KR100629223B1

KR100629223B1 - 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 소오스

Info

Publication number: KR100629223B1
Application number: KR1020050051472A
Authority: KR
Inventors: 최대규
Original assignee: 주식회사 뉴파워 프라즈마
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2006-09-27

Abstract

내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 소오스가 게시된다. 본 발명의 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 소오스는 적어도 하나의 가스 입구와 적어도 하나의 가스 출구를 구비하고 내부에 피처리 기판이 놓이는 적어도 하나의 서셉터를 갖으며 외부로 개방된 적어도 두 개의 홀을 갖는 챔버 하우징이 구비된다. 내부 방전 브릿지는 챔버 하우징의 내부 영역에 위치하며 양단이 두 개의 홀에 결합되어 외부에서 내부 영역을 가로지르는 통로를 제공한다. 적어도 하나의 마그네틱 코어는 몸체의 일부가 내부 방전 브릿지에 장착되고, 몸체의 다른 일부는 챔버 하우징의 외측으로 돌출된다. 권선 코일은 마그네틱 코어에 권취되고 챔버 하우징의 내부에 플라즈마를 여기 시키기 위한 기전력을 발생하기 위하여 적어도 하나의 전원 공급원에 연결된다. 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 소오스는 대형화 되어가는 반도체 웨이퍼나 액정 디스플레이 글라스를 처리할 수 있으면서도 보다 높은 플라즈마 처리 효율을 얻을 수 있으며 챔버 하우징의 내부가 클리닝이 용이한 구조를 제공하여 전체적으로 수율 향상을 얻을 수 있다.

플라즈마, 플라즈마 프로세스 챔버, 플라즈마 방전, 유도 결합 플라즈마

Description

내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 소오스{PLASMA SOURCE INTERNAL DISCHARGING BRIDGE}

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 기본 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 3 및 도 4는 두 개의 내부 방전 브릿지를 구비한 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 5 및 도 6은 네 개의 내부 방전 브릿지를 구비한 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 7 및 도 8은 네 개의 내부 방전 브릿지를 챔버 하우징의 측벽으로 구성한 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 9 및 도 10은 네 개의 내부 방전 브릿지를 사각의 챔버 하우징의 각 측벽으로 구성한 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 11 및 도 12는 네 개의 내부 방전 브릿지를 사각의 챔버 하우징의 이웃한 측벽을 공유하도록 구성한 구비한 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 13 및 도 14는 네 개의 내부 방전 브릿지를 챔버 하우징의 천정과 측벽으로 구성한 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 15 및 도 16은 두 개의 내부 방전 브릿지와 두 개의 서셉터를 구비하는 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 17은 세 개의 내부 방전 브릿지와 세 개의 서셉터를 구비한 플라즈마 프로세스 챔버의 부분 절개 사시도이다.

도 18 및 도 19는 내부 방전 브릿지를 챔버 하우징의 저면에서 구성한 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 20 및 도 21은 내부 방전 브릿지를 챔버 하우징의 측벽 면을 가로질러 관통하도록 구성한 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 22 및 도 23은 세 개의 내부 방전 브릿지를 챔버 하우징의 측벽 면을 가로질러 관통하도록 구성한 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 24 및 도 25는 네 개의 내부 방전 브릿지를 챔버 하우징의 이웃한 측벽 면을 관통하도록 구성한 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도 및 그것의 M-M 단면도이다.

도 26은 이동 가능한 내부 방전 브릿지를 챔버 하우징의 천정에 구성한 플라즈마 프로세스 챔버의 단면도이다.

도 27은 이동 가능한 내부 방전 브릿지를 챔버 하우징의 저면에 구성한 플라즈마 프로세스 챔버의 단면도이다.

도 28 및 도 29는 분리된 마그네틱 코어를 내부 방전 브릿지에 구성한 예를 보여주는 플라즈마 프로세스 챔버의 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 챔버 하우징 11: 가스 입구

12: 가스 출구 13, 14: 홀

15: 내부 방전 브릿지 16: 서셉터

17: 피처리 기판 20: 마그네틱 코어

21: 권선 코일 30: 전원 공급원

32: 제1 임피던스 정합기 34: 바이어스 전원 공급원

36: 제2 임피던스 정합기

본 발명은 유도 결합 플라즈마 발생 방식의 플라즈마 소오스에 관한 것으로, 구체적으로는 플라즈마 프로세스 챔버에 마그네틱 코어가 삽입되는 내부 방전 브릿지를 갖는 유도 결합 플라즈마 발생 방식의 플라즈마 소오스에 관한 것이다.

플라즈마는 같은 수의 음이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 소스는 산업 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼나 액정 디스플레이 글라스의 세정(cleaning), 식각(etching), 도포(deposition) 공정에 플라즈마가 사용된다. 고밀도 플라즈마 를 얻기 위한 기술로는 ICP(inductive coupled plasma) 또는 TCP(transformer coupled plasma)가 널리 사용되고 있다. RF ICP 방식은 플라즈마 발생을 위한 전자기 에너지를 제공함에 있어 플라즈마에 접촉되는 전극을 갖지 않는 이점을 제공한다.

한편, 반도체 웨이퍼나 액정 디스플레이 글라스의 사이즈는 점점 더 증가되고 있다. 그럼으로 대형 사이즈의 웨이퍼나 글라스를 효과적으로 가공할 수 있는 보다 넓은 볼륨과 균일도 그리고 고밀도를 갖는 플라즈마 소스가 요구되고 있다.

2002년 5월 21일 에제니 브이 션코에게 허여된 미국특허공보 제6392351호에 외부 방전 브리지를 갖는 유도 RF 플라즈마 소스에 관한 기술이 게시되어 있다. 그리고 2002년 8월 13일 레오나드 제이 마호니 등에게 허여된 미국특허공보 제6432260호에 프로세스 가스 및 재료를 위한 유도 결합 링-플라즈마 소스 장치 그리고 그 방법에 관한 기술이 게시되어 있다.

상기 미국특허공보 제6392351호와 제6432260호에 게시된 기술에서는 트랜스포머가 결합된 C-형상 브리지(C-shape bridge)를 이용하여 플라즈마를 발생한다. 이 기술들에 의하면 외부 방전 브릿지와 챔버 내부를 잇는 플라즈마 발생 루프가 형성된다. 그러나 외부 방전 브릿지에 발생되는 플라즈마는 챔버 내부에 플라즈마 처리되는 피처리 기판에 실질적으로 기여할 수 없음으로 플라즈마 처리 효율이 그만큼 낮을 수밖에 없다. 또한, 외부 방전 브릿지가 C-형상의 중공형 구조로 되어 있어서 외부 방전 브릿지의 내부를 클리닝하기가 쉽지 않은 구조적인 취약점을 갖고 있다.

따라서 본 발명은 대형화 되어가는 반도체 웨이퍼나 액정 디스플레이 글라스를 처리할 수 있으면서 보다 높은 플라즈마 처리 효율과 클리닝이 용이한 구조를 갖는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 소오스를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버에 관한 것이다. 본 발명의 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버는: 적어도 하나의 가스 입구와 적어도 하나의 가스 출구를 구비하고 내부에 피처리 기판이 놓이는 적어도 하나의 서셉터를 갖으며 외부로 개방된 적어도 두 개의 홀을 갖는 챔버 하우징; 챔버 하우징의 내부 영역에 위치하며 양단이 두 개의 홀에 결합되어 외부에서 내부 영역을 가로지르는 통로를 제공하는 적어도 하나의 중공형의 내부 방전 브릿지; 몸체의 일부가 내부 방전 브릿지에 장착되고, 몸체의 다른 일부는 챔버 하우징의 외측으로 돌출되어 있는 도넛 형상을 갖는 적어도 하나의 마그네틱 코어; 마그네틱 코어에 권취되고 챔버 하우징의 내부에 플라즈마를 여기 시키기 위한 기전력을 발생하기 위하여 적어도 하나의 전원 공급원에 연결되는 권선 코일을 포함한다.

바람직하게는, 상기 전원 공급원과 상기 권선 코일 사이에 전기적으로 연결되는 제1 임피던스 정합기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 서셉터로 바이어스 전원을 공급하기 위한 바이어스 전원 공급원과 서셉터와 바이어스 전원 공급원 사이에 전기적으로 연결되는 제2 임피던 스 정합기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 적어도 두 개의 홀은 챔버 하우징의 천정에 형성되며, 상기 내부 방전 브릿지는 챔버 하우징의 천정에 형성된 두 개의 홀에 양단이 결합된다.

바람직하게는, 상기 적어도 두 개의 홀은 챔버 하우징의 측벽으로 형성되고, 상기 내부 방전 브릿지는 챔버 하우징 내부의 측벽에 형성된 두 개의 홀에 양단이 결합된다.

바람직하게는, 상기 챔버 하우징의 측벽은 사각 이상의 다면체로 구성되며, 상기 적어도 두 개의 홀은 서로 이웃한 측벽 면에 각기 하나씩 형성되고 각 홀에 내부 방전 브릿지의 양단이 결합된다.

바람직하게는, 상기 적어도 두 개의 홀은 챔버 하우징의 천정과 측벽에 각각 형성되고, 상기 내부 방전 브릿지는 챔버 하우징의 천정과 측벽에 형성된 두 개의 홀에 양단이 결합된다.

바람직하게는, 상기 챔버 하우징의 내부에는 적어도 두 개의 서셉터를 구비하고, 상기 내부 방전 브릿지는 서셉터의 상부에 배치되는 내부 방전 브릿지를 갖는다.

바람직하게는, 상기 적어도 두 개의 홀은 챔버 하우징의 바닥에 형성되고, 상기 내부 방전 브릿지는 서셉터의 상부를 가로질러 배치되며 챔버 하우징의 바닥에 형성된 두 개의 홀에 양단이 결합된다.

바람직하게는, 상기 적어도 두 개의 홀은 챔버 하우징의 측벽에 마주 대향하 도록 형성되고, 상기 내부 방전 브릿지는 두 개의 홀에 양단이 결합되어 챔버 하우징의 내부를 수평으로 가로지르도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 챔버 하우징의 외측으로 돌출되어 있는 마그네틱 코어의 몸체는 챔버 하우징의 외측 상부면을 가로질러서 배치된다.

바람직하게는, 상기 챔버 하우징의 측벽은 사각 이상의 다면체로 구성되고, 상기 적어도 두 개의 홀은 서로 이웃한 측벽 면에 각기 하나씩 형성되며 각 홀에 내부 방전 브릿지의 양단이 결합되며, 상기 챔버 하우징의 외측으로 돌출되어 있는 마그네틱 코어의 몸체는 챔버 하우징의 외측 상부면을 가로질러서 배치된다.

바람직하게는, 상기 내부 방전 브릿지는 절연체로 구성된다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 가스 입구는 챔버 하우징의 천정에 배치되되 내부 방전 브릿지의 바로 위쪽에 배치된다.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 권선 코일은 직렬, 병렬 또는 직/병렬 혼합 중 어느 하나의 전기적 연결 구조를 갖는 내부 방전 브릿지를 갖는다.

바람직하게는, 상기 내부 방전 브릿지는 챔버 하우징의 내부에서 서셉터와의 간격을 가변적으로 조절할 수 있는 이동형 구조를 갖는다.

바람직하게는, 상기 마그네틱 코어는 C 형상을 갖는 제1 및 제2 마그네틱 코어로 분리된 구조를 갖고, 제1 마그네틱 코어는 내부 방전 브릿지에 장착되며 제2 마그네틱 코어는 챔버의 외부에서 제1 마그네틱 코어에 근접하여 배치되되 제1 및 제2 마그네틱 코어의 양단은 마주 대향하도록 배치되며, 제1 및 제2 마그네틱 코어의 양단간의 간격은 가변적으로 조절할 수 있도록 제2 마그네틱 코어가 이동형 구 조를 갖는다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 소오스를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 기본 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버는 챔버 하우징(10)과 챔버 하우징(10)의 내부에 구비되는 내부 방전 브릿지(15)를 구비한다. 내부 방전 브릿지(15)에는 권선 코일(21)이 권취된 적어도 하나의 마그네틱 코어(20)가 장착된다.

챔버 하우징(10)은 적어도 하나의 가스 입구(11)와 적어도 하나의 가스 출구(12)를 구비하고 내부에 피처리 기판(17)이 놓이는 적어도 하나의 서셉터(16)를 갖으며 외부로 개방된 적어도 두 개의 홀(13, 14)을 갖는다. 내부 방전 브릿지(15)는 챔버 하우징(10)의 내부 영역에 위치하며 양단이 두 개의 홀(13, 14)에 결합되 어 외부에서 내부 영역을 가로지르는 통로를 제공한다.

마그네틱 코어(20)는 몸체의 일부가 내부 방전 브릿지(15)에 장착되고, 몸체의 다른 일부는 챔버 하우징(10)의 외측으로 돌출되는 도넛 형상을 갖는다. 권선 코일(21)은 마그네틱 코어(20)에 권취되며 챔버 하우징(10)의 내부에 플라즈마를 여기 시키기 위한 기전력을 발생하기 위한 적어도 하나의 전원 공급원(30)에 연결된다.

전원 공급원(30)은 권선 코일(21)로 RF(Radio Frequency)를 공급한다. 바람직하게는 임피던스 정합을 위하여 전원 공급원(30)과 권선 코일(21) 사이에는 제1 임피던스 정합기(32)가 접속된다. 서셉터(16)에는 바이어스를 공급하기 위한 바이어스 전원 공급원(34)과 서셉터(16)와 바이어스 전원 공급원(34) 사이에는 제2 임피던스 정합기(36)가 연결된다.

이 기본 실시예에서, 적어도 두 개의 홀(13, 14)은 챔버 하우징(10)의 천정에 형성되며, 내부 방전 브릿지(15)는 챔버 하우징(10)의 천정에 형성된 두 개의 홀(13, 14)에 양단이 결합되어 전체적으로 챔버 하우징(10)의 천정에 매달려 있는 형상을 갖는다. 내부 방전 브릿지(15)는 석영이나 세라믹과 같은 절연체로 구성되거나, 또는 알루미늄이나 알루미나로 구성될 수 있다.

적어도 하나의 가스 입구(14)는 챔버 하우징(10)의 천정에 배치되되, 바람직하게는 내부 방전 브릿지(15)의 바로 위쪽에 배치된다. 그럼으로 가스 입구(14)를 통하여 입력되는 반응 가스는 내부 방전 브릿지(15)를 중심으로 양쪽으로 고르게 분사되면서 챔버 하우징(10)의 하부로 흐르게 된다.

이상과 같은 플라즈마 프로세스 챔버는 전원 공급원(30)으로부터 제1 임피던스 정합기(32)를 통하여 권선 코일(21)로 RF가 공급되면, 내부 방전 브릿지(15)에 장착된 마그네틱 코어(20)에 자기장이 유도되고 이에 따라 내부 방전 브릿지(15)를 중심으로 회전하는 전기장이 유도된다. 이에 따라 내부 방전 브릿지(15)를 중심으로 그 주변에 플라즈마 방전이 이루어진다.

내부 방전 브릿지(15)의 주변으로 발생되는 플라즈마는 모두가 챔버 하우징(10)의 내부에 노출됨으로 종래의 외부 방전 브릿지 형태에 비하여 플라즈마 처리 효율이 증가된다. 또한, 내부 방전 브릿지(15)의 표면이 챔버 하우징(10)의 내부에 모두 들어나 있는 구조를 갖고 있음으로 세정하기가 매우 용이함으로 세정 효율을 높일 수 있으며 세정 시간을 단축할 수 있다. 그럼으로 전체적으로 생산 수율을 높을 수 있다.

본 발명의 플라즈마 소오스는 대면적의 피처리 기판을 처리할 수 있는 넓은 볼륨의 플라즈마를 발생할 수 있도록 두 개 이상의 내부 방전 브릿지를 구비할 수 있다. 후술되는 다양한 변형예에서와 같이, 다수개의 내부 방전 브릿지는 챔버 하우징(10)의 천정 또는 측벽에 다양한 배치 구조를 갖고 장착 될 수 있다.

후술되는 다양한 변형예들은 상술한 기본 실시예의 플라즈마 프로세스 챔버에서 마그네틱 코어(20)가 장착된 내부 방전 브릿지(15)의 개수와 장착 구조를 다양하게 변형한 것임으로 후술되는 설명에서 동일한 구성에 대한 반복된 구체적인 설명은 생략한다.

도 3 및 도 4는 두 개의 내부 방전 브릿지를 구비한 플라즈마 프로세스 챔버 의 사시도 및 그것의 A-A 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 변형예의 플라즈마 프로세스 챔버는 챔버 하우징(10)의 천정에 네 개의 홀(13a, 14a)(13b, 14b)이 구비되며, 여기에 두 개의 내부 방전 브릿지(15a, 15b)가 병렬로 배열되어 장착된다. 그리고 상술한 기본 실시예에서와 같이 두 개의 내부 방전 브릿지(15a, 15b)에는 각기 마그네틱 코어(20a, 20b)가 장착된다.

두 개의 마그네틱 코어(20a, 20b)에는 각기 권선 코일(21a, 21b)이 권취되며, 제1 임피던스 정합기(32)를 통하여 전원 공급원(30)에 전기적으로 연결된다. 두 개의 권선 코일(21a, 21b)들은 직렬, 병렬, 직병렬 혼합 중 어느 하나의 방식으로 연결될 수 있다. 또는 두 개의 권선 코일(21a, 21b)은 각기 독립적인 전원 공급원과 임피던스 정합기에 연결되어 독립적인 전원 공급 구조를 가질 수도 있다.

두 개의 가스 입구(11a, 11b)는 상술한 기본 실시예에서와 동일한 방식으로 내부 방전 브릿지(20a, 20b)가 장착된 챔버 하우징(10)의 천정 바로 위쪽으로 각기 설치된다. 또는 하나의 가스 입구를 두 개의 내부 방전 브릿지(20a, 20b) 사이에 위치하도록 챔버 하우징(10)의 천정에 구성할 수 도 있다.

도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 또 다른 변형예의 플라즈마 프로세스 챔버는 챔버 하우징(10)의 천정에 여덟 개의 홀(13a, 14a)(13b, 14b)(13c, 14c)(13d, 14d)이 십자형으로 배치되어 형성되어 있고, 여기에 네 개의 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c, 15d)가 챔버 하우징(10)의 내부에서 천정으로 장착되어 십자형으로 배치된다. 각각의 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c, 15d)에는 각기 권선 코일(21a, 21b, 21c, 21d)이 권취된 네 개의 마그네틱 코어(20a, 20b, 20c, 20d)가 장착된다.

네 개의 마그네틱 코어(20a, 20b, 20c, 20d)에 권취된 권선 코일(21a, 21b, 21c, 21d)은 제1 임피던스 정합기(32)를 통하여 전원 공급원(30)에 전기적으로 연결된다. 네 개의 권선 코일(21a, 21b, 21c, 21d)은 직렬, 병렬, 직병렬 혼합 중 어느 하나의 방식으로 연결될 수 있다. 또는 네 개의 권선 코일(21a, 21b, 21c, 21d)은 각기 독립적인 전원 공급원과 임피던스 정합기에 연결되어 독립적인 전원 공급 구조를 가질 수도 있다.

네 개의 가스 입구(11a, 11b, 11c, 11d)는 상술한 기본 실시예에서와 동일한 방식으로 내부 방전 브릿지(20a, 20b, 20c, 20d)가 장착된 챔버 하우징(10)의 천정 바로 위쪽으로 각기 설치된다. 또는 네 개의 가스 입구(11a, 11b, 11c, 11d)가 내부 방전 브릿지(20a, 20b, 20c, 20d) 사이에 위치하도록 챔버 하우징(10)의 천정에 구성할 수 도 있다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버는 챔버 하우징의 내측 천정으로 적어도 하나의 내부 방전 브릿지를 장착한다. 내부 방전 브릿지는 후술하는 바와 같이 챔버의 측벽 면으로 장착되는 변형이 가능하다.

도 7 및 도 8 참조하여, 본 발명의 또 다른 변형예의 플라즈마 프로세스 챔버는 챔버 하우징(10)의 측벽 상단에 여덟 개의 홀(13a, 14a)(13b, 14b)(13c, 14c)(13d, 14d)이 돌아가며 배치되어 형성되어 있고, 여기에 네 개의 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c, 15d)가 챔버 하우징(10)의 내부에서 측벽 면으로 장착되어 배치된다. 각각의 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c, 15d)에는 각기 권선 코일(21a, 21b, 21c, 21d)이 권취된 네 개의 마그네틱 코어(20a, 20b, 20c, 20d)가 장착된다.

네 개의 마그네틱 코어(20a, 20b, 20c, 20d)에 권취된 권선 코일(21a, 21b, 21c, 21d)의 전기적 연결 구조와 전원 공급 구조는 상술한 여러 예들과 동일한 방식으로 구성할 수 있다. 하나의 가스 입구(11)는 챔버 하우징(10)의 천정 중심부에 구성된다. 또는 상술한 여러 실시예들과 같은 방식으로 복수개의 가스 입구를 구성할 수도 있다.

챔버 하우징(10)의 구조는 원통형 구조를 가질 수 있으며, 첨부 도면 도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 전체적으로 사각형 구조의 육면체 구조를 가질 수 있다. 이때, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 복수개의 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c, 15d)는 챔버 하우징(10)의 내측에서 각 측벽 면에 구성될 수 있다. 또는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 이웃한 두 개의 측벽 면을 공유하도록 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c, 15d)가 구성될 수 있다. 또 다른 변형예로서, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 복수개의 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c, 15d)를 챔버 하우징(10)의 측벽과 천정으로 구성할 수도 있다.

또 다른 변형예로서, 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로 세스 챔버는 복수개의 피처리 기판(17a, 17b, 17c)이 놓이는 복수개의 서셉터(16a, 16b, 16c)가 챔버 하우징(10)의 내측에 구비될 수 있다. 이때, 복수개의 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c)는 각 서셉터(16a, 16b, 16c)의 바로 위쪽으로 배치되는 것이 바람직하다.

즉, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 두 개의 내부 방전 브릿지(15a,15b)가 두 개의 서셉터(16a, 16b)의 바로 위쪽에 배치되는 것이 바람직하다. 도 17에 도시된 바와 같이, 세 개의 서셉터(16a, 16b, 16c)가 삼각 형태로 배치된 경우에 세 개의 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c)도 세 개의 서셉터(16a, 16b, 16c) 바로 위쪽으로 배치되는 것이 바람직하다.

도 18 및 도 19를 참조하여, 또 다른 변형예의 플라즈마 프로세스 챔버는 챔버 하우징(10)의 저면에 내부 방전 브릿지(15)가 구성된다. 챔버 하우징(10)의 바닥에는 두 개의 홀(13, 14)이 구비되며 내부 방전 브릿지(15)는 서셉터(10) 상부를 가로지르도록 배치되고 양단이 두 개의 홀(13, 14)에 결합된다.

도 20 및 도 21을 참조하여, 또 다른 변형예의 플라즈마 프로세스 챔버는 챔버 하우징(10)의 측벽 면에 마주 대향하도록 두 개의 홀(13, 14)이 형성되고, 하나의 내부 방전 브릿지(15)의 양단은 두 개의 홀(13, 14)에 결합되어 챔버 하우징 (10)의 내부를 수평으로 가로지르도록 배치된다. 그리고 마그네틱 코어(20)는 내부 방전 브릿지(15)에 몸체의 일부가 장착되고, 챔버 하우징(10)의 외부로 돌출된 몸체 부분은 챔버 하우징(10)의 상부를 가로지르도록 배치된다.

이와 같은 구조를 기본으로 하여, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 다수개의 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c)가 병렬로 챔버 하우징(10)의 내측 상부를 가로지르도록 구성될 수 있다.

또 다른 변형예로, 도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이, 챔버 하우징(10)이 다면체 예를 들어, 사각형의 육면체로 구성되는 경우 네 개의 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c, 15d)를 챔버 하우징(10)의 이웃한 측벽 면을 관통하도록 구성할 수 있다. 즉, 챔버 하우징(10)의 다수의 홀(13a, 14a)(13b, 14b)(13c, 14c)(13d, 14d)들이 서로 이웃한 측벽 면에 각기 하나씩 형성되며 각 홀들(13a, 14a)(13b, 14b)(13c, 14c)(13d, 14d)에 다수개의 내부 방전 브릿지(15a, 15b, 15c, 15d)의 양단이 결합된다. 그리고 챔버 하우징(10)의 외측으로 돌출되어 있는 마그네틱 코어(20a, 20b, 20c, 20d)의 몸체는 챔버 하우징(10)의 외측 상부면을 가로질러서 배치된다.

도 26은 이동 가능한 내부 방전 브릿지를 챔버 하우징의 천정에 구성한 플라즈마 프로세스 챔버의 단면도이고, 도 27은 이동 가능한 내부 방전 브릿지를 챔버 하우징의 저면에 구성한 플라즈마 프로세스 챔버의 단면도이다.

도 26을 참조하여, 또 다른 변형예의 플라즈마 프로세스 챔버는 내부 방전 브릿지(15)를 서셉터(16)와의 간격이 가변적으로 조절될 수 있도록 이동형 구조를 갖도록 구성된다. 즉, 챔버 하우징(10)의 천정에는 두 개의 홀(13, 14)이 형성되며, 내부 방전 브릿지(15)의 양단은 두 개의 홀(13, 14)에 이동 가능하게 장착된다. 이동형 구조의 내부 방전 브릿지(15)는, 도 27에 도시된 바와 같이, 챔버 하우징(10)의 저면에 장착될 수 있다.

이와 같이, 내부 방전 브릿지(15)를 이동 가능하게 구성하여 서셉터(16)와 간격을 가변적으로 조절할 수 있도록 함으로 서셉터(16)에 놓인 피처리 기판(17)에 대한 플라즈마 처리 효율을 필요에 따라 가변적으로 조절할 수 있다.

도 28 및 도 29를 참조하여, 또 다른 변형예의 플라즈마 프로세스 챔버는 내부 방전 브릿지(15)에 장착되는 마그네틱 코어가 C 형상을 갖는 제1 및 제2 마그네틱 코어(20-1, 20-2)로 분리된 구조를 갖는다. 여기서 제1 마그네틱 코어(20-1)는 내부 방전 브릿지(15)에 장착되며 제2 마그네틱 코어(20-2)는 챔버의 외부에서 제1 마그네틱 코어(20-1)에 근접하여 배치되되 제1 및 제2 마그네틱 코어(20-1, 20-2)의 양단은 마주 대향하도록 배치된다. 그리고 제1 및 제2 마그네틱 코어(20-1, 20-2)의 양단간의 간격은 가변적으로 조절할 수 있도록 제2 마그네틱 코어(20-2)가 이동형 구조를 갖는다.

이와 같은 구조의 플라즈마 프로세스 챔버는 제2 마그네틱 코어(20-2)의 위치를 가변적으로 조절함으로서 챔버 하우징(10)의 내부로 전달되는 유도 기전력의 크기를 가변적으로 조절할 수 있다. 그럼으로 챔버 하우징(10)의 내부에 발생되는 플라즈마 밀도를 가변적으로 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 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 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 소오스는 대형화 되어가는 반도체 웨이퍼나 액정 디스플레이 글라스를 처리할 수 있으면서도 보다 높은 플라즈마 처리 효율을 얻을 수 있으며 챔버 하우징의 내부가 클리닝이 용이한 구조를 제공하여 전체적으로 수율 향상을 얻을 수 있다. 또한, 이동 가능한 내부 방전 브릿지 또는 분리된 마그네틱 코어 구조의 경우 플라즈마 발생 밀도를 가변적으로 제어할 수 있어서 공정 특성에 적합하게 플라즈마 발생 밀도의 가변적 제어가 매우 용이하다.

Claims

적어도 하나의 가스 입구와 적어도 하나의 가스 출구를 구비하고 내부에 피처리 기판이 놓이는 적어도 하나의 서셉터를 갖으며 외부로 개방된 적어도 두 개의 홀을 갖는 챔버 하우징;

챔버 하우징의 내부 영역에 위치하며 양단이 두 개의 홀에 결합되어 외부에서 내부 영역을 가로지르는 통로를 제공하는 적어도 하나의 중공형의 내부 방전 브릿지;

몸체의 일부가 내부 방전 브릿지에 장착되고, 몸체의 다른 일부는 챔버 하우징의 외측으로 돌출되어 있는 도넛 형상을 갖는 적어도 하나의 마그네틱 코어;

마그네틱 코어에 권취되고 챔버 하우징의 내부에 플라즈마를 여기 시키기 위한 기전력을 발생하기 위하여 적어도 하나의 전원 공급원에 연결되는 권선 코일을 포함하는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 전원 공급원과 상기 권선 코일 사이에 전기적으로 연결되는 제1 임피던스 정합기를 포함하는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제2 항에 있어서, 상기 서셉터로 바이어스 전원을 공급하기 위한 바이어스 전원 공급원과 서셉터와 바이어스 전원 공급원 사이에 전기적으로 연결되는 제2 임 피던스 정합기를 포함하는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 홀은 챔버 하우징의 천정에 형성되며, 상기 내부 방전 브릿지는 챔버 하우징의 천정에 형성된 두 개의 홀에 양단이 결합되는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 홀은 챔버 하우징의 측벽으로 형성되고, 상기 내부 방전 브릿지는 챔버 하우징 내부의 측벽에 형성된 두 개의 홀에 양단이 결합되는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제5 항에 있어서, 상기 챔버 하우징의 측벽은 사각 이상의 다면체로 구성되며, 상기 적어도 두 개의 홀은 서로 이웃한 측벽 면에 각기 하나씩 형성되고 각 홀에 내부 방전 브릿지의 양단이 결합되는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 홀은 챔버 하우징의 천정과 측벽에 각각 형성되고, 상기 내부 방전 브릿지는 챔버 하우징의 천정과 측벽에 형성된 두 개의 홀에 양단이 결합되는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 챔버 하우징의 내부에는 적어도 두 개의 서셉터를 구 비하고, 상기 내부 방전 브릿지는 서셉터의 상부에 배치되는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 홀은 챔버 하우징의 바닥에 형성되고, 상기 내부 방전 브릿지는 서셉터의 상부를 가로질러 배치되며 챔버 하우징의 바닥에 형성된 두 개의 홀에 양단이 결합되는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 홀은 챔버 하우징의 측벽에 마주 대향하도록 형성되고, 상기 내부 방전 브릿지는 두 개의 홀에 양단이 결합되어 챔버 하우징의 내부를 수평으로 가로지르도록 배치되는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제10 항에 있어서, 상기 챔버 하우징의 외측으로 돌출되어 있는 마그네틱 코어의 몸체는 챔버 하우징의 외측 상부면을 가로질러서 배치되는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 챔버 하우징의 측벽은 사각 이상의 다면체로 구성되고, 상기 적어도 두 개의 홀은 서로 이웃한 측벽 면에 각기 하나씩 형성되며 각 홀에 내부 방전 브릿지의 양단이 결합되며, 상기 챔버 하우징의 외측으로 돌출되어 있는 마그네틱 코어의 몸체는 챔버 하우징의 외측 상부면을 가로질러서 배치되는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 내부 방전 브릿지는 절연체로 구성된 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 입구는 챔버 하우징의 천정에 배치되되 내부 방전 브릿지의 바로 위쪽에 배치되는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 권선 코일은 직렬, 병렬 또는 직/병렬 혼합 중 어느 하나의 전기적 연결 구조를 갖는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 내부 방전 브릿지는 챔버 하우징의 내부에서 서셉터와의 간격을 가변적으로 조절할 수 있는 이동형 구조를 갖는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.
제1 항에 있어서, 상기 마그네틱 코어는 C 형상을 갖는 제1 및 제2 마그네틱 코어로 분리된 구조를 갖고,

제1 마그네틱 코어는 내부 방전 브릿지에 장착되며 제2 마그네틱 코어는 챔버의 외부에서 제1 마그네틱 코어에 근접하여 배치되되 제1 및 제2 마그네틱 코어의 양단은 마주 대향하도록 배치되며,

제1 및 제2 마그네틱 코어의 양단간의 간격은 가변적으로 조절할 수 있도록 제2 마그네틱 코어가 이동형 구조를 갖는 내부 방전 브릿지를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버.