KR100488362B1 - 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치 - Google Patents

저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 등 피가공물이 수용되는 챔버 내부의 플라즈마 밀도를 반경방향은 물론 회전방향에 대하여도 대칭적으로 균일하게 발생시킬 수 있도록 함으로써 피가공물을 효과적으로 가공할 수 있도록 한 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치에 관한 것인바, 아크의 발생이 없고 누설전류가 없어 하드웨어를 안정적으로 유지할 수 있고, 장비를 저렴한 비용으로 제작할 수 있으며, 가스분해가 유리한 높은 전자온도와 낮은 압력에서 효율적이 되도록 100㎑~4㎒대의 저주파 RF전원을 사용하여 플라즈마를 발생시킬 수 있도록 안테나의 구조를 개선하여 안테나에 걸리는 전압의 균일성 확보와 더불어 유도된 플라즈마의 밀도가 챔버의 전 구역에 걸쳐 균일하도록 챔버 상부의 평면형 또는 돔형 유전체 위에 설치되어 일단은 RF전원이 인가되고 타단은 접지되는 안테나에 있어서, 상기 안테나는 연속된 이층의 조밀한 스파이럴형을 이루되 RF전원이 공급되는 파워드 엔드는 상층 안테나의 중심부에 형성되고 전기적으로 접지되는 그라운드 엔드는 하층 안테나의 중심부에 형성되어 안테나의 전구역에 걸쳐 균일한 전압이 인가되어 챔버 내에서 플라즈마의 밀도분포가 반경방향에 대한 균일성 및 회전방향에 대한 대칭성을 갖도록 한다.

Description

저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치 {Low-Frequency Type Inductively Coupled Plasma Generating Device}
본 발명은 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 특히 저주파 RF전원을 사용함으로써 낮은 안테나 전압으로 아크와 누설전류의 발생이 없어 하드웨어를 안정적으로 유지할 수 있고, 저가로 장비를 제조할 수 있으며, 가스분해에 유리한 높은 전자온도를 갖고, 낮은 압력에서 효율적이 되도록 여기에 사용되는 안테나의 구조를 2층 스파이럴형으로 제작하고 100㎑~4㎒대의 저주파전원을 상층 안테나의 중심부에 인가하고 하층 중심부를 접지시킴으로써 안테나 전압의 균일성 확보로 인하여 챔버 내에 유도되는 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 유지할 수 있도록 한 것이다.
반도체 웨이퍼 또는 평판표시장치 등과 같은 미세패턴을 형성하여야 하는 기술분야에서는 플라즈마를 생성하여 건식 식각(etching), 화학기상증착(CVD), 스퍼터링(sputtering)등의 각종 공정을 수행하는데, 최근에는 비용절감 및 스루풋 향상 등을 달성하기 위하여 반도체 장치용 웨이퍼나 평판표시장치용 기판의 크기가 예컨데 300㎜ 이상으로 대형화되는 경향을 보이며, 이에 따라 대형의 웨이퍼나 기판을 가공하기 위한 플라즈마 발생장치의 규모도 증가되고 있다.
한편, 플라즈마 발생장치 중 널리 사용되는 것으로는, 유도결합 플라즈마 발생장치, 축전결합형 플라즈마 발생장치 등이 있다. 그리고 이들의 기본적 플라즈마 발생장치에 자기장을 인가한 방식도 개발되어 있다.
유도결합형 플라즈마 발생장치는 플라즈마의 밀도가 높지만 균일도를 개선하기 위해서는 부대적인 요소들이 많이 필요하다. 예를 들면 가운데 부분이 더 두꺼운 유전체를 사용한다거나 돔 형태로 안테나를 변형시켜 사용하고 있으나, 이는 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 산화막 식각 등의 공정에는 적용하기가 어렵다는 한계점을 가지고 있다.
상기한 유도결합형 플라즈마 발생장치는 플라즈마가 생성되는 챔버를 포함하며, 이 챔버에는 반응가스를 공급하기 위한 가스주입구와 챔버 내부를 진공으로 유지하고 반응이 끝나면 반응가스를 배출하기 위한 진공펌프 및 가스배출구가 구비되어 있다.
또한, 상기 챔버의 내부에는 웨이퍼 또는 유리기판 등의 시료를 올려놓기 위한 척이 구비되어 있으며, 챔버의 상부에는 고주파전원이 접속된 안테나가 설치된다. 상기 안테나와 챔버 사이에는 절연판을 설치하여 안테나와 플라즈마 사이의 용량성 결합을 감소시킴으로써 고주파전원으로부터의 에너지가 유도성 결합에 의하여 플라즈마로 전달되는 것을 돕는다.
이와 같은 구조의 유도결합형 플라즈마 발생장치는 초기에 챔버의 내부가 진공펌프에 의해 진공화되도록 배기된 다음, 가스주입구로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 반응가스가 도입되어 필요한 압력으로 유지된다. 이어서 상기 안테나에는 고주파전원으로부터 고주파전력이 인가된다.
종래의 유도결합형 플라즈마 발생장치에는 단일의 나선형 안테나 또는 복수개의 분할전극형 안테나가 사용되었는데, RF전원이 인가됨에 따라 안테나가 이루는 평면과 수직방향의 시간적으로 변화하는 자기장이 형성되며, 이러한 시간적으로 변화하는 자기장은 챔버 내부에 유도전기장을 형성하고 유도전기장은 전자를 가열하여 안테나와 유동성으로 결합된 플라즈마가 발생하게 된다. 이렇게 전자들은 주변의 중성기체 입자들과 충돌하여 이온 및 라디칼 등을 생성하고 이들은 플라즈마 식각 및 증착에 이용되게 된다. 또한, 별도의 고주파전원으로부터 척에 전력을 인가하면 시료에 입사하는 이온의 에너지를 제어하는 것도 가능하게 된다.
그러나, 나선형 구조의 안테나에서는 안테나를 구성하는 각 유도코일이 직렬연결되어 있는 구조이므로 유도코일마다 흐르는 전류량이 일정하게 되는데, 이럴 경우 유도전기장 분포 조절이 어려워 챔버 내벽에서의 이온 및 전자의 손실로 플라즈마의 중심부가 높은 밀도를 갖게 되고 챔버의 내벽에 가까운 부분에는 플라즈마의 밀도가 낮아지게 되는 것을 막기 힘들게 된다. 따라서 플라즈마의 밀도를 균일하게 유지하는 것이 극히 곤란하게 된다.
또한, 안테나의 각 유도코일이 직렬로 연결되어 있으므로 안테나에 의한 전압강하가 크게 되므로 플라즈마와의 용량성 결합에 의한 영향이 증가된다. 따라서, 전력 효율이 낮아지며 플라즈마의 균일성을 유지하는 것도 어렵게 된다.
다음으로, 서로 위상이 다른 3개의 고주파 전원에 각각 접속된 3개의 분할전극 구조의 안테나에서는 각 분할전극에 가까운 위치에서는 플라즈마의 밀도가 높고, 챔버의 중앙부일수록 플라즈마의 밀도가 낮아 플라즈마의 균일성 확보에 어려움이 따르며, 특히 넓은 면적의 시료를 처리하는 것이 현저히 곤란하게 된다. 또한 각각 독립적으로 동작하는 전원을 사용하여야 하므로 비용이 증가하게 되며, 전원의 효율적인 사용을 위한 임피던스정합을 위하여는 각 분할전극마다 독자적인 임피던스 정합회로를 사용하여야 하는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같이 종래의 고주파전원을 사용하는 유도결합형 플라즈마 발생장치들은 높은 안테나전압으로 인하여 아크와 누설전류의 발생으로 하드웨어의 불안정을 야기하게 되었고, 복잡하고 부피가 크며 고가인 전원장치를 비롯한 각종 주변장치들이 필수적으로 요구되어 장비가격의 상승요인이 되어 왔다.
본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 아크의 발생이 없고 누설전류가 없어 하드웨어를 안정적으로 유지할 수 있고, 복잡한 전원장치 등을 필요로 하지 않아 장비를 저렴한 비용으로 제작할 수 있으며, 가스분해가 유리한 높은 전자온도와 낮은 압력에서 효율적이 되도록 100㎑~4㎒대의 저주파 RF전원을 사용하여 고밀도 플라즈마 CVD공정에 적합한 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피가공물이 내장되는 챔버 상부의 평면형 또는 돔형 유전체 위에 설치되어 반응가스의 공급하에서 일단은 RF전원이 인가되고 타단은 접지되는 안테나를 갖는 유도결합형 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 안테나는 연속된 이층의 조밀한 스파이럴형을 이루되 RF전원이 공급되는 파워드 엔드는 상층 안테나의 중심부에 형성되고 전기적으로 접지되는 그라운드 엔드는 하층 안테나의 중심부에 형성되며, 상기 RF전원은 100㎑~4㎒대의 저주파전원을 사용하여 안테나의 전구역에 걸쳐 균일한 전압이 인가되어 챔버 내의 플라즈마의 밀도분포가 균일성을 갖도록 한 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치를 제공한다.
본 발명에서 안테나는 상층 안테나와 하층 안테나가 전기적으로 직렬연결되어 있고, 상층 안테나의 하부에 하층 안테나가 평행하게 중첩되도록 되어 있으므로 안테나의 중심부에 인가되는 전압의 상,하층 안테나 사이의 합과 안테나의 외곽부에 인가되는 전력의 상,하층 안테나 사이의 합 및 안테나의 중심부와 외곽 사이의 각 턴(권선)에 인가되는 전압의 상,하층 안테나간의 합은 동일하게 되므로, 이에 이해 유도되는 플라즈마의 밀도는 챔버의 반경방향에 대하여 균일한 분포를 이루게 된다.
또, 본 발명에서 상기 안테나의 회전방향에 대한 전력분포에 있어서도 모든 방향에 대하여 대칭을 이루게 되므로 챔버 내에서 유도되는 플라즈마의 밀도는 회전방향에 대하여도 균일한 분포를 이루게 되어 피가공물의 전체에 걸친 균일한 처리가 가능하게 된다.
본 발명은 챔버의 상부 유전체가 평판형이거나 돔형인 경우 모두 적용가능하며, 전원이 인가되는 상층 안테나와 접지되는 하층 안테나가 반경방향과 회전방향으로 동일한 위치에 중첩되어 상,하층 안테나의 중첩에 의한 전력의 합이 반경방향에 대하여 동일하고 회전방향에 대하여도 모두 대칭을 이루게 되므로 챔버 내에서 발생되는 플라즈마의 밀도분포를 균일화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 실린더 형태의 유전체를 갖는 유도결합형 플라즈마 발생장치에도 적용할 수 있으며, 이 경우에도 실린더 내부에서 회전방향에 대한 플라즈마의 균일도 향상이 가능하다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치의 개략구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 안테나의 사시도이다.
상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치는 플라즈마가 생성되는 챔버(C), 이 챔버(C)에 반응가스를 공급하기 위한 가스주입구(I), 상기 챔버(C) 내부를 낮은 압력으로 유지하고 반응이 끝나면 반응가스를 배출하기 위한 배출펌프(E) 및 가스배출구(O), 상기 챔버(C)의 내부에 피가공물을 올려놓기 위한 척(K), 상기 챔버(C)의 상부에 설치되며 일단의 파워드 엔드(P)에는 저주파전원(20)이 인가되고 타단의 그라운드 엔드(G)는 접지된 안테나(10)를 포함하여 이루어져 있다.
도면중 부호 30은 임피던스 매칭박스이고, 부호 'D'는 상기 안테나(10)와 챔버(C) 사이에 설치되는 돔형 유전체로 안테나(10)와 플라즈마 사이의 용량성 결합을 감소시키기 위한 것이다.
본 발명에서 상기 안테나(10)는 상층 안테나(12)와 하층 안테나(14)가 전기적으로 직렬연결되어 있고, 상층 안테나(12)의 하부에 하층 안테나(14)가 평행하게 중첩되도록 되어 있는데, 본 발명에 의한 안테나(10)는 회전수가 많아 인덕턴스가 증가하게 되므로써 저주파에서 임피던스 매칭을 유리하게 하는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 100㎑~4㎒대의 저주파 전원을 사용함으로써 상기한 안테나 (10)에 인가되는 전압이 낮아지며, 이는 고출력의 전력이 필요한 공정에서도 안테나(10)의 전기적 안정성을 높여주는데 기여한다.
상층 안테나(12)는 도면에 도시된 바와 같은 스파이럴형으로 제작하는 것이 바람직하나, 본 발명의 안테나는 이와 같은 전형적인 스파이럴형 외에도 이와 유사하게 직경이 다른 각각의 원형 안테나를 동심원상으로 배치하여 직렬연결시키는 방식으로도 제작할 수 있으며, 이때 각각의 턴은 직렬로 연결시킴으로써 상기한 스파이럴형 안테나와 같은 결과를 갖도록 제작할 수 있다.
또한, 상층 안테나(12)에는 전력이 인가될 수 있도록 파워드 엔드(P)가 형성되어 있으며, 안테나의 냉각을 위하여 냉매를 흘릴 수 있도록 중공(中空)의 금속 튜브(tube)를 사용하여 안테나를 제작할 수도 있다.
한편, 하층 안테나(14)는 상기 상층 안테나(12)와 같은 회전방향으로 감겨 있으며, 중앙부에 그라운드 엔드(G)가 형성되어 있다.
상층 안테나(12)의 바깥부분과 하층 안테나(14)의 바깥부분은 서로 직렬로 연결되어 있다.
상기 상층 안테나(12)는 전력이 인가되는 부분으로 안테나 전압이 크며, 안쪽에서 바깥으로 갈수록 전압의 크기는 작아지지만, 하층 안테나(14)는 바깥쪽에서 안쪽으로 갈수록 전압이 작아진다.
한편, 도 1에서 보는 바와 같이 상층 안테나(12)의 각 턴(a,b,c,d,e...)에 대응하는 하층 안테나(14)의 각각의 턴(a',b',c',d',e'...)의 전압은 다음과 같은 관계식을 만족한다.
V(a)+V(a') = V(b)+V(b') =V(c)+V(c') = V(d)+V(d') = ....
즉, 상층 안테나(12)의 임의의 턴에 인가된 전압과 바로 아래에 있는 하층 안테나(14)의 턴에 걸리는 전압의 합은 일정하게 됨을 의미한다.
이렇게 상층과 하층 안테나(12,14)에 인가된 각각의 전압은 다르지만, 각 상,하층 안테나(12,14)의 각 턴(권선)에서의 전압의 합은 일정하므로, 챔버(C) 내부의 유전체(D) 근처에서 축전전기장은 반경방향과 회전방향에 대해 균일성과 대칭성을 주게 된다.
축전전기장은 안테나 표면의 전하밀도 분포에 의해서 발생되는 것인데, 이것은 쉬쓰(sheath)에서 이온들의 손실 메카니즘에 영향을 주는 요소로써 플라즈마 균일도에도 중요한 영향을 미칠 뿐만 아니라, 유전체의 표면에 스퍼터링 현상을 일으켜 유전체 파괴 및 오염입자 생성등의 문제를 일으키기도 한다.
본 발명에 의한 안테나는 이러한 안테나의 축전전기장을 최소할 뿐만 아니라, 균일하게 함으로써 공정의 정밀성 향상은 물론, 장비의 안정성과 신뢰도를 높이는데 적합하다.
본 발명에서는 안테나에 낮은 주파수를 인가함으로써 얻어지는 효과는 장비의 안정성 이외에도 플라즈마 특성 및 공정 특성에도 많은 영향을 줄 수 있다.
즉, 저주파수를 사용하여 플라즈마를 발생시키면 플라즈마의 전자온도가 높게 형성되는 특징이 있다. 주파수가 낮으면 전자기파의 주기가 길어지며 이는 전자가 전기장에 의해 가속되는 시간이 길어지는 것을 의미하며 전자는 높은 에너지를 갖게 된다. 전자의 에너지가 크면 기체를 이온화시키거나 분해하는데 효율적이며 이는 라디칼이 많이 필요한 증착공정에 뛰어난 특성을 발휘한다.
한편, 저주파수는 기체 압력이 낮은 공정에서 효율성이 높은데, 그 이유는 인가하는 전자기파의 주파수(ω)와 기체와 전자간의 충돌 주파수(ν) 사이의 관계에 기인하며, 인가되는 전자기파의 주파수와 충돌 주파수가 같은 경우(ν/ω = 1)에 플라즈마 가열의 효율이 가장 크다. 이러한 이유로 압력이 낮아지면 충돌 주파수가 작아지므로 인가하는 전자기파의 주파수를 감소시켜 주어야 한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 플라즈마 발생장치에서의 챔버 내의 플라즈마 밀도분포를 도시한 그래프로서, 챔버의 상단으로부터 70mm아래에서의 플라즈마 밀도분포(상부의 그래프)와, 120mm아래 즉, 피가공물이 놓이게 되는 위치에서의 플라즈마 밀도분포(하부의 그래프)를 도시한 것으로, 본 실시예에 의한 안테나가 설치된 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치에서는 챔버의 상부에서는 외곽쪽의 플라즈마 밀도분포가 중심부에서보다 약간 크게 형성되지만 회전방향에 대하여 대칭을 이루고 있음을 알 수 있으며, 챔버의 아랫쪽으로 내려갈수록 확산에 의해 플라즈마의 밀도분포가 챔버의 중심과 외곽에서 전체적으로 균일하고, 회전방향에 대하여도 균일한 분포를 이루고 있음을 보여주고 있다.
즉, 본 발명에서 플라즈마 밀도분포가 중심부에 대하여 좌우로 거의 대칭을 이루고 있음을 보여주고 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 것으로, 챔버(C)의 상부에 돔형 유전체(D)를 설치하고 그 위에 본 발명의 안테나(10)를 동일 곡률을 갖도록 평행하게 설치한 것을 나타낸 것이다.
한편, 돔형 유전체를 쓰는 경우, 플라즈마가 생성되는 영역의 부피를 증가시키므로 기체가 챔버 내에서 존재하는 시간이 증가되며 이는 가스분해확률을 높이는 효과가 있다.
도 5는 실린더 형태의 유전체에 적용한 안테나의 개략적인 단면도를 나타내며, 이 경우에는 평면 스파이럴형이 아닌 원통형 코일형태로 꼬여진 내,외측 안테나(14,12)로 이루어진 안테나(10)가 실린더(유전체;D) 내부에서 회전방향에 대한 플라즈마의 균일도 향상이 가능하게 된다.
도 5의 실시예에서 유전체(D)가 실린더(원통)형으로 이루어져 있을 경우에는 이 유전체(D)의 외측에 동심원상으로 원통형의 내,외측 안테나(14,12)가 설치되며, 외측 안테나(12)의 일단에 파워드 엔드(P)가 형성되고, 내측 안테나(14)의 일단에 그라운드 엔드(G)가 형성되어 있으며, 내,외측 안테나(14,12)는 상호 직렬연결되어 있다.
도 5에서 내측 안테나(14)는 도 1 및 도 4의 실시예에서 유전체(D)와 가까운 하층 안테나(14)를 의미하며, 외측 안테나(12)는 유전체(D)와 멀리 떨어진 상층 안테나(14)를 의미한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 플라즈마 발생장치는 100㎑~4㎒대의 저주파전원을 사용하므로 기존의 고주파 전원을 이용한 유도결합형 플라즈마 발생장치에 비하여 아크의 발생이 없고 누설전류가 없어 하드웨어를 안정적으로 유지할 수 있고, 복잡하고 고가인 주변장비를 많이 요구하지 않으므로 장비를 저렴한 비용으로 제작할 수 있으며, 가스분해가 유리한 높은 전자온도와 낮은 압력에서 효율적이므로 고밀도 플라즈마 CVD용으로 적합한 장비를 제공할 수 있는 실용적인 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치의 개략구조를 도시한 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 안테나의 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 플라즈마 발생장치에서 챔버 내에서의 플라즈마 밀도분포도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 돔형 유전체를 갖는 유도결합 플라즈마 발생장치의 단면도,
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 실린더형 유전체를 갖는 유도결합 플라즈마 발생장치의 부분단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 안테나 12 : 상층(외측) 안테나
14 : 하층(내측) 안테나 P : 파워드 엔드
G : 그라운드 엔드 C : 챔버
D : 유전체 20 : RF전원
30 : 임피던스 매칭 박스

Claims (5)

  1. 피가공물이 내장되는 챔버 상부의 유전체 위에 설치되어 반응가스의 공급하에서 일단은 RF전원이 인가되고 타단은 접지되는 안테나를 갖는 유도결합형 플라즈마 발생장치에 있어서,
    상기 안테나(10)는 연속된 이층의 스파이럴형을 이루되 저주파 RF전원이 인가되는 파워드 엔드(P)는 상층 안테나(12)의 중심부에 형성되고 전기적으로 접지되는 그라운드 엔드(G)는 하층 안테나(14)의 중심부에 형성되며, 하층 안테나(14)는 상기 상층 안테나(12)와 같은 회전방향으로 감겨 있고, 상층 안테나(12)의 바깥부분과 하층 안테나(14)의 바깥부분은 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 RF전원은 100㎑~4.99㎒의 저주파전원인 것을 특징으로 하는 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 안테나는 중공(中空)의 금속 튜브(tube)로 이루어진 것을 특징으로 하는 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전체는 실린더형으로 이루어지고, 이 유전체의 외측에 동심원상으로 원통형의 내,외측 안테나(14,12)가 설치되며, 외측 안테나(12)의 일단에 파워드 엔드(P)가 형성되고 내측 안테나(14)의 일단에 그라운드 엔드(G)가 형성되는 것을 특징으로 하는 저주파형 유도결합 플라즈마 발생장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10125663A (ja) * 1996-09-30 1998-05-15 Applied Materials Inc 共通のｒｆ端子を有する対称並列多重コイルを備えた誘導結合型プラズマリアクタ
KR20000053680A (ko) * 1999-08-26 2000-09-05 황철주 유도 결합형 플라즈마 발생용 안테나 장치
US6164241A (en) * 1998-06-30 2000-12-26 Lam Research Corporation Multiple coil antenna for inductively-coupled plasma generation systems
KR200253559Y1 (ko) * 2001-07-30 2001-11-22 주식회사 플라즈마트 회전방향으로 균일한 플라즈마 밀도를 발생시키는유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나구조
KR20020010472A (ko) * 2001-06-08 2002-02-04 문종 유도결합형 플라즈마 에칭 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10125663A (ja) * 1996-09-30 1998-05-15 Applied Materials Inc 共通のｒｆ端子を有する対称並列多重コイルを備えた誘導結合型プラズマリアクタ
US6164241A (en) * 1998-06-30 2000-12-26 Lam Research Corporation Multiple coil antenna for inductively-coupled plasma generation systems
KR20000053680A (ko) * 1999-08-26 2000-09-05 황철주 유도 결합형 플라즈마 발생용 안테나 장치
KR20020010472A (ko) * 2001-06-08 2002-02-04 문종 유도결합형 플라즈마 에칭 장치
KR200253559Y1 (ko) * 2001-07-30 2001-11-22 주식회사 플라즈마트 회전방향으로 균일한 플라즈마 밀도를 발생시키는유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나구조

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