리(30, 35)의 상대적 배치 구조는 하나 또는 둘 이상의 구조가 혼합적으로 사용될 수 있으며 이를 위하여 레이저 공급원(80)을 구성하는 레이저 소스(84), 반사경(83), 레이저 종결부(85)의 구성과 배치 구조는 적절히 변형이 가능하다.The relative arrangement structure of the multi-laser scanning line and the plurality of first and
다시, 도 1을 참조하여, 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부에는 피처리 기판(13, 18)을 지지하기 위한 지지대(12, 17)가 구비된다. 지지대(12, 17)는 바이어스 전원 공급원(42, 43, 45, 46)에 연결되어 바이어스 된다. 예를 들어, 서로 다른 무선 주파수 전원을 공급하는 두 개의 바이어스 전원 공급원(42, 43, 45, 46)이 임피던스 정합기(44, 47)를 통하여 지지대(12, 17)에 전기적으로 연결되어 바이어스 된다. 지지대(12, 17)의 이중 바이어스 구조는 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부에 플라즈마 발생을 용이하게 하고, 플라즈마 이온 에너지 조절을 더욱 개선시켜 공정 수율을 향상 시킬 수 있다. 또는 단일 바이어스 구조로 변형 실시할 수도 있다. 또는 지지대(12, 17)는 바이어스 전원의 공급 없이 제로 퍼텐셜(zero potential)을 갖는 구조로 변형 실시될 수도 있다. 그리고 기판 지지대(12, 17)는 정전척을 포함할 수 있다. 또는 기판 지지대(12, 17)는 히터를 포함할 수 있다.Again, referring to FIG. 1, the
지지대(12, 17)는 고정형으로 구성될 수 있다. 또는 지지대(12, 17)는 피처 리 기판(13, 18)과 평행하게 선형 또는 회전 이동 가능한 구조를 갖고, 지지대(12, 17)를 선형 또는 회전 이동하기 위한 구동 메커니즘(4, 5)을 포함한다. 지지대(12, 17)의 이러한 이동 구조는 피처리 기판(13, 18)의 처리 효율을 높이기 위한 것이다. 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 상부에 구성된 가스 출구(8, 9)로 배출되는 가스의 균일한 배기를 위하여 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)에는 배기 배플(6, 7)이 구성될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)는 메인 전원 공급원(40)으로부터 발생된 무선 주파수 전원을 임피던스 정합기(41)와 분배 회로(50)를 통하여 공급받아 구동되어 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부에 유도 결합된 플라즈마를 유도한다. 메인 전원 공급원(40)은 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전원의 제어가 가능한 무선 주파수 발생기를 사용하여 구성될 수도 있다. 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)는 상술한 바와 같이 각기 연속된 단일 안테나를 사용하여 복수개의 안테나 보호 튜브(33, 37)를 지그재그로 왕복하는 구조로 구성되지만, 도 8에 도시된 바와 같이, 두 번 이상 왕복하면서 하나의 안테나 보호 튜브(33)에 대하여 두 번 이상 왕복하는 반복된 구조로 설치될 수 있다.Meanwhile, the first and second
도 9 및 도 10은 가스 공급 기능을 겸비한 무선 주파수 안테나의 변형 구조를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 11은 변형예에 따른 무선 주파수 안테나의 단면도 이다.9 and 10 are diagrams for explaining a modified structure of a radio frequency antenna having a gas supply function. 11 is a cross-sectional view of a radio frequency antenna according to a modification.
도 9 내지 도 11을 참조하여, 변형예에 따른 제1 및 제2 안테나 어셈블리(30', 35')는 무선 주파수 안테나(31')를 내부로 반응가스의 흐름 경로를 제공하 는 도전체 관으로 구성할 수 있다. 그리고 제1 및 제2 안테나 보호 튜브(33', 37')와 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31', 36')는 각기 제1 및 제2 반응기 몸체(11, 16)의 내부로 개구된 복수개의 가스 분사홀(70)이 형성된다. 복수개의 가스 분사홀(70)의 개구된 방향이나 설치 형태와 개수는 적절한 변형이 가능하다.9 to 11, the first and
도 12는 복수개의 분리된 안테나로 무선 주파수 안테나를 구성한 예를 보여주는 도면이고, 도 13은 분배 회로의 일 예를 보여주는 도면이다.12 is a diagram illustrating an example of configuring a radio frequency antenna with a plurality of separate antennas, and FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a distribution circuit.
도 12 및 도 13을 참조하여, 제1 및 제2 안테나 어셈블리(30, 35)는 각기 불연속된 복수개의 무선 주파수 안테나(31, 36)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 다수개의 봉형상의 안테나를 복수개의 제1 및 제2 안테나 보호 튜브(33, 37)에 설치하여 구성할 수 있다. 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)가 복수개로 구성되는 경우에 메인 전원 공급원(40)으로부터 발생된 무선 주파수 전원은 임피던스 정합기(41)를 통하여 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)로 제공된다. 이를 위하여 분배 회로(50)가 구비될 수 있다. 분배 회로(50)는 메인 전원 공급원(40)으로부터 제공되는 무선 주파수 전원을 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)로 분배하여 공급함으로서 병렬 구동되게 한다. 바람직하게, 분배 회로(50)는 전류 균형 회로로 구성될 수 있다. 전류 균형 회로는 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)로 공급되는 전류가 자동적으로 상호 균형을 이루게 한다. 그럼으로 대면적의 플라즈마를 보다 균일하게 발생 및 유지할 수 있다.12 and 13, the first and
도 13을 참조하여, 분배 회로(50)는 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)를 병렬 구동하며 전류 균형을 이루는 복수개의 트랜스포머(52)를 포함 한다. 복수개의 트랜스포머(52)의 일차측은 무선 주파수가 입력되는 전원 입력단과 접지 사이에 직렬로 연결되며, 이차측의 일단은 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)에 대응되게 연결되고 타단은 공통으로 접지된다. 복수개의 트랜스포머(52)는 전원 입력단과 접지 사이의 전압을 균등하게 분할하고 분할된 다수의 분할된 전압을 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)의 일단으로 출력한다. 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)의 타단은 공통으로 접지된다.Referring to FIG. 13, the
복수개의 트랜스포머(52)의 일차측으로 흐르는 전류는 동일함으로 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)로 공급되는 전력도 동일하게 된다. 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36) 중에서 어느 하나의 임피던스가 변화되어 전류량의 변화가 발생되면 복수개의 트랜스포머(52)가 전체적으로 상호 작용하여 전류 균형을 이루게 된다. 그럼으로 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)로 공급되는 전류는 상호 균일하게 지속적인 자동 조절이 이루어진다. 복수개의 트랜스포머(52)는 각기 일차측과 이차측의 권선비율이 기본적으로 1:1로 설정되어 있으나 이는 변경이 가능하다.Since the current flowing to the primary side of the plurality of
이상과 같은 전류 균형 회로로 구성되는 분배 회로(50), 도면에는 구체적인 도시를 생략하였으나, 복수개의 트랜스포머(52)에 과도전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 보호 회로를 포함할 수 있다. 보호 회로는 복수개의 트랜스포머(52) 중 어느 하나가 전기적으로 오픈 상태로 되어 해당 트랜스포머에 과도전압이 증가되는 것을 방지한다. 이러한 기능의 보호 회로는 바람직하게는 복수개의 트랜스포 머(52)의 각각의 일차측 양단에 배리스터(Varistor)를 연결하여 구현할 수 있으며, 또는 제너다이오드(Zener Diode)와 같은 정전압 다이오드를 사용하여 구현할 수 있다. 그리고 분배 회로(50)에는 각각의 트랜스포머(52) 마다 누설 전류의 보상을 위한 보상 커패시터(51)와 같은 보상 회로가 부가될 수 있다.Although not shown in the drawing, the
도 14 내지 도 19는 분배 회로의 다양한 변형들을 보여주는 도면이다.14 to 19 show various modifications of the distribution circuit.
도 14를 참조하여, 일 변형의 분배 회로(50)는 복수개의 트랜스포머(52)의 이차측들이 각기 접지된 중간탭을 포함하여 이차측의 일단은 정전압을 타단은 부전압을 각각 출력한다. 정전압은 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)의 일단으로 부전압은 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)의 타단으로 제공된다.Referring to FIG. 14, the
도 15를 참조하여, 또 다른 변형의 분배 회로(50a, 50b)는 분리된 제1 및 제2 전류 균형 회로(50a, 50b)로 구성될 수도 있다. 제1 및 제2 전류 균형 회로(50a, 50b) 임피던스 정합기(41)에 병렬로 연결된다. 제1 전류 균형 회로(50a)는 복수개의 제1 안테나 번들(31a)에 그리고 제2 전류 균형 회로(50b)는 복수개의 제2 안테나 번들(31b)에 각기 대응되어 구성된다.Referring to FIG. 15, another
도 16 및 도 17을 참조하여, 다른 변형의 분배 회로(50)는 전류 균형 조절 범위를 가변 할 수 있는 전압 레벨 조절 회로(60)를 구비할 수 있다. 전압 레벨 조절 회로(60)는 멀티 탭을 구비한 코일(61)과 멀티 탭 중 어느 하나를 접지로 연결하는 멀티 탭 스위칭 회로(62)를 포함한다. 전압 레벨 조절 회로(60)는 멀티 탭 스위칭 회로(62)의 스위칭 위치에 따라 가변된 전압 레벨을 전류 균형 회로(50)로 인가하게 되며, 분배 회로(50)는 전압 레벨 조절 회로(60)에 의해서 결정되는 전압 레벨에 의해 전류 균형 조절 범위가 가변된다. 그리고 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 분배 회로(50a, 50b)로 구성된 경우에도 역시 동일하게 각기 전압 레벨 조절 회로(60a, 60b)가 구비될 수 있다. 또는, 복수개의 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(31, 36)는 분배 회로 없이 임피던스 정합기(41)와 접지 사이에 병렬로 연결되거나 직병렬 혼합 방식으로 연결될 수도 있다.16 and 17, another
이상과 같은 본 발명의 이중 플라즈마 반응기(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 플라즈마 반응기(10, 15)가 수직 병렬 구조로 실시된 예를 예시하였으나 수평 병렬 구조로 실시될 수도 있다.As described above, the
이상에서 설명된 본 발명의 멀티 레이저 스캐닝 라인을 갖는 유도 결합 이중 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.Embodiments of the inductively coupled dual plasma reactor having the multi-laser scanning line of the present invention described above are merely exemplary, and those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that examples are possible. Therefore, it will be understood that the present invention is not limited only to the form mentioned in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
본 발명의 멀티 레이저 스캐닝 라인을 갖는 유도 결합 이중 플라즈마 반응 기는 반도체 집적 회로의 제조, 평판 디스플레이 제조, 태양전지의 제조와 같은 다양한 박막 형성을 위한 플라즈마 처리 공정에서 피처리 기판을 이중으로 처리하는 경우에 매우 유용하게 이용될 수 있다. 본 발명의 멀티 레이저 스캐닝 라인을 갖는 유도 결합 이중 플라즈마 반응기는 대면적의 피처리 기판의 크기에 적합하게 복수개의 안테나 번들을 확장 하는 것으로 대면적의 플라즈마를 발생할 수 있음으로 플라즈마 반응기의 대면적화가 용이하며 전류 균형 회로에 의해서 균일한 전류 공급이 이루어짐으로서 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있다. 그리고 안테나 어셈블리와 멀티 레이저 스캐닝 라인을 피처리 기판의 상부에 균일하고 넓게 주사할 수 있음으로서 대면적의 피처리 기판을 이중으로 처리하기 위한 대면적의 플라즈마 반응기를 용이하게 구현할 수 있으며 여러 가지 공정 조건을 효율적으로 개선하여 공정 수율을 향상할 수 있다. The inductively coupled dual plasma reactor having the multi-laser scanning line of the present invention is used in the case of dual processing of the substrate to be processed in the plasma processing process for forming various thin films such as the manufacture of semiconductor integrated circuits, the manufacture of flat panel displays, and the manufacture of solar cells. It can be very useful. The inductively coupled dual plasma reactor having a multi-laser scanning line of the present invention can easily generate a large area plasma by expanding a plurality of antenna bundles to suit the size of a large-area target substrate. In addition, since a uniform current is supplied by the current balancing circuit, high density plasma can be generated uniformly. In addition, the antenna assembly and the multi-laser scanning line can be uniformly and widely scanned on the upper part of the target substrate, thereby easily implementing a large-area plasma reactor for processing a large-area target substrate in a double manner. Can be efficiently improved to improve process yield.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 이중 플라즈마 반응기를 보여주는 도면이다.1 is a view showing an inductively coupled dual plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 제1 및 제2 안테나 어셈블리 사이에 구성된 가스 공급부를 보여주는 도면이다.FIG. 2 shows a gas supply configured between the first and second antenna assemblies. FIG.
도 3은 제1 및 제2 안테나 어셈블리가 설치된 반응기 몸체의 일부를 보여주는 도면이다.3 is a view showing a part of the reactor body in which the first and second antenna assemblies are installed.
도 4 내지 도 6은 멀티 레이저 스캐닝 라인의 다양한 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 to 6 are views for explaining various configuration methods of a multi-laser scanning line.
도 7은 멀티 레이저 스캐닝 라인의 다양한 상대적 배치 방법을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining various relative arrangement methods of a multi-laser scanning line.
도 8은 무선 주파수 안테나를 왕복하여 구성한 예이다.8 shows an example in which a radio frequency antenna is round tripped.
도 9 및 도 10은 가스 공급 기능을 겸비한 무선 주파수 안테나의 변형 구조를 설명하기 위한 도면이다.9 and 10 are diagrams for explaining a modified structure of a radio frequency antenna having a gas supply function.
도 11은 변형예에 따른 무선 주파수 안테나의 단면도 이다.11 is a sectional view of a radio frequency antenna according to a modification.
도 12는 복수개의 분리된 안테나로 무선 주파수 안테나를 구성한 예를 보여주는 도면이다.12 is a diagram illustrating an example of configuring a radio frequency antenna with a plurality of separate antennas.
도 13은 분배 회로의 일 예를 보여주는 도면이다.13 is a diagram illustrating an example of a distribution circuit.
도 14 내지 도 19는 분배 회로의 다양한 변형들을 보여주는 도면이다.14 to 19 show various modifications of the distribution circuit.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
4, 5: 구동 메커니즘 6, 7: 배기 배플4, 5: drive
8, 9: 가스 출구 10, 15: 제1, 제2 플라즈마 반응기8, 9:
11, 16: 제1, 제2 반응기 몸체 12, 17: 지지대11, 16: first and
13, 18: 피처리 기판 20: 가스 공급부13, 18: to-be-processed substrate 20: gas supply part
21: 가스 공급관 23: 가스 주입구21: gas supply pipe 23: gas inlet
30, 35: 제1, 제2 안테나 어셈블리 31, 36: 제1, 제2 무선 주파수 안테나30, 35: first and
32, 38: 가스 유입구 33, 37: 안테나 보호 튜브32, 38:
34, 34: 제1, 제2 가스 분사면 40: 메인 전원 공급원34, 34: 1st, 2nd gas injection surface 40: Main power supply source
41: 임피던스 정합기 42, 43: 바이어스 전원 공급원41:
44: 임피던스 정합기 50: 분배 회로44: impedance matcher 50: distribution circuit
51: 보상 커패시터 52: 트랜스포머51: compensation capacitor 52: transformer
53: 중간탭 60: 전압 레벨 조절 회로53: middle tap 60: voltage level adjustment circuit
61: 코일 62: 멀티 탭 스위칭 회로61: coil 62: multi-tap switching circuit
80: 레이저 공급원 82: 멀티 레이저 스캐닝 라인80: laser source 82: multi laser scanning line
83: 반사경 84: 레이저 소스83: reflector 84: laser source
85: 레이저 종결부 86, 87: 레이저 투과 윈도우85:
Claims (24)
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KR1020070141089A KR20090072853A (en) | 2007-12-29 | 2007-12-29 | Inductively coupled dual plasma reactor with multi laser scanning line |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020070141089A KR20090072853A (en) | 2007-12-29 | 2007-12-29 | Inductively coupled dual plasma reactor with multi laser scanning line |
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2007
- 2007-12-29 KR KR1020070141089A patent/KR20090072853A/en not_active Application Discontinuation
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