KR100845885B1 - Large area inductive coupled plasma reactor - Google Patents

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma

Abstract

본 발명은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 대면적화가 매우 용이한 구조를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 피처리 기판이 놓이는 서셉터를 갖는 진공 챔버, 진공 챔버의 상부에 가로질러 설치되는 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛을 포함한다. 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛은 병렬로 배열된 복수개의 선형 유전체관, 복수개의 선형 유전체관을 따라서 설치되며 메인 전원 공급원으로부터 무선 주파수 전력을 제공받아 진공 챔버의 내부로 유도 결합 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 전달하는 안테나 코일을 포함한다. 본 발명의 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기에 의하면, 대면적의 고밀도 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있다. 특히, 선형 플라즈마 발생 유닛의 구조적 특징은 대면적화 되어가는 기판 사이즈의 증가에 맞추어 대면적으로 확장이 매우 용이한 구조를 갖으면서도 더불어 대면적에 걸쳐서 균일한 고밀도 플라즈마 발생이 이루어질 수 있어 피처리 기판에 대한 균일한 플라즈마 처리가 가능하게 된다.The present invention relates to an inductively coupled plasma reactor, and more particularly, to an inductively coupled plasma reactor having a very easy structure. The inductively coupled plasma reactor of the present invention includes a vacuum chamber having a susceptor on which a substrate to be processed is placed, and a plurality of linear plasma generating units installed across the top of the vacuum chamber. The plurality of linear plasma generating units are installed along a plurality of linear dielectric tubes arranged in parallel and a plurality of linear dielectric tubes and receive radio frequency power from a main power source to generate induced electromotive force for generating an inductively coupled plasma into the vacuum chamber. It includes an antenna coil for transmitting. According to the large-area inductively coupled plasma reactor of the present invention, a large-area high density plasma can be generated uniformly. In particular, the structural characteristics of the linear plasma generating unit have a structure that is very easy to expand to a large area in accordance with an increase in the size of the substrate which is becoming large, and uniform high density plasma can be generated over a large area. Uniform plasma treatment is possible.

유도 결합 플라즈마, 안테나 코일, 무선 주파수 Inductively Coupled Plasma, Antenna Coil, Radio Frequency

Description

대면적 유도 결합 플라즈마 반응기{LARGE AREA INDUCTIVE COUPLED PLASMA REACTOR}LARGE AREA INDUCTIVE COUPLED PLASMA REACTOR}

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.In order to more fully understand the drawings used in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 선형 플라즈마 발생 유닛의 내부에 설치되는 안테나 코일, 마그네틱 코어 및, 평판 전극의 조립 구성을 보여주는 부분 사시도이다.2 is a partial perspective view showing an assembly configuration of an antenna coil, a magnetic core, and a flat plate electrode installed inside a linear plasma generating unit.

도 3은 병렬로 배열된 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛과 연속된 안테나 코일의 배치 구조를 보여주는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating an arrangement structure of a plurality of linear plasma generating units and a continuous antenna coil arranged in parallel.

도 4는 연속된 안테나 코일에 의한 유도 자기장을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining an induction magnetic field by a continuous antenna coil.

도 5는 병렬로 배열된 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛과 병렬로 권선되는 복수개의 안테나 코일의 배치 구조를 보여주는 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating an arrangement structure of a plurality of antenna coils wound in parallel with a plurality of linear plasma generating units arranged in parallel.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100: 유도 결합 플라즈마 반응기 110: 진공 챔버100: inductively coupled plasma reactor 110: vacuum chamber

120: 가스 공급부 130: 선형 플라즈마 발생 유닛120: gas supply unit 130: linear plasma generating unit

본 발명은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 대면적화가 매우 용이한 구조를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to an inductively coupled plasma reactor, and more particularly, to an inductively coupled plasma reactor having a very easy structure.

플라즈마는 같은 수의 음이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 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. 용량 결합 플라즈마 소스는 무선 주파수 전원의 증가에 따라 이온 밀도를 쉽게 증가시킬 수 있어서 고밀도의 플라즈마를 얻기 위하여 일반적으로 사용되고 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. Capacitively coupled plasma sources can easily increase ion density with increasing radio frequency power supply and are therefore commonly used to obtain high density plasma. 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.

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.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 유전체 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.

최근 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판의 대형화, 액정 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판의 대형화 그리고 새로운 처리 대상 물질 등장 등과 같은 여러 요인으로 인하여 더욱 향상된 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 특히, 대면적의 피처리물에 대한 우수한 처리 능력을 갖는 향상된 플라즈마 소스 및 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다.In the recent semiconductor manufacturing industry, plasma processing technology has been further improved due to various factors such as ultra-miniaturization of semiconductor devices, the enlargement of silicon wafer substrates for manufacturing semiconductor circuits, the enlargement of glass substrates for manufacturing liquid crystal displays, and the emergence of new target materials. This is required. In particular, there is a need for improved plasma sources and plasma processing techniques that have good processing capabilities for large area workpieces.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 대면적화 되어가는 기판 사이즈의 증가에 맞추어 대면적으로 확장이 매우 용이한 구조를 갖으면서도 더불어 플라즈마 발생 및 처리가 균일성을 높일 수 있는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to increase the uniformity of plasma generation and processing while having a structure that is very easy to expand in large area in accordance with the increase in the size of the substrate to be enlarged. To provide a large area inductively coupled plasma reactor.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기는: 피처리 기판이 놓이는 서셉터를 갖는 진공 챔버; 진공 챔버의 상부에 가로질러 설치되는 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛, 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛은: 병렬로 배열된 복수개의 선형 유전체관; 복수개의 선형 유전체관을 따라서 설치되며 메인 전원 공급원으로부터 무선 주파수 전력을 제공받아 진공 챔버의 내부로 유도 결합 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 전달하는 안테나 코일을 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to an inductively coupled plasma reactor. The large area inductively coupled plasma reactor of the present invention comprises: a vacuum chamber having a susceptor on which a substrate to be processed is placed; A plurality of linear plasma generating units arranged across the top of the vacuum chamber, the plurality of linear plasma generating units comprising: a plurality of linear dielectric tubes arranged in parallel; An antenna coil is installed along a plurality of linear dielectric tubes and receives radio frequency power from a main power supply and delivers induced electromotive force for generating an inductively coupled plasma into the vacuum chamber.

일 실시예에 있어서, 복수개의 선형 유전체관 내부에 각기 설치되되 안테나 코일을 상측에서 감싸도록 설치되어 진공 챔버 내부로 유도되는 자기장의 세기를 강화시키기 위한 마그네틱 코어를 포함한다.In one embodiment, each of which is installed inside the plurality of linear dielectric tube, but is installed to surround the antenna coil from the upper side includes a magnetic core for enhancing the strength of the magnetic field induced into the vacuum chamber.

일 실시예에 있어서, 안테나 코일을 따라서 설치되고, 안테나 코일의 아래에 위치하도록 복수개의 선형 유전체관 내부의 바닥에 각기 설치되며 접지로 연결되는 평판 전극을 포함한다.In one embodiment, it is provided along the antenna coil, and includes a flat electrode, which is installed on the bottom of the plurality of linear dielectric tube to be positioned below the antenna coil and connected to ground.

일 실시예에 있어서, 상기 안테나 코일은 복수개의 선형 유전체관의 내부를 따라서 지그재그로 한번 이상 권선된다.In one embodiment, the antenna coil is wound one or more times zigzag along the interior of the plurality of linear dielectric tubes.

일 실시예에 있어서, 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛의 사이를 따라서 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함한다.In one embodiment, a gas supply unit for supplying a process gas along a plurality of linear plasma generating units.

일 실시예에 있어서, 상기 가스 공급부는 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛의 사이를 따라서 교대적으로 두 가지 이상의 공정 가스를 분리 공급한다.In one embodiment, the gas supply unit alternately supplies two or more process gases alternately along a plurality of linear plasma generating units.

일 실시예에 있어서, 상기 서셉터는 하나 이상의 바이어스 전원에 의해 바이어스 되다.In one embodiment, the susceptor is biased by one or more bias power supplies.

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. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 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 과장되어진 것이다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하 게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the embodiments of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description. In understanding the drawings, it should be noted that like parts are intended to be represented by the same reference numerals as much as possible. And a detailed description of known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention is omitted.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기를 상세히 설명한다.Hereinafter, the large-area inductively coupled plasma reactor of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 2는 선형 플라즈마 발생 유닛의 내부에 설치되는 안테나 코일, 마그네틱 코어 및, 평판 전극의 조립 구성을 보여주는 부분 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a partial perspective view showing the assembly configuration of the antenna coil, the magnetic core, and the plate electrode installed in the linear plasma generating unit.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기(100)는 피처리 기판(114)이 놓이는 서셉터(112)를 갖는 진공 챔버(110)를 구비한다. 진공 챔버(110)의 상부에는 가로질러 설치되는 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛(130)이 설치된다. 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛(130)은 병렬로 배열된 복수개의 선형 유전체관(132), 복수개의 선형 유전체관(132)을 따라서 안테나 코일(136)이 설치된다.1 and 2, a large area inductively coupled plasma reactor 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a vacuum chamber 110 having a susceptor 112 on which a substrate 114 to be processed is placed. . A plurality of linear plasma generating units 130 are installed across the vacuum chamber 110. The plurality of linear plasma generating units 130 are provided with a plurality of linear dielectric tubes 132 arranged in parallel, and an antenna coil 136 along the plurality of linear dielectric tubes 132.

도 3은 병렬로 배열된 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛과 연속된 안테나 코일의 배치 구조를 보여주는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating an arrangement structure of a plurality of linear plasma generating units and a continuous antenna coil arranged in parallel.

도 3을 참조하여, 안테나 코일(136)은 복수개의 선형 유전체관(136)의 내부를 따라서 지그재그로 한번 이상 권선되는데 왕복해서 반복 권선될 수 있으며, 다수회 권선되어 도 2에서 도시된 바와 같이 권선 다발을 구성하도록 할 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수개의 안테나 코일(136a, 136b)을 병렬로 권선할 수 있다.Referring to FIG. 3, the antenna coil 136 is wound one or more times in a zigzag fashion along the interior of the plurality of linear dielectric tubes 136, and may be repeatedly wound in a reciprocating manner. You can make a bundle. In addition, as illustrated in FIG. 5, the plurality of antenna coils 136a and 136b may be wound in parallel.

도 4는 연속된 안테나 코일에 의한 유도 자기장을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining an induction magnetic field by a continuous antenna coil.

도 4를 참조하여, 안테나 코일(136)은 메인 전원 공급원(150)으로부터 무선 주파수 전력을 제공받아 진공 챔버(110)의 내부로 유도 결합 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 전달한다. 메인 전원 공급원(150)과 안테나 코일(136)의 사이에는 임피던스 정합을 위한 임피던스 정합기(156)가 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the antenna coil 136 receives radio frequency power from the main power supply 150 and delivers induced electromotive force for generating inductively coupled plasma into the vacuum chamber 110. An impedance matcher 156 for impedance matching may be configured between the main power supply 150 and the antenna coil 136.

코일 안테나(136)에 의해 유도 되는 유도 자기장(172, 174)은 복수개의 선형 유전체관(132) 사이에서 교대적으로 상하 방향으로 발생됨을 알 수 있다. 그리고 이러한 유도 자기장(172, 174)에 의해서 복수개의 선형 유전체관(132)을 따라서 유도 전기장이 발생되어 진공 챔버(110)의 내측 상부에 대면적의 플라즈마가 발생된다.It can be seen that the induced magnetic fields 172 and 174 induced by the coil antenna 136 are alternately generated in the vertical direction between the plurality of linear dielectric tubes 132. In addition, the induced magnetic fields are generated along the plurality of linear dielectric tubes 132 by the induced magnetic fields 172 and 174, thereby generating a large area plasma in the upper portion of the vacuum chamber 110.

다시, 도 1 및 도 2를 참조하여, 안테나 코일(136)에 의해 유도되는 자기장의 세기를 강화시키기 위하여 복수개의 선형 유전체관(132) 내부에 마그네틱 코어(134)가 각기 설치될 수 있다. 마그네틱 코어(134)는 안테나 코일(134)을 상측에서 감싸도록 설치되어 진공 챔버 내부로 유도되는 자기장의 세기를 강화시킨다.Again, referring to FIGS. 1 and 2, the magnetic cores 134 may be installed inside the plurality of linear dielectric tubes 132 to enhance the strength of the magnetic field induced by the antenna coil 136. The magnetic core 134 is installed to surround the antenna coil 134 on the upper side to enhance the strength of the magnetic field induced into the vacuum chamber.

안테나 코일(136)을 따라서 평판 전극(138)이 설치될 수 있다. 이 평판 전극(138)은 안테나 코일(136)의 아래에 위치하도록 복수개의 선형 유전체관(132)의 내부 바닥에 각기 설치되며 접지로 연결된다. 평판 전극(138)은 안테나 코일(136)에 의한 정전 결합을 차폐한다.The plate electrode 138 may be installed along the antenna coil 136. The plate electrodes 138 are respectively installed on the inner bottoms of the plurality of linear dielectric tubes 132 so as to be positioned below the antenna coil 136 and are connected to ground. The plate electrode 138 shields electrostatic coupling by the antenna coil 136.

본 발명의 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기(100)는 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛(130)의 사이를 따라서 공정 가스를 공급하는 가스 공급부(120)가 진 송 챔버(110)의 상부에 구성된다. 가스 공급부(120)는 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛(130)의 사이를 따라서 교대적으로 두 가지 이상의 공정 가스를 분리 공급한다.In the large-area inductively coupled plasma reactor 100 of the present invention, a gas supply unit 120 for supplying a process gas along a plurality of linear plasma generating units 130 is configured at an upper portion of the transmission chamber 110. The gas supply unit 120 alternately supplies two or more process gases alternately along the plurality of linear plasma generation units 130.

구체적으로, 가스 공급부(120)는 제1 및 제2 가스 주입구(122, 124)와 가스 공급 분리판(140)을 구비한다. 가스 공급 분리판(140)은 가스 공급부(120)를 상부 공간(141)과 하부 공간(148)으로 분할하여 제1 및 제2 가스 공급 경로(147, 145)를 형성할 수 있도록 한다. 제1 가스 주입구(122)는 상부 공간(141)에 연결되고, 제2 가스 주입구(124)는 하부 공간(148)에 연결된다. 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛(130)의 사이에는 진공챔버(110)의 내부 공간(112)에 접하는 가스 분사판(146)이 구성된다. 가스 분사판(146)에는 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛(130)의 사이를 따라서 형성되는 복수개의 가스 분사구(144)가 형성된다. 복수개의 가스 분사구(144)들 중 일부는 상부 공간(141)은 다수개의 연결관(142)에 의해 연결되어 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛(130)의 사이를 따라서 교대적으로 서로 다른 두 개의 공정 가스가 분리 공급된다. 이와 같이 서로 다른 공정 가스를 분리 공급하도록 하여 플라즈마 처리의 균일도를 높일 수 있다.In detail, the gas supply unit 120 includes first and second gas inlets 122 and 124 and a gas supply separation plate 140. The gas supply separation plate 140 may divide the gas supply unit 120 into the upper space 141 and the lower space 148 to form the first and second gas supply paths 147 and 145. The first gas inlet 122 is connected to the upper space 141, and the second gas inlet 124 is connected to the lower space 148. A gas jet plate 146 is formed between the plurality of linear plasma generating units 130 in contact with the internal space 112 of the vacuum chamber 110. The gas injection plate 146 is provided with a plurality of gas injection holes 144 formed along the plurality of linear plasma generation units 130. Some of the plurality of gas injection holes 144 is the upper space 141 is connected by a plurality of connecting pipes 142, two process gas alternately different between the plurality of linear plasma generating unit 130 Is supplied separately. As such, different process gases may be separately supplied to increase uniformity of the plasma treatment.

본 발명의 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기(100)는 서셉터(112)에 공급되는 바이어스 전력이 하나 이상의 바이어스 전원에 의해 공급될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 주파수를 갖는 두 개의 바이어스 전원(152, 154)에 의해 서로 다른 주파수의 바이어스 전력이 서셉터(112)로 임피던스 정합기(158)를 통하여 공급하여 플라즈마 이온 에너지 조절을 더욱 개선시키며, 공정 생산력을 더욱 향상 시킬 수 있다.In the large-area inductively coupled plasma reactor 100 of the present invention, the bias power supplied to the susceptor 112 may be supplied by one or more bias power supplies. For example, two bias power sources 152 and 154 having different frequencies are supplied to the susceptor 112 through the impedance matcher 158 to further improve plasma ion energy control. The process productivity can be further improved.

이상에서 설명된 본 발명의 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술 분야의 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 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments of the large-area inductively coupled plasma reactor of the present invention described above are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. You will know well. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the specific forms mentioned in the above description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims, and the present invention is intended to cover all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. It should be understood to include.

상술한 바와 같은 본 발명의 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기에 의하면, 대면적의 고밀도 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있다. 특히, 선형 플라즈마 발생 유닛의 구조적 특징은 대면적화 되어가는 기판 사이즈의 증가에 맞추어 대면적으로 확장이 매우 용이한 구조를 갖으면서도 더불어 대면적에 걸쳐서 균일한 고밀도 플라즈마 발생이 이루어질 수 있어 피처리 기판에 대한 균일한 플라즈마 처리가 가능하게 된다.According to the large-area inductively coupled plasma reactor of the present invention as described above, a large-area high density plasma can be generated uniformly. In particular, the structural characteristics of the linear plasma generating unit have a structure that is very easy to expand to a large area in accordance with an increase in the size of the substrate which is becoming large, and uniform high density plasma can be generated over a large area. Uniform plasma treatment is possible.

Claims (16)

피처리 기판이 놓이는 서셉터를 갖는 진공 챔버;A vacuum chamber having a susceptor on which the substrate to be processed is placed; 상기 진공 챔버의 상부에 가로질러 설치되는 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛, 상기 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛은:A plurality of linear plasma generating units installed across the top of the vacuum chamber, the plurality of linear plasma generating units are: 병렬로 배열된 복수개의 선형 유전체관;A plurality of linear dielectric tubes arranged in parallel; 상기 복수개의 선형 유전체관을 따라서 설치되며 메인 전원 공급원으로부터 무선 주파수 전력을 제공받아 상기 진공 챔버의 내부로 유도 결합 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 전달하는 안테나 코일; 및An antenna coil installed along the plurality of linear dielectric tubes and receiving radio frequency power from a main power supply to transfer induced electromotive force for generation of inductively coupled plasma into the vacuum chamber; And 상기 복수개의 선형 유전체관 내부에 각기 설치되되 상기 안테나 코일을 상측에서 감싸도록 설치되어 상기 진공 챔버 내부로 유도되는 자기장의 세기를 강화시키기 위한 마그네틱 코어를 포함하는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.Large area inductively coupled plasma reactors are respectively installed in the plurality of linear dielectric tube, the magnetic coil for strengthening the strength of the magnetic field induced into the vacuum chamber to surround the antenna coil from the upper side. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 안테나 코일을 따라서 설치되고, 상기 안테나 코일의 아래에 위치하도록 상기 복수개의 선형 유전체관 내부의 바닥에 각기 설치되며 접지로 연결되는 평판 전극을 포함하는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.The large-area inductively coupled plasma reactor of claim 1, further comprising flat plate electrodes disposed along the antenna coil and installed on the bottom of the plurality of linear dielectric tubes and connected to ground to be positioned below the antenna coil. . 제1항에 있어서, 상기 안테나 코일은 상기 복수개의 선형 유전체관의 내부를 따라서 지그재그로 한번 이상 권선 되는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.The large area inductively coupled plasma reactor of claim 1, wherein the antenna coil is wound at least once in a zigzag fashion along the interior of the plurality of linear dielectric tubes. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛의 사이를 따라서 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.The large area inductively coupled plasma reactor of claim 1, further comprising a gas supply unit supplying a process gas along the plurality of linear plasma generating units. 제5항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛의 사이를 따라서 교대적으로 두 가지 이상의 공정 가스를 분리 공급하는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.The large area inductively coupled plasma reactor of claim 5, wherein the gas supply unit separately supplies two or more process gases alternately along the plurality of linear plasma generating units. 제1항에 있어서, 상기 서셉터는 하나 이상의 바이어스 전원에 의해 바이어스 되는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.The large area inductively coupled plasma reactor of claim 1, wherein the susceptor is biased by one or more bias power sources. 피처리 기판이 놓이는 서셉터를 갖는 진공 챔버;A vacuum chamber having a susceptor on which the substrate to be processed is placed; 상기 진공 챔버의 상부에 가로질러 설치되는 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛, 상기 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛은:A plurality of linear plasma generating units installed across the top of the vacuum chamber, the plurality of linear plasma generating units are: 병렬로 배열된 복수개의 선형 유전체관;A plurality of linear dielectric tubes arranged in parallel; 상기 복수개의 선형 유전체관을 따라서 설치되며 메인 전원 공급원으로부터 무선 주파수 전력을 제공받아 상기 진공 챔버의 내부로 유도 결합 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 전달하는 안테나 코일; 및An antenna coil installed along the plurality of linear dielectric tubes and receiving radio frequency power from a main power supply to transfer induced electromotive force for generation of inductively coupled plasma into the vacuum chamber; And 상기 안테나 코일을 따라서 설치되고, 상기 안테나 코일의 아래에 위치하도록 상기 복수개의 선형 유전체관 내부의 바닥에 각기 설치되며 접지로 연결되는 평판 전극을 포함하는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.A large area inductively coupled plasma reactor installed along the antenna coil, the flat electrode being respectively installed on the bottom of the plurality of linear dielectric tubes and connected to ground to be positioned below the antenna coil. 제8항에 있어서, 상기 안테나 코일은 상기 복수개의 선형 유전체관의 내부를 따라서 지그재그로 한번 이상 권선 되는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.9. The large area inductively coupled plasma reactor of claim 8, wherein the antenna coil is wound one or more times zigzag along the interior of the plurality of linear dielectric tubes. 제8항에 있어서, 상기 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛의 사이를 따라서 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.The large-area inductively coupled plasma reactor of claim 8, further comprising a gas supply unit supplying a process gas along the plurality of linear plasma generating units. 제10항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛의 사이를 따라서 교대적으로 두 가지 이상의 공정 가스를 분리 공급하는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.The large area inductively coupled plasma reactor of claim 10, wherein the gas supply unit separately supplies two or more process gases alternately along the plurality of linear plasma generating units. 제8항에 있어서, 상기 서셉터는 하나 이상의 바이어스 전원에 의해 바이어스 되는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.9. The large area inductively coupled plasma reactor of claim 8, wherein the susceptor is biased by one or more bias power supplies. 피처리 기판이 놓이는 서셉터를 갖는 진공 챔버;A vacuum chamber having a susceptor on which the substrate to be processed is placed; 상기 진공 챔버의 상부에 가로질러 설치되는 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛, 상기 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛은: 병렬로 배열된 복수개의 선형 유전체관; 상기 복수개의 선형 유전체관을 따라서 설치되며 메인 전원 공급원으로부터 무선 주파수 전력을 제공받아 상기 진공 챔버의 내부로 유도 결합 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 전달하는 안테나 코일을 포함하고,A plurality of linear plasma generating units disposed across the upper portion of the vacuum chamber, The plurality of linear plasma generating units comprising: a plurality of linear dielectric tubes arranged in parallel; An antenna coil installed along the plurality of linear dielectric tubes and receiving radio frequency power from a main power supply to transfer induced electromotive force for generation of inductively coupled plasma into the vacuum chamber; 상기 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛의 사이를 따라서 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.Large-area inductively coupled plasma reactor including a gas supply for supplying a process gas along the plurality of linear plasma generating unit. 제13항에 있어서, 상기 안테나 코일은 상기 복수개의 선형 유전체관의 내부를 따라서 지그재그로 한번 이상 권선 되는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.The large-area inductively coupled plasma reactor of claim 13, wherein the antenna coil is wound one or more times zigzag along the interior of the plurality of linear dielectric tubes. 제13항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 복수개의 선형 플라즈마 발생 유닛의 사이를 따라서 교대적으로 두 가지 이상의 공정 가스를 분리 공급하는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.The large-area inductively coupled plasma reactor of claim 13, wherein the gas supply unit separately supplies two or more process gases alternately along the plurality of linear plasma generating units. 제13항에 있어서, 상기 서셉터는 하나 이상의 바이어스 전원에 의해 바이어스 되는 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기.The large area inductively coupled plasma reactor of claim 13, wherein the susceptor is biased by one or more bias power sources.
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