KR101006451B1

KR101006451B1 - 플라즈마 챔버

Info

Publication number: KR101006451B1
Application number: KR1020030042184A
Authority: KR
Inventors: 김상갑; 송인호; 강성철; 최희환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2011-01-06
Also published as: KR20050001842A

Abstract

본 발명은 플라즈마 챔버에 관한 것으로서 보다 상세하게는 상판전극과 유도 결합 플라즈마(ICP)를 만드는 안테나를 갖는 플라즈마 챔버에 있어서, 철심에 코일을 감은 제1 전자석과, 철심에 상기 제1 전자석의 코일과 연결된 코일을 상기 제1 전자석의 코일의 턴 방향과 같은 방향으로 턴 시킨 제2 전자석을 갖는 다수의 안테나 유닛을 포함하고, 상기 다수의 안테나유닛이 상판전극의 윗면에 소정의 간격으로 배열된 것을 특징으로 한다. 이에 의해 플라즈마 챔버의 용량성 전계(capacitively electric field)를 줄이고, 상판 전극의 증착 및 스퍼터링에 의한 파티클 오염을 줄일 수 있다.

플라즈마 챔버, ICP 안테나

Description

플라즈마 챔버{plasma chamber}

도1은 종래 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나의 구조의 사시도,

도2는 교류전원이 안테나에 인가된 경우의 자기장 변화를 나타낸 평면도,

도3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 유닛의 사시도,

도4는 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 사시도이다.

본 발명은 플라즈마 챔버에 관한 것으로서 보다 상세하게는 ICP 안테나를 갖는 플라즈마 챔버에 관한 것이다.

액정표시장치 공정에 있어서 플라즈마를 형성시키는 방법으로 CCP(Capacitively Coupled Plasma, 이하 "용량성 결합 플라즈마"라 한다.), ICP(Inductively Coupled Plasma, 이하 "유도 결합 플라즈마"라 한다.) 등의 방법이 이용되고 있다. 특히 플라즈마를 발생시켜서 유도성 전자장을 이용하는 방법(ICP)은 고밀도 플라즈마를 형성할 수 있고, 바이어스 파워를 이용한 이온 에너지의 제어가 용이하여 널리 이용되고 있다.

도1은 종래 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나의 구조의 사시도이다.

도1에 도시한 바와 같이, 안테나(100)는 소정의 폐루프를 갖는 도선구조로 되어 있으며 플라즈마 챔버의 상판전극(102)에 형성된다. 도선의 양단에는 교류전원(Vi)이 인가되어 교류전류(I)가 흐르며 이와 같은 시변전류(I)는 도선주위에 자기장(B)을 유도시킨다.

도2는 교류전원(Vi)이 안테나(100)에 인가된 경우의 자기장(B) 변화를 나타낸 평면도이다.

자기장(B)의 자기력선(104)은 교류전류(I)가 흐르는 도선을 통과하는 폐루프를 형성하며, 도선이 형성하는 면과 수직으로 만난다. 도선을 흐르는 교류전류(I)가 시간에 따라 크기가 변화하므로, 자기장(B)의 세기와 자기력선(104)이 형성하는 폐루프도 변화한다.

시변 자기장(B)은 자기장(B) 방향과 수직한 방향으로 즉 도선과 평행한 방향으로 전기장을 유도시켜, 안테나(100)가 설치된 상판전극(102) 아래 챔버(101)내의 반응기체를 플라즈마 상태로 만들게 되는 것이다.

도선에 흐르는 전류(I)는 용량성 전계(capacitively electronic field)를 형성시키며, 용량성 전계는 도선과 수직한 방향으로 형성되어 챔버(101) 내에 형성된 이온이 상판전극(102)에 증착되거나 상판전극(102)을 스퍼터링 시켜 챔버(101) 내에 원하지 않는 파티클을 만들 수 있다.

그런데 종래의 안테나(100)는 도선이 상판전극(102)에서 넓게 폐루프를 형성하고 있어 이러한 용량성 전계를 크게 형성하여 상판전극(102)상의 증착이나 파티클 오염을 크게하는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 패러데이 쉴드(faraday shield) 방식을 사용할 수 있으나 이에 의할 때, 플라즈마를 형성시키는 자기장(B)의 세기를 감소시켜 고밀도의 플라즈마 형성에 장애가 되었다.

본 발명의 목적은 고밀도 플라즈마와 작은 용량성 전계를 형성하는 플라즈마 챔버를 제공하는 것이다.

상기의 목적은 본 발명에 따라 상판전극과 유도 결합 플라즈마(ICP)를 만드는 안테나를 갖는 플라즈마 챔버에 있어서, 철심에 코일을 감은 제1 전자석과, 철심에 상기 제1 전자석의 코일과 연결된 코일을 상기 제1 전자석의 코일의 턴 방향과 같은 방향으로 턴 시킨 제2 전자석을 갖는 다수의 안테나 유닛을 포함하고, 상기 다수의 안테나유닛이 상판전극의 윗면에 소정의 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 플라즈마 챔버에 의해 달성 될 수 있다. 여기서 상기 철심은 페라이트로 하고, 상기 다수의 안테나유닛은 상기 제1 전자석과 상기 제2 전자석 사이의 중심지점이 가상의 폐루프를 형성하도록 배열되도록 하는 것이 바람직하다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 유닛의 사시도이다.

도3에 도시한 바와 같이, 안테나 유닛(1)은 제1 전자석(2)과 제2 전자석(3)을 갖는다.

제1 전자석(2)은 철심(4)에 도선(5)을 감은 코일형태를 갖고, 제2 전자석(3)은 제1 전자석(2)에서 연결된 도선(5)을 제1 전자석(2)의 권선방향과 같은 방향을 갖도록 구성되어 있다. 철심(4)은 페라이트로 구성되어 있으며, 그 소재에 구애받지 않고 다른 소재로 대체될 수 있다.

도선(5)의 양단에 교류전원(Vi)을 인가하면, 도선(5)을 통해 교류전류(I)가 흐르고 제1 전자석(2)과 제2 전자석(3)의 철심(4)을 관통하여 형성된 폐루프의 자기력선 방향으로 자기장(B)이 형성된다. 이러한 자기장(B)의 방향과 크기는 도선(5)을 흐르는 전류(I)의 변화에 따라 변화하게 된다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 사시도이다.

도4에 도시한 바와 같이, 안테나(10)는 복수의 안테나 유닛(1)이 플라즈마 챔버(11)의 상판전극(12) 윗면의 가장자리에 소정의 간격을 두고 배열되어 있다.

플라즈마 챔버(11) 내부를 진공펌프를 이용하여 진공상태로 만들고, 반응기체를 유입시킨다. 각각의 안테나 유닛(1)에 교류전원(Vi)을 인가하면 각 안테나 유닛(1)에서 발생하는 시변 자기장(B)은 플라즈마 챔버(11) 내부의 반응기체에 유도전계(Ei)를 발생시킨다.

유도전계(Ei)는 플라즈마 챔버(11) 내부에서 안테나 유닛(1)의 중심을 연결하는 가상의 폐루프와 평행한 방향으로 발생하며, 자기장(B)의 변화에 따라 변화하는 시변 전기장으로 형성된다. 챔버(11) 내부에 발생한 유도전계(Ei)가 유도전류(Ii)를 만들고 유도 결합 플라즈마(ICP)를 발생시킨다.

도3과 도4를 참조하면, 안테나 유닛(1)은 철심(4)을 감고 있는 도선(5)이 전극상판에 투영되어 생기는 폐루프의 면내에서 용량성 전계(Ec)(capacitively electric field)를 만든다. 용량성 전계(Ec)는 페라이트를 감고 있는 도선(5)에 수 직한 방향으로 형성되며, 교류전류(I)에 대하여 크기와 방향이 바뀌는 시변 전기장으로 형성된다.

용량성 전계(Ec)는 플라즈마 챔버(11) 내에 형성된 이온이 상판전극(12)에 증착되게 하거나 상판전극(12)을 스퍼터링 하게 만든다. 그러나 이러한 용량성 전계(Ec)의 크기는 페라이트를 감고 있는 도선(5)이 전극판에 투영되어 생기는 폐루프의 면적에 비례하는 값을 갖는다. 따라서 본 발명에 따른 안테나(10)는 설치된 안테나 유닛(1)의 개수에 비례하는 용량성 전계(Ec)를 형성하지만, 종래의 안테나가 상판전극(12)에서 갖는 폐루프의 면적에 대해서 훨씬 적은 면적을 형성하게 되어 용량성 전계(Ec)를 줄일 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 의해 플라즈마 챔버의 용량성 전계(capacitively electric field)를 줄이고, 상판 전극의 증착 및 스퍼터링에 의한 파티클 오염을 줄일 수 있다.

Claims

상판전극과 유도 결합 플라즈마(ICP)를 만드는 안테나를 갖는 플라즈마 챔버에 있어서,

상기 상판 전극의 윗면에 위치하며 상기 윗면에 수직한 철심에 코일을 감은 제1 전자석과, 철심에 상기 제1 전자석의 코일과 연결된 코일을 상기 제1 전자석의 코일의 턴 방향과 같은 방향으로 턴 시킨 제2 전자석을 갖는 다수의 안테나 유닛을 포함하고,

상기 다수의 안테나 유닛은 일정 간격으로 배열되어 있으며,

상기 다수의 안테나 유닛은 상기 제1 전자석과 상기 제2 전자석 사이의 중심지점이 가상의 폐루프 전기장을 형성하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 챔버.
제1항에 있어서,

상기 철심은 페라이트인 것을 특징으로 하는 플라즈마 챔버.
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