KR100462584B1 - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
유도결합 플라즈마를 이용한 플라즈마 공정장치에 관하여 개시한다. 본 발명의 플라즈마 공정장치는, 고주파 발생기와; 챔버 외벽에 설치되며 서로 병렬로 연결되는 복수 개의 나선형 코일과; 나선형 코일과 연결된 가변 부하와, 나선형 코일들과 고주파 발생기 사이에 설치되는 매칭 네트워크와, 가변 부하를 구동시키는 구동부와, 구동부를 제어하는 전자회로와, 가변 부하, 매칭 네트워크, 상기 구동부, 및 전자회로의 외장을 형성하는 하우징으로 이루어지며, 상기 나선형 코일들과 원격지에 설치되는 매칭 박스를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 나선형 코일들은 프로세스 챔버의 외벽에 설치되지만, 가변 부하, 매칭 네트워크, 구동부, 및 전자회로는 하나의 매칭 박스로 형성하여 프로세스 챔버로부터 원격지에 설치됨으로써 챔버 주위의 공간을 효율적으로 활용할 수 있고, 기계적인 작동부 및 전자적인 회로부를 하나의 박스 안에 모두 내장함으로써 점검이 용이하여 작업의 능률을 향상시킬 수 있다.A plasma processing apparatus using an inductively coupled plasma is disclosed. Plasma processing apparatus of the present invention, the high frequency generator; A plurality of spiral coils installed in the chamber outer wall and connected in parallel with each other; A variable load connected to the helical coil, a matching network installed between the helical coils and the high frequency generator, a driving unit for driving the variable load, an electronic circuit for controlling the driving unit, a variable load, a matching network, the driving unit, and an electronic circuit It is made of a housing forming an exterior of the, characterized in that it comprises a matching box that is installed in the helical coils and remote. According to the present invention, the spiral coils are installed on the outer wall of the process chamber, but the variable load, the matching network, the driver, and the electronic circuit are formed as a single matching box and installed remotely from the process chamber to efficiently use the space around the chamber. In addition, the mechanical operation part and the electronic circuit part are all integrated in one box, so that the inspection is easy and the work efficiency can be improved.
Description
본 발명은 플라즈마 공정장치에 관한 것으로 특히, 장치를 효율적으로 구성할 수 있는 유도결합 플라즈마를 이용한 플라즈마 공정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and in particular, to a plasma processing apparatus using an inductively coupled plasma capable of constituting the apparatus efficiently.
최근 플라즈마를 이용하는 반도체 장치에 있어서, 플라즈마의 밀도를 매우 높은 수준으로 유지하기 위한 발명이 지속적으로 이루어지고 있으며 그 중의 하나가 공명 안테나를 사용하는 유도결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP)를 이용한 플라즈마 공정장치이다.In recent years, semiconductor devices using plasma have been continuously invented to maintain plasma density at a very high level, and one of them is a plasma process using an inductively coupled plasma (ICP) using a resonance antenna. Device.
도 1은 종래의 유도결합 플라즈마를 이용한 플라즈마 공정장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a plasma processing apparatus using a conventional inductively coupled plasma.
도 1을 참조하면, 플라즈마 공정장치는 고주파(Radio Frequency, RF) 발생기(10), 공명 안테나(20), 및 공명 안테나(20)와 고주파 발생기(10) 사이에 설치되는 매칭 박스(Matching Box)(30)로 이루어진다. 매칭 박스는(30) 공명 안테나(20)와 고주파 발생기(10) 사이에 임피던스 정합을 유지시켜주도록 고주파 회로로 이루어진 매칭 네트워크(Matching Network)(31), 후술되는 가변 축전기(22)를 구동시키는 구동부(32), 및 구동부(32)를 제어하는 전자회로(33)로 구성되며, 각각 구성요소별로 변종에 해당하는 여러가지 사양들이 있기는 하지만 전체적인 구성은 동일하다. 공명 안테나(20)는 회전수가 각각 다른 복수 개의 나선형 코일(21)과 복수 개의 나선형 코일(21) 중에서 특정 코일에 직렬로 연결된 가변 축전기(22)로 구성된다. 가변 축전기(22)는 공정 특성과 관련하여 전기용량(Capacitance)을 가변하게 되는 데, 이것은 구동부(32)에 의하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, the plasma processing apparatus includes a radio frequency (RF) generator 10, a resonance antenna 20, and a matching box installed between the resonance antenna 20 and the high frequency generator 10. It consists of 30. The matching box 30 is a driving unit for driving a matching network 31 made of a high frequency circuit and a variable capacitor 22 to be described later to maintain impedance matching between the resonance antenna 20 and the high frequency generator 10. (32), and the electronic circuit 33 for controlling the driver 32, although there are various specifications corresponding to the variations for each component, the overall configuration is the same. The resonant antenna 20 is composed of a plurality of helical coils 21 and a plurality of helical coils 21 each having a different rotation speed, and a variable capacitor 22 connected in series to a specific coil. The variable capacitor 22 will vary the capacitance in relation to the process characteristics, which is made by the drive 32.
프로세스 챔버 내에서 플라즈마를 발생되도록 나선형 코일들이 프로세스 챔버의 외벽에 설치되게 된다. 그런데, 상술한 바와 같이 나선형 코일이 가변 축전기와 연결되어 공명 안테나를 구성하게 되는 경우에 챔버 주위의 공간이 비효율적으로 운용되며, 플라즈마 공정장치의 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.Spiral coils are installed on the outer wall of the process chamber to generate plasma in the process chamber. However, as described above, when the spiral coil is connected to the variable capacitor to form a resonance antenna, the space around the chamber is inefficiently operated, and the configuration of the plasma processing apparatus is complicated.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 간단하고 효율적으로 구성함으로써 공간의 활용도를 높이고 작업 능률을 향상시킬 수 있는 플라즈마 공정장치를 제공하는 데 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can increase the utilization of the space and improve the work efficiency by simply and efficiently configured.
도 1은 종래 유도결합 플라즈마를 이용한 플라즈마 공정장치의 구성도;1 is a block diagram of a plasma processing apparatus using a conventional inductively coupled plasma;
도 2는 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마를 이용한 플라즈마 공정장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a plasma processing apparatus using an inductively coupled plasma according to the present invention.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 공정장치는, 고주파 발생기와; 챔버 외벽에 설치되며 서로 병렬로 연결되는 복수 개의 나선형 코일과; 상기 나선형 코일과 연결된 가변 부하와, 상기 나선형 코일들과 상기 고주파 발생기 사이에 설치되는 매칭 네트워크와, 상기 가변 부하를 구동시키는 구동부와, 상기 구동부를 제어하는 전자회로와, 상기 가변 부하, 상기 매칭 네트워크, 상기 구동부, 및 전자회로의 외장을 형성하는 하우징으로 이루어지며, 상기 나선형 코일들과 원격지에 설치되는 매칭 박스를 구비하는 것을 특징으로 한다.Plasma processing apparatus of the present invention for achieving the above technical problem, high frequency generator; A plurality of spiral coils installed in the chamber outer wall and connected in parallel with each other; A variable load connected to the helical coil, a matching network installed between the helical coils and the high frequency generator, a driver for driving the variable load, an electronic circuit for controlling the driver, the variable load, the matching network And a housing formed to form the exterior of the driving unit and the electronic circuit, and having a matching box installed in the helical coils and a remote place.
이 때, 상기 가변 부하는 가변 축전기로 이루어져도 좋다.At this time, the variable load may consist of a variable capacitor.
나아가, 상기 가변 부하는 상기 나선형 코일들로부터 선택된 어느 하나와 연결되도록 하나가 설치되거나, 또는 상기 가변 부하는 상기 나선형 코일들 각각과 각각 연결되는 복수 개가 설치되어도 좋다.Further, one variable load may be provided to be connected to any one selected from the spiral coils, or a plurality of variable loads may be provided to be connected to each of the spiral coils.
나아가. 상기 구동부는 회전수가 가변적인 모터로 이루어져도 좋다.Furthermore. The drive unit may be made of a motor having a variable speed.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유도결합 플라즈마를 이용한 플라즈마 공정장치를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing a plasma processing apparatus using an inductively coupled plasma according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 공정장치는, 고주파 발생기(100)와, 프로세스 챔버 외벽에 설치되며 각각이 서로 병렬로 연결되는 복수 개의 나선형 코일(200)로 이루어진 안테나와, 가변 부하, 예컨대 가변 축전기(310)와, 나선형 코일(200)들과 고주파 발생기(100) 사이에 설치되는 매칭 네트워크(320)와, 가변 축전기(310)를 구동시키기 위한 모터(330)와, 모터(330)를 제어하기 위한 전자회로(340)로 이루어진다. 여기서, 가변 축전기(310), 매칭 네트워크(320), 모터(330), 및 전자회로(340)는 하나의 하우징(350)을 외장으로 하여 매칭 박스(300)를 형성한다. 이 때, 나선형 코일(200)들은 프로세스 챔버의 외벽에 설치되지만, 매칭 박스(300)는 프로세스 챔버로부터 원격지에 설치됨으로써 챔버 주위의 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.Referring to FIG. 2, the plasma processing apparatus according to the present invention includes an antenna including a high frequency generator 100, a plurality of spiral coils 200 installed on an outer wall of the process chamber and connected to each other in parallel, a variable load, For example, the variable capacitor 310, the matching network 320 installed between the spiral coils 200 and the high frequency generator 100, the motor 330 for driving the variable capacitor 310, and the motor 330. It consists of an electronic circuit 340 for controlling. Here, the variable capacitor 310, the matching network 320, the motor 330, and the electronic circuit 340 form a matching box 300 with one housing 350 as an exterior. At this time, the spiral coils 200 are installed on the outer wall of the process chamber, but the matching box 300 may be installed remotely from the process chamber to efficiently use the space around the chamber.
나선형 코일(200)은 단권선 또는 복권선으로 이루어져도 좋다. 이 때, 가변 축전기(310)는, 복수 개 설치된 나선형 코일(200)들 각각과 각각 직렬 연결되도록 복수 개가 구비되어도 좋고, 병렬 연결된 나선형 코일(200)들로부터 선택된 어느 하나와 직렬 연결되는 하나만 구비되어도 좋다. 가변 축전기(310)는 회전수가 가변적인 모터(330)의 작동에 의하여 공진상태를 유지시키며, 이것은 각각의 나선형 코일(200)에 동일한 크기의 전류가 흐르도록 함으로써 균일한 플라즈마 밀도를 얻도록 해준다. 모터(330)는 전자회로(340)에 의하여 그 회전수가 제어된다.The spiral coil 200 may consist of a single winding or a double winding. In this case, a plurality of variable capacitors 310 may be provided in series so as to be connected in series with each of the helical coils 200 installed in plural, or only one connected in series with any one selected from the helical coils 200 connected in parallel. good. The variable capacitor 310 maintains a resonance state by the operation of the motor 330 having a variable speed, which allows a uniform plasma density to be obtained by allowing a current of the same magnitude to flow through each spiral coil 200. The rotation speed of the motor 330 is controlled by the electronic circuit 340.
매칭 네트워크(320)는 고주파 발생기(100)와 나선형 코일(200)들 사이에 설치되어 임피던스 정합을 유지시킨다. 이 때, 매칭 네트워크(200)는 당업자들에게 이미 널리 알려진 방식으로 구현할 수 있는 데, 예컨대 가변 인덕터 및 가변 축전기가 병렬로 연결된 간단한 회로로 구현할 수 있다.The matching network 320 is installed between the high frequency generator 100 and the spiral coils 200 to maintain impedance matching. In this case, the matching network 200 may be implemented in a manner well known to those skilled in the art, for example, a simple circuit in which the variable inductor and the variable capacitor are connected in parallel.
상술한 바와 같이 본 발명의 플라즈마 공정장치에 의하면, 나선형 코일들은 프로세스 챔버의 외벽에 설치되지만, 가변 부하, 매칭 네트워크, 구동부, 및 전자회로는 하나의 매칭 박스로 형성하여 프로세스 챔버로부터 원격지에 설치됨으로써 챔버 주위의 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.According to the plasma processing apparatus of the present invention as described above, the spiral coils are installed on the outer wall of the process chamber, but the variable load, the matching network, the driver, and the electronic circuit are formed as one matching box and installed remotely from the process chamber. The space around the chamber can be used efficiently.
나아가, 기계적인 작동부 및 전자적인 회로부를 하나의 박스 안에 모두 내장함으로써 점검이 용이하여 작업의 능률을 향상시킬 수 있다.Furthermore, by incorporating both the mechanical operating part and the electronic circuit part in one box, it is easy to inspect and improve the work efficiency.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited only to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
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