KR101013729B1 - Plasma reaction apparatus having corn type 3 dimensional helix inductive coil - Google Patents

Plasma reaction apparatus having corn type 3 dimensional helix inductive coil Download PDF

Info

Publication number
KR101013729B1
KR101013729B1 KR1020080116654A KR20080116654A KR101013729B1 KR 101013729 B1 KR101013729 B1 KR 101013729B1 KR 1020080116654 A KR1020080116654 A KR 1020080116654A KR 20080116654 A KR20080116654 A KR 20080116654A KR 101013729 B1 KR101013729 B1 KR 101013729B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inductive coil
cone
shaped
dimensional helix
wafer
Prior art date
Application number
KR1020080116654A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100058009A (en
Inventor
고성용
김민식
채환국
박근주
김기현
이원묵
Original Assignee
주식회사 디엠에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 디엠에스 filed Critical 주식회사 디엠에스
Priority to KR1020080116654A priority Critical patent/KR101013729B1/en
Publication of KR20100058009A publication Critical patent/KR20100058009A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101013729B1 publication Critical patent/KR101013729B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/32119—Windows
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816—Pressure
    • H01J37/32825—Working under atmospheric pressure or higher
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/4652—Radiofrequency discharges using inductive coupling means, e.g. coils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2242/00—Auxiliary systems
    • H05H2242/20—Power circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(3 Dimensional Helix Inductive Coil)을 가지는 플라즈마 반응장치가 개시된다. 본 발명에 따른 플라즈마 반응장치는 웨이퍼가 내재되며 진공상태를 유지하는 챔버 바디와, 챔버 바디의 상부에 실린더 형상으로 돌출되어 다중 인덕티브 코일군으로부터 발생한 RF 자기장이 투과되는 유전체창과, 상기 유전체창에 형성되어 반응가스를 챔버 내부로 주입하는 가스 인젝터와, 상기 웨이퍼를 지지하는 하부전극을 포함하며, 상기 유전체창을 투과하는 RF 자기장에 의해 가스를 이온화하고, 이온화된 가스에 의하여 웨이퍼를 처리하는 챔버와, 실린더 형상의 유전체창의 외측에 구비되며, 상부와 하부의 지름이 동일한 실린더 형상의 제1 인덕티브 코일과, 제1 인덕티브 코일과 동일한 중심을 가지며 소정의 경사각을 가지고 상부에서 하부로 갈수록 지름이 작아지는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일로 이루어지고, 상기 제1 인덕티브 코일 및 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일에 의해 RF 자기장을 발생시키는 다중 인덕티브 코일군과, 제1 인덕티브 코일 및 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일에 전원을 공급하는 RF 전원공급부와, 웨이퍼 상에 입사되는 이온 에너지를 제어하기 위해 챔버의 하부 전극에 전원을 공급하는 하부 전원공급부로 이루어진 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해 웨이퍼 면적의 대구경화로 인해 야기되는 문제점인 플라즈마 이온밀도의 균일도를 높일 수 있다.Disclosed is a plasma reactor having a cone shaped three dimensional helix inductive coil. The plasma reactor according to the present invention includes a chamber body in which a wafer is embedded and maintains a vacuum state, a dielectric window protruding in a cylindrical shape on top of the chamber body, through which an RF magnetic field generated from a group of multiple inductive coils is transmitted, and in the dielectric window. And a gas injector for injecting the reaction gas into the chamber, and a lower electrode supporting the wafer, ionizing the gas by an RF magnetic field passing through the dielectric window, and processing the wafer by the ionized gas. And an outer side of the cylindrical dielectric window, the first inductive coil having the same upper and lower diameters as the cylindrical shape, having the same center as the first inductive coil, and having a predetermined inclination angle from the upper to the lower diameter. The first inductive is made of a smaller cone-shaped three-dimensional helix inductive coil A multi-inductive coil group for generating an RF magnetic field by one and the three-dimensional helix inductive coil of the cone shape, an RF power supply unit for supplying power to the first inductive coil and the three-dimensional helix inductive coil of the cone shape; And a power supply comprising a lower power supply for supplying power to the lower electrode of the chamber to control ion energy incident on the wafer. Through this, it is possible to increase the uniformity of the plasma ion density, which is a problem caused by the large diameter of the wafer area.

Description

콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치{PLASMA REACTION APPARATUS HAVING CORN TYPE 3 DIMENSIONAL HELIX INDUCTIVE COIL}Plasma reactor having cone-shaped three-dimensional helix inductive coil {PLASMA REACTION APPARATUS HAVING CORN TYPE 3 DIMENSIONAL HELIX INDUCTIVE COIL}

본 발명은 플라즈마 반응장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 장치에 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 채용함으로써, 웨이퍼 면적의 대구경화로 인해 야기되는 문제점인 플라즈마 이온밀도의 균일도를 높이기 위한 플라즈마 반응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma reactor, and more particularly, by employing a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil in a plasma apparatus, the plasma for increasing the uniformity of plasma ion density, which is a problem caused by the large diameter of the wafer area, is increased. It relates to a reactor.

일반적으로, 플라즈마는 반응성 이온 및 전자, 라디컬로 이루어져 있으며, 이온화된 입자와 자유전자에 의해 전도성을 띄고 전자기장에 민감한 반응을 보인다. 여기서 플라즈마의 이온밀도는 플라즈마에 인가되는 전기장의 세기와 밀접한 연관이 있으며 이를 인위적으로 제어함으로써, 반도체 소자, 플랫 패널 디스플레이, 또는 기타 직접 회로 제조공정에 적용될 수 있다. 즉, 박막증착과 회로 패턴 식각 공정에 있어서, 반응가스를 챔버 내부에 주입하고, RF 등의 고주파 파워를 챔버의 전극 또는 인덕티브 코일에 인가시킴으로써 플라즈마를 발생시켜 기판, 웨이퍼 등의 표면을 식각 혹은 박막 증착할 수 있다. 이러한 플라즈마 발생장치에 있어서는 균일한 플라즈마 밀도를 유지하는 것이 중요하며, 이를 위해 균일한 전자기장 을 형성할 수 있는 유도결합성 코일이 필수적이다.In general, a plasma is composed of reactive ions, electrons, and radicals, and is electrically conductive by ionized particles and free electrons and sensitive to electromagnetic fields. Here, the ion density of the plasma is closely related to the intensity of the electric field applied to the plasma, and by artificially controlling it, it may be applied to a semiconductor device, a flat panel display, or other integrated circuit manufacturing process. That is, in the thin film deposition and circuit pattern etching process, the reaction gas is injected into the chamber, and high frequency power such as RF is applied to the electrode or the inductive coil of the chamber to generate plasma to etch the surface of the substrate, wafer, or the like. Thin film can be deposited. In such a plasma generator, it is important to maintain a uniform plasma density. For this purpose, an inductively coupled coil capable of forming a uniform electromagnetic field is essential.

도 1은 종래기술에 의한 원형의 인덕티브 코일과 이에 의해 생성되는 불균일한 이온밀도를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 원형의 인덕티브 코일(100)를 사용하는 경우에는 자기장(101)의 영향으로 인해 중심부(A2)에서의 이온밀도가 주변(A1, A3)에 비해 줄어들어 "M"자 형태를 가지게 된다. 이는 플라즈마가 갖는 도체 성질로 인해 유도결합성 코일(100)에 의해 유도된 전자기파가 코일 중심부까지 도달하기 전에 차폐되는 표피효과(skin effect)에 기인한다. 웨이퍼의 크기가 작은 경우에는 유도결합성 코일(100) 또한 작으므로, "M" 자 형태의 이온밀도가 공정에 큰 영향을 미치지 않는다. 하지만, 웨이퍼의 직경이 300mm 이상의 대구경인 경우에는 유도결합성 코일(100) 역시 커지기 때문에 이로 인해 이온밀도의 불균일은 공정에 있어 좋지 않은 영향을 미친다는 문제점이 있다.1 shows a circular inductive coil according to the prior art and the nonuniform ion density produced thereby. As shown in FIG. 1, when the circular inductive coil 100 is used, the ion density at the center portion A2 is reduced compared to the surroundings A1 and A3 due to the influence of the magnetic field 101, and thus "M". Now you have a form. This is due to the skin effect that the electromagnetic wave induced by the inductively coupled coil 100 is shielded before reaching the center of the coil due to the conductor property of the plasma. When the size of the wafer is small, the inductive coupling coil 100 is also small, so that the "M" shaped ion density does not significantly affect the process. However, when the diameter of the wafer is larger than 300mm, the inductive coupling coil 100 is also large, which causes a problem that the nonuniformity of the ion density adversely affects the process.

한편, 도 2는 종래기술에 의한 원형의 인덕티브 코일 중심부(207) 중심부에 원형의 내부 코일(208)을 추가한 경우와 이들에 의해 생성되는 불균일한 이온밀도를 도시하는 도면이다. 하지만, 도 2와 같이 원형 코일(207) 중심부에 원형의 내부 코일(208)을 추가한 경우에는 자기장(209)에 의해 중심부(A2)의 이온밀도만 높아지고, 주변(A1, A3)의 이온밀도는 상대적으로 줄어들게 되어, 이온밀도는 전체적으로 "W"자 형태를 가지게 된다. 이로 인해 식각공정에서는 중심부의 식각이 많이 되고, 중심부와 외곽 사이의 중간영역(A1, A3)에서는 식각이 덜 되어 마치 도너츠와 같은 형상으로 식각되는 "도너츠 효과(Douhhnut effect)"가 나타나게 된다는 문제점이 있다.On the other hand, Fig. 2 is a diagram showing the case where the circular inner coil 208 is added to the center of the circular inductive coil center 207 according to the prior art and the nonuniform ion density generated by them. However, when the circular inner coil 208 is added to the center of the circular coil 207 as shown in FIG. 2, only the ion density of the center portion A2 is increased by the magnetic field 209, and the ion density of the surroundings A1 and A3. Is relatively reduced, so that the ion density generally has a "W" shape. As a result, in the etching process, the central part is etched a lot, and in the middle areas A1 and A3 between the center part and the outer part, the etching is less and the "Douhhnut effect", which is etched like a donut, appears. have.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 웨이퍼 면적의 대구경화로 인해 야기되는 문제점인 플라즈마 이온밀도의 균일도를 높일 수 있는 플라즈마 반응장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a plasma reaction apparatus capable of increasing the uniformity of the plasma ion density, which is a problem caused by the large diameter of the wafer area.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 낮은 인덕턴스값을 가지도록 하여 스퍼터링에 의한 유전체창의 손상을 방지할 수 있는 플라즈마 반응장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a plasma reactor that can have a low inductance value and can prevent damage to the dielectric window due to sputtering.

또한, 높은 이온밀도를 유지하면서 웨이퍼에 도달하는 이온 에너지를 독립적으로 제어할 수 있는 플라즈마 반응장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a plasma reactor capable of independently controlling ion energy reaching a wafer while maintaining high ion density.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치는 웨이퍼가 내재되며 진공상태를 유지하는 챔버 바디와, 챔버 바디의 상부에 실린더 형상으로 돌출되어 다중 인덕티브 코일군으로부터 발생한 RF 자기장이 투과되는 유전체창과, 상기 유전체창에 형성되어 반응가스를 챔버 내부로 주입하는 가스 인젝터와, 상기 웨이퍼를 지지하는 하부전극을 포함하며, 상기 유전체창을 투과하는 RF 자기장에 의해 가스를 이온화하고, 이온화된 가스에 의하여 웨이퍼를 처리하는 챔버와, 실린더 형상의 유전체창의 외측에 구비되며, 상부와 하부의 지름이 동일한 실린더 형상의 제1 인덕티브 코일과, 제1 인덕티브 코일과 동일한 중심을 가지며 소정의 경사각을 가지고 상부에서 하부로 갈수록 지름이 작아지는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일로 이루어지고, 상기 제1 인덕티브 코일 및 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일에 의해 RF 자기장을 발생시키는 다중 인덕티브 코일군을 포함한다. 또한, 제1 인덕티브 코일 및 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일에 전원을 공급하는 RF 전원공급부와, 웨이퍼 상에 입사되는 이온 에너지를 제어하기 위해 챔버의 하부 전극에 전원을 공급하는 하부 전원공급부로 이루어진 전원공급부를 포함한다.In order to achieve the above object, a plasma reactor having a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil according to the present invention includes a chamber body in which a wafer is embedded and maintains a vacuum state, and protrudes in a cylindrical shape on top of the chamber body. An RF window through which an RF magnetic field generated from an inductive coil group is transmitted, a gas injector formed in the dielectric window to inject a reaction gas into the chamber, and a lower electrode supporting the wafer, the RF window passing through the dielectric window A chamber for ionizing a gas by a magnetic field and processing a wafer by the ionized gas, a first inductive coil having a cylindrical shape having an upper diameter and a lower diameter having the same upper and lower diameters, and a first inductance It has the same center as the TIVE coil and has a predetermined angle of inclination, and the diameter is smaller from the top to the bottom. The azi consists of a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, and includes a group of multiple inductive coils that generate an RF magnetic field by the first inductive coil and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil. In addition, the RF power supply for supplying power to the first inductive coil and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, and the lower power supply for supplying power to the lower electrode of the chamber to control the ion energy incident on the wafer It includes a power supply consisting of.

바람직하게는, 상기 제1 인덕티브 코일 및 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일 각각은 복수 개의 코일로 구성되며, 각 복수 개의 코일은 전기적으로 병렬 연결된 것을 특징으로 한다.Preferably, each of the first inductive coil and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil is composed of a plurality of coils, and each of the plurality of coils is electrically connected in parallel.

바람직하게는, 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일은 유전체창의 상부에 위치하며, 제1 인덕티브 코일의 내부 또는 일부 중첩되거나 상방에 이격되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil is located on the upper portion of the dielectric window, it characterized in that the inner or part of the first inductive coil or overlapping the space above.

바람직하게는, 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 상부지름은 웨이퍼의 지름의 60% 내지 90% 범위에서 결정되며, 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 하부지름은 웨이퍼의 지름의 30% 내지 50% 범위에서 결정되며, 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 경사각은 40도 내지 70도인 것을 특징으로 한다.Preferably, the upper diameter of the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil is determined in the range of 60% to 90% of the diameter of the wafer, and the lower diameter of the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil is determined by the diameter of the wafer. It is determined in the range of 30% to 50%, the inclination angle of the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil is characterized in that 40 to 70 degrees.

바람직하게는, 상기 RF 전원공급부에 의한 전원은 제1 인덕티브 코일 및 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 상부에 공급되며, 제1 인덕티브 코일 및 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 하부는 접지되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the power by the RF power supply is supplied to the upper portion of the first inductive coil and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, the lower portion of the first inductive coil and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil Is characterized in that configured to be grounded.

바람직하게는, 상기 다중 인덕티브 코일군은 제1 인덕티브 코일의 상방으로 일정간격 떨어지며, 제1 인덕티브 코일과 동일한 형상을 가지는 제2 인덕티브 코일을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the multiple inductive coil group is spaced apart above the first inductive coil by a predetermined interval, characterized in that it further comprises a second inductive coil having the same shape as the first inductive coil.

바람직하게는, RF 전원공급부에 의한 전원은 제1 인덕티브 코일, 제2 인덕티브 코일 및 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 상부에 공급되며, 제1 인덕티브 코일, 제2 인덕티브 코일 및 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 하부는 접지되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the power supply by the RF power supply is supplied on top of the first inductive coil, the second inductive coil and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, and the first inductive coil, the second inductive coil and The lower portion of the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil is characterized in that it is configured to be grounded.

바람직하게는, 제1 인덕티브 코일, 제2 인덕티브 코일 및 3차원 헬릭스 인덕티브 코일에 의해 생성된 자기장의 방향은 모두 같은 것을 특징으로 한다.Preferably, the directions of the magnetic fields generated by the first inductive coil, the second inductive coil and the three-dimensional helix inductive coil are all the same.

바람직하게는, 상기 하부 전원공급부는 단일 주파수를 갖는 하나의 전원공급유닛이거나 또는 서로 다른 주파수를 갖는 복수개의 전원공급유닛으로 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the lower power supply unit is one power supply unit having a single frequency or is characterized in that it is composed of a plurality of power supply units having different frequencies.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 플라즈마 장치에 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 채용함으로써, 웨이퍼 면적의 대구경화로 인해 야기되는 문제점인 플라즈마 이온밀도의 균일도를 높일 수 있다.As described above, according to the present invention, by employing a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil in the plasma apparatus, it is possible to increase the uniformity of plasma ion density, which is a problem caused by the large diameter of the wafer area.

또한, 본 발명에 따르면, 다중 인덕티브 코일군을 복수 개의 인덕티브 코일로 병렬로 연결함으로써, 낮은 인덕턴스값을 가지도록 하여 스퍼터링에 의한 유전체창의 손상을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, by connecting multiple inductive coil groups in parallel with a plurality of inductive coils, it is possible to have a low inductance value to prevent damage to the dielectric window due to sputtering.

또한, 챔버의 유전체창을 실린더 형상으로 구성함으로써, 상부에 형성되는 플라즈마 영역과 하부에 구비되는 웨이퍼와의 거리를 확보할 수 있기 때문에, 높은 이온밀도를 유지하면서 웨이퍼에 도달하는 이온 에너지를 독립적으로 제어할 수 있다.In addition, by forming the dielectric window of the chamber in a cylindrical shape, the distance between the plasma region formed in the upper portion and the wafer provided in the lower portion can be ensured, so that ion energy reaching the wafer can be independently maintained while maintaining high ion density. Can be controlled.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치에 대하여 가장 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the plasma reactor having a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil according to the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치의 내부구조를 보여주는 측단면도로, 크게 챔버(300), 다중 인덕티브 코일군(312) 그리고 전원공급부(322, 327)로 이루어지며, 다중 인덕티브 코일군(312)은 제2 인덕티브 코일(313)을, 전원공급부(322, 327)는 추가적인 전원공급유닛(325)을 선택적으로 더 구비할 수 있다.Figure 3 is a side cross-sectional view showing the internal structure of the plasma reactor having a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil according to an embodiment of the present invention, the chamber 300, the multiple inductive coil group 312 and the power supply The supply unit 322, 327, the multiple inductive coil group 312 may further include a second inductive coil 313, the power supply unit 322, 327 may further include an additional power supply unit 325. Can be.

도 3을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 반응장치의 챔버(300)는 웨이퍼(W)가 내재되며 진공상태를 유지하는 챔버 바디(301)와, 챔버 바디(301)의 상부에 실린더 형상으로 돌출되어 다중 인덕티브 코일군(312)에서 발생한 RF 자기장이 투과되는 유전체창(302)과, 유전체창(302)에 형성되어 반응가스를 챔버 내부로 주입하는 가스 인젝터(303)와, 웨이퍼(W)를 지지하는 하부전극(304)과, 하부전극을 지지하는 절연체(305)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the chamber 300 of the plasma reactor according to the present invention includes a chamber body 301 in which a wafer W is embedded and maintains a vacuum state, and protrudes in a cylindrical shape on the chamber body 301. The dielectric window 302 through which the RF magnetic field generated in the multiple inductive coil group 312 is transmitted, the gas injector 303 formed in the dielectric window 302 to inject the reaction gas into the chamber, and the wafer W And a lower electrode 304 for supporting and an insulator 305 for supporting the lower electrode.

챔버(300)는 내부공간상에서 플라즈마 반응이 이루어지며, 도 3에서 도시된 바와 같이 전기적으로 접지된 상태를 유지하고 있다.The chamber 300 is plasma-reacted in the inner space, and is electrically grounded as shown in FIG. 3.

유전체창(302)은 일정한 유전율을 가지는 재질로 이루어짐으로써, 다중 인덕티브 코일군(312)에서 발생한 RF 자기장이 챔버(300)의 내부에 효율적으로 인가될 수 있도록 통로 역할을 수행한다. 한편, 유전체창(302)의 형상은 챔버 바디(301)의 상부로 돌출된 실린더 형상이며, 이렇게 함으로써 자기장이 가장 강한 제1 인덕티브 코일(310)의 안쪽에 위치할 수 있어 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있다. 또한, 챔버 바디(301)의 상부에 형성되는 플라즈마 영역과 하부에 구비되는 웨이퍼(W)와의 거리를 확보할 수 있고, 이를 통해 높은 이온밀도를 유지하면서 웨이퍼에 도달하는 이온 에너지를 독립적으로 제어할 수 있다.The dielectric window 302 is made of a material having a constant dielectric constant, and serves as a passage so that the RF magnetic field generated in the multiple inductive coil group 312 can be efficiently applied to the inside of the chamber 300. On the other hand, the shape of the dielectric window 302 is a cylindrical shape protruding to the top of the chamber body 301, by which the magnetic field can be located inside the strongest first inductive coil 310 to form a high-density plasma can do. In addition, the distance between the plasma region formed at the upper portion of the chamber body 301 and the wafer W provided at the lower portion may be secured, thereby independently controlling ion energy reaching the wafer while maintaining high ion density. Can be.

한편, 챔버(300) 내부에 플라즈마를 발생시키는 과정을 살펴보면, RF 전원(322)이 다중 인덕티브 코일군(312)에 인가됨으로써, RF 자기장이 형성되고, 형성된 RF 자기장은 유전체창(302)을 통해 챔버(300) 내부로 인가되어 RF 전기장의 형성을 유도한다. 이후 유도된 RF 전기장에 의해 챔버(300) 내부의 이온들이 가속되어 반응가스 분자와 충돌을 반복함으로써, 고밀도의 플라즈마가 발생하게 된다. 즉, 상기 챔버(300)는 상기 유전체창(302)을 투과하는 RF 자기장에 의해 가스를 이온화하고, 이온화된 가스에 의하여 웨이퍼를 처리하게 된다.Meanwhile, referring to a process of generating a plasma inside the chamber 300, the RF power source 322 is applied to the multiple inductive coil groups 312, thereby forming an RF magnetic field, and the formed RF magnetic field opens the dielectric window 302. Through the chamber 300 is applied to induce the formation of the RF electric field. Thereafter, the ions in the chamber 300 are accelerated by the induced RF electric field to repeatedly collide with the reactant gas molecules, thereby generating a high-density plasma. That is, the chamber 300 ionizes a gas by an RF magnetic field passing through the dielectric window 302 and processes the wafer by the ionized gas.

그리고, 전원공급부(322, 327)는 제1 인덕티브 코일(310) 및 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)에 전원을 공급하는 RF 전원공급부(322)와, 웨이퍼(W) 상에 입사되는 이온 에너지를 제어하기 위해 챔버(300)의 하부 전극(304)에 전원을 공급하는 하부 전원공급부(327)로 이루어져 있다.In addition, the power supply units 322 and 327 are provided on the wafer W and the RF power supply unit 322 that supplies power to the first inductive coil 310 and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311. The lower power supply unit 327 supplies power to the lower electrode 304 of the chamber 300 to control incident ion energy.

전원공급부(322, 327) 중 RF 전원공급부(322)는 고주파 전원(320)과 정합회로(321)로 구성되며, 고주파 전원(320)은 정합회로(321)를 거쳐 제1 인덕티브 코일(310) 및 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)에 연결된다. 또한, 실시예에 따라서 고주파 전원(320)은 선택적으로 제2 인덕티브 코일(313)에 연결된다. 특히, 본 발명에 있어서 고주파 전원(320)이 인가되는 지점(a, b)을 유전체창(302)에서 멀리하고, 접지부분(c, d)을 상대적으로 유전체창(302)에 가깝게 함으로써, 고주파 전원(320)에 의해 야기될 수 있는 챔버(300) 내부의 스퍼터링을 방지할 수 있고, 이를 통해 유전체창(302)의 손상을 방지할 수 있다.The RF power supply unit 322 of the power supply units 322 and 327 includes a high frequency power source 320 and a matching circuit 321, and the high frequency power source 320 passes through the matching circuit 321 to form a first inductive coil 310. ) And cone shaped three-dimensional helix inductive coil 311. Also, according to an embodiment, the high frequency power source 320 is optionally connected to the second inductive coil 313. In particular, in the present invention, the points (a, b) to which the high frequency power source 320 is applied are kept away from the dielectric window 302, and the ground portions (c, d) are relatively close to the dielectric window 302. It is possible to prevent sputtering inside the chamber 300 which may be caused by the power source 320, thereby preventing damage to the dielectric window 302.

또한, 전원공급부(322, 327) 중 하부 전원공급부(327)는 정합회로(326) 외에 단일주파수를 가지는 하나의 전원공급유닛(323)이거나, 또는 저주파수부터 고주파수까지 각각 다른 주파수를 가지는 복수 개의 전원공급유닛(323, 324, 325)으로 구성될 수 있다. 이와 같이 멀티주파수를 선택함으로써, 공정범위를 늘일 수 있으며, 이로 인해 기존 CCP(Capacitive Coupled Plazma)의 문제점인 플라즈마의 불안정성을 개선할 수 있고, 또한 CSEC(Ceramic Electro Static Chuck)을 포함한 프로세스 키트의 손상을 최소화하면서, ICC(In-situ Chamber Cleaning)을 효과적으로 이행할 수 있도록 하였다.In addition, the lower power supply unit 327 of the power supply units 322 and 327 is one power supply unit 323 having a single frequency in addition to the matching circuit 326, or a plurality of power sources having different frequencies from low frequency to high frequency, respectively. It may be composed of supply units (323, 324, 325). By selecting the multi-frequency in this way, the process range can be extended, thereby improving the instability of the plasma, which is a problem of the conventional capacitive coupled plasma (CCP), and also damaging the process kit including the ceramic electro static chuck (CSEC). In-situ Chamber Cleaning (ICC) can be effectively implemented while minimizing the

한편, 다중 인덕티브 코일군(312)은 제1 인덕티브 코일(310) 및 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)을 포함한다. 또한, 선택적으로 제1 인덕티브 코일(310)의 상방에 제1 인덕티브 코일(310)과 동일한 형상의 제2 인덕티브 코일(313)을 선택적으로 더 구비할 수 있다. 특히, 본 발명에 있어서 제1 인덕티브 코일(310) 및 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311) 각각은 복수 개의 코일 로 구성되며, 각 복수 개의 코일은 전기적으로 병렬 연결되면서 상부에서 하부로 나선형으로 말아진 형상을 가지도록 구성되어 있다. 이는 상대적으로 낮은 인덕티브 코일 전압과 높은 전류를 갖게 하여 효율을 높여주며, 스퍼터링 효과를 줄일 수 있다. 또한, 스퍼터링 효과를 감소시킴으로써, 스퍼터링에 의해 기인되는 유전체창(302)의 손상과, 이로인한 심각한 오염 문제, 그리고 유전체창(302)의 부품 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.Meanwhile, the multiple inductive coil group 312 includes a first inductive coil 310 and a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311. In addition, a second inductive coil 313 having the same shape as the first inductive coil 310 may be selectively further provided above the first inductive coil 310. In particular, in the present invention, each of the first inductive coil 310 and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311 is composed of a plurality of coils, each of the plurality of coils are electrically connected in parallel from the top to the bottom It is comprised so that it may have a spirally wound shape. This allows for relatively low inductive coil voltages and high currents to increase efficiency and reduce sputtering effects. In addition, by reducing the sputtering effect, it is possible to prevent damage to the dielectric window 302 due to sputtering, serious contamination problems caused by this, and shortening of component life of the dielectric window 302.

또한, 본 발명에서 다중 인덕티브 코일군(312)의 제1 인덕티브 코일(310)은 실린더 형상의 유전체창(302)의 외측에 구비되며, 상부와 하부의 지름이 동일하도록 구성되어 있다. In addition, in the present invention, the first inductive coil 310 of the multiple inductive coil group 312 is provided on the outside of the cylindrical dielectric window 302, and is configured such that the upper and lower diameters are the same.

한편, 본 발명의 주요 특징부들 중 하나인 다중 인덕티브 코일군(312)의 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)은 유전체창(302)의 상부에 위치한다. 또한, 제1 인덕티브 코일(310)과 동일한 중심을 가지고 제1 인덕티브 코일(310)의 내부 또는 일부 중첩되거나 위쪽방향으로 이격되도록 구성되며, 소정의 경사각을 가지고 상부에서 하부로 갈수록 지름이 작아지는 콘 형상으로 구성되어 있다. On the other hand, the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311 of the multiple inductive coil group 312, one of the main features of the present invention is located on top of the dielectric window 302. In addition, the first inductive coil 310 has the same center as the inner or part of the first inductive coil 310 or is configured to be spaced apart in the upward direction, and has a predetermined angle of inclination from the top to the lower The paper has a cone shape.

또한, 일 실시예로, 다중 인덕티브 코일군(312)은 제1 인덕티브 코일(310)의 상방으로 일정간격 떨어지며, 제1 인덕티브 코일(310)과 동일한 형상을 가지는 제2 인덕티브 코일(313)을 더 구비하도록 구성할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 인덕티브 코일(313) 역시 상부와 하부의 지름이 동일하도록 구성되며, 복수 개의 코일로 구성되며, 각 복수 개의 코일은 전기적으로 병렬 연결되면서 상부에서 하부로 나선형으로 말아진 형상을 가지도록 구성되어 있다. 또한, 고주파 전 원(320)이 인가되는 지점(a')은 유전체창(302)에서 멀리하고, 접지부분(d')는 상대적으로 유전체창(302)에 가깝도록 구성된다. Further, in one embodiment, the multiple inductive coil group 312 is spaced apart above the first inductive coil 310 by a predetermined interval, the second inductive coil 310 having the same shape as the first inductive coil 310 ( 313 may be further provided. As shown in FIG. 3, the second inductive coil 313 is also configured to have the same upper and lower diameters, and is composed of a plurality of coils, each of which is spirally connected from the top to the bottom while being electrically connected in parallel. It is comprised so that it may have a shape rolled up. Also, the point a 'where the high frequency power 320 is applied is far from the dielectric window 302 and the ground portion d' is relatively close to the dielectric window 302.

한편, 본 발명에 의하면, 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311), 제1 인덕티브 코일(310) 및 제2 인덕티브 코일(313)에 의해 생성된 자기장의 방향은 모두 같도록 구성된다. Meanwhile, according to the present invention, the directions of the magnetic fields generated by the three-dimensional helix inductive coil 311, the first inductive coil 310, and the second inductive coil 313 are configured to be the same.

이하에서는, 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)과 이에 대한 설계에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311 and the design thereof will be described in detail.

도 4는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일과 이로 인해 생성되는 이온밀도를 도시하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 제1 인덕티브 코일(310)과 동일한 중심을 가지며, 소정의 경사각을 가지고 상부에서 하부로 갈수록 지름이 작아지는 콘 형상을 가지는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)에 의해 이온밀도가 종래기술에 의한 도 1의 "M"자 형태나, 도 2의 "W"자에 비해 비교적 균일하게 나오는 것을 볼 수 있다.4 is a diagram showing a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil and the resulting ion density. Referring to FIG. 4, the three-dimensional helix inductive coil 311 having the same center as the first inductive coil 310 and having a cone shape having a predetermined inclination angle and a diameter smaller from the top to the bottom thereof. As a result, it can be seen that the ion density is relatively uniform as compared with the "M" shape of FIG. 1 and the "W" shape of FIG.

한편, 도 5a는 소정의 경사각을 가지는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 도시하고 있으며, 도 5b는 소정의 경사각에 따른 이온 밀도를 도시하는 도면이다.5A illustrates a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil having a predetermined inclination angle, and FIG. 5B illustrates an ion density according to a predetermined inclination angle.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)에 의해 도면부호 501과 같은 자기장이 형성되며, 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)은 소정의 경사각(500)을 가지고, 상부(311a)에서 하부(311c)로 갈수록 지름이 점차적으로 작아지도록 구성된 콘 형상을 가진다. 특히 코일의 지름이 작은 하부(311c)는 표피효과가 생기지 않는 범위에서 가장 작은 크기일 것을 요한다. 즉, 전자기파가 챔버내부로 침투하는 표피깊이는 아래 수식 1과 같다.5A and 5B, a magnetic field as shown by reference numeral 501 is formed by the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311, and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311 has a predetermined inclination angle ( 500 has a cone shape configured to gradually decrease in diameter from the upper portion 311a to the lower portion 311c. In particular, the lower portion 311c of the small diameter of the coil needs to be the smallest in the range where the skin effect does not occur. That is, the depth of skin through which electromagnetic waves penetrate into the chamber is shown in Equation 1 below.

Figure 112008080670687-pat00001
Figure 112008080670687-pat00001

여기서, ρ는 비저항, μ는 유전율, f는 주파수를 나타낸다. 비저항은 플라즈마의 이온밀도가 높아지면 줄어들기 때문에, 이온밀도가 높고, 고주파수 영역에서 사용하기 위해서는 하부(311c)의 지름이 작아야 한다. 하부(311c)의 지름이 작을 경우 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)이 차지하는 면적이 너무 작으며, 하부(311c)의 지름이 큰 경우는 표피효과로 인해 본 발명이 이루고자 하는 효과를 얻을 수 없기 때문이다. Where ρ is the resistivity, μ is the permittivity, and f is the frequency. Since the resistivity decreases as the ion density of the plasma increases, the ion density must be high and the diameter of the lower portion 311c must be small for use in the high frequency region. When the diameter of the lower portion 311c is small, the area occupied by the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311 is too small, and when the diameter of the lower portion 311c is large, the effect of the present invention is achieved due to the skin effect. Because you can not get.

본 발명의 경우 웨이퍼(W)의 직경이 300mm인 경우에, 하부(311c)의 지름은 90mm 내지 150mm가 적당하다. 상기 90mm 내지 150mm은 웨이퍼(W)의 직경이 300mm인 경우를 기준으로 한 것이며, 웨이퍼(W)의 직경이 커지면 하부(311c)의 지름도 그에 따라 변경될 수 있다. 예를 들면 하부(311c)의 지름은 웨이퍼(W)의 직경의 30% 내지 50%일 수 있다.In the case of the present invention, when the diameter of the wafer W is 300mm, the diameter of the lower portion 311c is appropriately 90mm to 150mm. The 90mm to 150mm is based on the case where the diameter of the wafer W is 300mm, and when the diameter of the wafer W is increased, the diameter of the lower portion 311c may be changed accordingly. For example, the diameter of the lower portion 311c may be 30% to 50% of the diameter of the wafer (W).

한편, 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)의 경사각(500)은 코일간의 간격(d)과 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311) 중 상부(311a)에 의해 결정되는데, 바람직하게는 경사각(500)은 40도 내지 70도이다.Meanwhile, the inclination angle 500 of the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311 is determined by the gap d between the coils and the upper portion 311a of the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311. Preferably, the inclination angle 500 is 40 degrees to 70 degrees.

또한, 본 발명에서는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)의 상 부(311a)의 지름은, 제1 인덕티브 코일(310)에 의한 이온밀도가 가장 높은 지점, 즉 도 1에서 이온밀도가 가장 높은 두 지점(A1, A3) 간의 간격의 60% 내지 90%로 설정하였다. 실시예에 따라서는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일(311)의 상부(311a)의 지름은 웨이퍼(W)의 직경의 60% 내지 90%로 설정될 수 있다. In the present invention, the diameter of the upper portion 311a of the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311 is the point where the ion density by the first inductive coil 310 is the highest, that is, the ion density in FIG. Is set to 60% to 90% of the interval between the two highest points A1 and A3. According to the exemplary embodiment, the diameter of the upper portion 311a of the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil 311 may be set to 60% to 90% of the diameter of the wafer (W).

한편, 도 5b를 참조하면, 소정의 경사각에 따른 이온 밀도를 살펴보면, 경사각(500)이 너무 작은 경우에는 이온밀도가 약한 "W" 모양(511)을 가지며, 경사각(500)이 너무 큰 경우에는 이온밀도가 강한 "W" 모양(510)을 가진다는 것을 알 수 있으며, 따라서, 본 발명과 같은 경사각 40도 내지 70도 사이의 값에서 비교적 균일한 형태(512)의 이온밀도를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.On the other hand, referring to Figure 5b, when looking at the ion density according to a predetermined inclination angle, when the inclination angle 500 is too small has a "W" shape 511 with a weak ion density, when the inclination angle 500 is too large It can be seen that the ion density has a strong " W " shape 510, so that a relatively uniform ion density can be obtained at values between 40 and 70 degrees of inclination angle as in the present invention. Able to know.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The best embodiments have been disclosed in the drawings and specification above. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

도 1은 종래기술에 의한 원형의 인덕티브 코일과 이에 의해 생성되는 불균일한 이온밀도를 도시하는 도면이다.1 shows a circular inductive coil according to the prior art and the nonuniform ion density produced thereby.

도 2는 종래기술에 의한 원형의 인덕티브 코일 중심부에 원형의 내부 코일을 추가한 경우와 이들에 의해 생성되는 불균일한 이온밀도를 도시하는 도면이다. FIG. 2 is a diagram showing a case where a circular inner coil is added to the center of a circular inductive coil according to the prior art, and a nonuniform ion density generated by them.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치의 내부구조를 보여주는 측단면도이다.Figure 3 is a side cross-sectional view showing the internal structure of the plasma reactor having a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil according to an embodiment of the present invention.

도 4는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일과 이로 인해 생성되는 이온밀도를 도시하는 도면이다.4 is a diagram showing a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil and the resulting ion density.

도 5a는 소정의 경사각을 가지는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 도시하고 있다.Figure 5a shows a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil with a predetermined angle of inclination.

도 5b는 소정의 경사각에 따른 이온 밀도를 도시하는 도면이다.5B is a diagram showing ion densities according to predetermined inclination angles.

Claims (12)

웨이퍼가 내재되며 진공상태를 유지하는 챔버 바디와, 상기 챔버 바디의 상부에 실린더 형상으로 돌출되어 다중 인덕티브 코일군으로부터 발생한 RF 자기장이 투과되는 유전체창과, 상기 유전체창에 형성되어 반응가스를 챔버 내부로 주입하는 가스 인젝터와, 상기 웨이퍼를 지지하는 하부전극을 포함하며, 상기 유전체창을 투과하는 RF 자기장에 의해 가스를 이온화하고, 이온화된 가스에 의하여 웨이퍼를 처리하는 챔버;A chamber body in which a wafer is inherently maintained in a vacuum state, a dielectric window protruding in a cylinder shape on top of the chamber body to transmit RF magnetic fields generated from a group of multiple inductive coils, and a reaction gas formed in the dielectric window to form a reaction gas in the chamber. A chamber including a gas injector for injecting the gas and a lower electrode supporting the wafer, ionizing the gas by an RF magnetic field passing through the dielectric window, and processing the wafer by the ionized gas; 상기 실린더 형상의 유전체창의 외측에 구비되며, 상부와 하부의 지름이 동일한 실린더 형상의 제1 인덕티브 코일과, 상기 제1 인덕티브 코일과 동일한 중심을 가지며 소정의 경사각을 가지고 상부에서 하부로 갈수록 지름이 작아지는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일로 이루어지고, 상기 제1 인덕티브 코일 및 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일에 의해 RF 자기장을 발생시키는 다중 인덕티브 코일군; 및It is provided on the outer side of the cylindrical dielectric window, the first and second inductive coil having the same diameter of the upper and lower cylinder shape, the same center as the first inductive coil and has a predetermined inclination angle from the top to the lower diameter A multiple inductive coil group consisting of a smaller cone-shaped three-dimensional helix inductive coil and generating an RF magnetic field by the first inductive coil and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil; And 상기 제1 인덕티브 코일 및 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일에 전원을 공급하는 RF 전원공급부와, 웨이퍼 상에 입사되는 이온 에너지를 제어하기 위해 상기 챔버의 하부 전극에 전원을 공급하는 하부 전원공급부로 이루어진 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.RF power supply for supplying power to the first inductive coil and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, and a lower power supply for supplying power to the lower electrode of the chamber to control ion energy incident on the wafer. Plasma reactor having a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, characterized in that it comprises a power supply consisting of a supply. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 인덕티브 코일 및 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일 각 각은 복수 개의 코일로 구성되며, 각 복수 개의 코일은 전기적으로 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.Each of the first inductive coil and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil is composed of a plurality of coils, and each of the plurality of coils is electrically connected in parallel to form a three-dimensional helix inductive coil. The plasma reactor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일은 상기 유전체창의 상부에 위치하며, 상기 제1 인덕티브 코일의 내부 또는 일부 중첩되거나 상방에 이격되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.The cone-shaped three-dimensional helix inductive coil is located above the dielectric window, the inner three-dimensional helix of the first inductive coil or is spaced apart from the upper portion is characterized in that the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil Plasma reactor having a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 상부지름은 상기 웨이퍼의 지름의 60% 내지 90% 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.The upper diameter of the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil is a plasma reactor having a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, characterized in that determined in the range of 60% to 90% of the diameter of the wafer. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 하부지름은 상기 웨이퍼의 지름의 30% 내지 50% 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.And a lower diameter of the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil is determined in the range of 30% to 50% of the diameter of the wafer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 경사각은 40도 내지 70도인 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.The inclined angle of the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil is a plasma reactor having a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, characterized in that 40 to 70 degrees. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 RF 전원공급부에 의한 전원은 상기 제1 인덕티브 코일 및 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 상부에 공급되며, 상기 제1 인덕티브 코일 및 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 하부는 접지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.Power from the RF power supply unit is supplied to an upper portion of the first inductive coil and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, and the lower portion of the first inductive coil and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil. The plasma reactor having a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, characterized in that configured to be grounded. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 다중 인덕티브 코일군은 상기 제1 인덕티브 코일의 상방으로 일정간격 떨어지며, 상기 제1 인덕티브 코일과 동일한 형상을 가지는 제2 인덕티브 코일을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.The multiple inductive coil group is spaced apart at a predetermined interval above the first inductive coil, and further comprises a second inductive coil having a same shape as the first inductive coil, the cone-shaped three-dimensional helix Plasma reactor having an inductive coil. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 RF 전원공급부에 의한 전원은 상기 제1 인덕티브 코일, 상기 제2 인덕티브 코일 및 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 상부에 공급되며, 상 기 제1 인덕티브 코일, 상기 제2 인덕티브 코일 및 상기 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일의 하부는 접지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.Power supplied by the RF power supply unit is supplied to an upper portion of the first inductive coil, the second inductive coil, and the cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, and the first inductive coil and the second inductor. Plasma reactor having a three-dimensional helix inductive coil of the cone-shaped, characterized in that the lower portion of the three-dimensional helix inductive coil and the conductive coil. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 제1 인덕티브 코일 및 상기 3차원 헬릭스 인덕티브 코일에 의해 생성된 자기장의 방향은 모두 같은 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.The plasma reactor according to claim 1, wherein the direction of the magnetic field generated by the first inductive coil and the three-dimensional helix inductive coil is the same. 제8항 또는 제9항에 있어서,10. The method according to claim 8 or 9, 상기 제1 인덕티브 코일, 상기 제2 인덕티브 코일 및 상기 3차원 헬릭스 인덕티브 코일에 의해 생성된 자기장의 방향은 모두 같은 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.And the direction of the magnetic field generated by the first inductive coil, the second inductive coil, and the three-dimensional helix inductive coil are all the same. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하부 전원공급부는 단일 주파수를 갖는 하나의 전원공급유닛이거나 또는 서로 다른 주파수를 갖는 복수개의 전원공급유닛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘 형상의 3차원 헬릭스 인덕티브 코일을 가지는 플라즈마 반응장치.The lower power supply unit is a plasma reactor having a cone-shaped three-dimensional helix inductive coil, characterized in that it is composed of a single power supply unit having a single frequency or a plurality of power supply units having different frequencies.
KR1020080116654A 2008-11-24 2008-11-24 Plasma reaction apparatus having corn type 3 dimensional helix inductive coil KR101013729B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080116654A KR101013729B1 (en) 2008-11-24 2008-11-24 Plasma reaction apparatus having corn type 3 dimensional helix inductive coil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080116654A KR101013729B1 (en) 2008-11-24 2008-11-24 Plasma reaction apparatus having corn type 3 dimensional helix inductive coil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100058009A KR20100058009A (en) 2010-06-03
KR101013729B1 true KR101013729B1 (en) 2011-02-14

Family

ID=42359712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080116654A KR101013729B1 (en) 2008-11-24 2008-11-24 Plasma reaction apparatus having corn type 3 dimensional helix inductive coil

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101013729B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102129765B1 (en) * 2018-09-21 2020-07-06 세메스 주식회사 Substrate treating apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100561848B1 (en) 2003-11-04 2006-03-16 삼성전자주식회사 Helical resonator type plasma processing apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100561848B1 (en) 2003-11-04 2006-03-16 삼성전자주식회사 Helical resonator type plasma processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100058009A (en) 2010-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10276348B2 (en) Methods and apparatus for a hybrid capacitively-coupled and an inductively-coupled plasma processing system
KR100486712B1 (en) Inductively coupled plasma generating apparatus with double layer coil antenna
KR100774521B1 (en) Plasma reactor having multiple antenna structure
US7871490B2 (en) Inductively coupled plasma generation system with a parallel antenna array having evenly distributed power input and ground nodes and improved field distribution
US7426900B2 (en) Integrated electrostatic inductive coupling for plasma processing
US20060175016A1 (en) Plasma processing apparatus
JP3903034B2 (en) Inductively coupled plasma generator with serpentine coil antenna
US20100101727A1 (en) Capacitively coupled remote plasma source with large operating pressure range
KR20000077195A (en) Piasma processing method and apparatus
EP0507885A1 (en) A low frequency inductive rf plasma reactor
KR101328520B1 (en) Plasma apparatus
JP2002516030A (en) Thin film electrostatic shield for induction plasma processing
KR19990037411A (en) Semiconductor plasma processing apparatus
KR100806522B1 (en) Inductively coupled plasma reactor
US20040182319A1 (en) Inductively coupled plasma generation system with a parallel antenna array having evenly distributed power input and ground nodes
KR20110032374A (en) Plasma reactor having multi-plasma area
KR101013729B1 (en) Plasma reaction apparatus having corn type 3 dimensional helix inductive coil
CN110770880B (en) Plasma processing apparatus
KR20090076159A (en) Inductively coupled plasma reactor having multi rf antenna
WO2003079740A1 (en) Plasma device
US11043362B2 (en) Plasma processing apparatuses including multiple electron sources
KR20040021809A (en) Inductively coupled plasma generating apparatus having antenna with different cross sections
KR102584240B1 (en) Plasma generator using ferrite shield for focused inductive coupled plasma
KR101281191B1 (en) Inductively coupled plasma reactor capable
KR20120097051A (en) Inductively coupled plasma antenna and plasma processing apparatus using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140102

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee