KR101020075B1 - Inductively coupled plasma reactor - Google Patents

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Abstract

본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 유전체 윈도우를 갖는 플라즈마 반응기 몸체, 상기 유전체 윈도우를 통하여 상기 플라즈마 반응기의 내부로 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 제공하는 무선 주파수 안테나 및, 상기 유전체 윈도우의 내부에 설치되어 상기 유전체 윈도우를 가열하기 위한 저항 가열기를 포함한다. 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 유전체 윈도우를 이중 평판 구조를 갖도록 하여 공정 설비의 유지 보수율을 높일 수 있으며, 이중 평판 구조를 갖는 유전체 윈도우의 사이에 저항 가열기를 설치하여 유전체 윈도우의 완전한 세정을 가능하게 하여 공정 수율을 높일 수 있다.The inductively coupled plasma reactor of the present invention includes a plasma reactor body having a dielectric window, a radio frequency antenna for providing induced electromotive force for plasma generation into the plasma reactor through the dielectric window, and installed inside the dielectric window. And a resistive heater for heating the dielectric window. The inductively coupled plasma reactor of the present invention can increase the maintenance rate of the process equipment by making the dielectric window have a double plate structure, and enable the complete cleaning of the dielectric window by installing a resistance heater between the dielectric window having the double plate structure. Process yield can be increased.

플라즈마, 유도 결합, 플라즈마 반응기 Plasma, inductively coupled, plasma reactor

Description

유도 결합 플라즈마 반응기{INDUCTIVELY COUPLED PLASMA REACTOR}Inductively Coupled Plasma Reactor {INDUCTIVELY COUPLED PLASMA REACTOR}

본 발명은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 유지 보수성이 높은 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 high maintainability.

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.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.

용량 결합 플라즈마 소스는 정확한 용량 결합 조절과 이온 조절 능력이 높아서 타 플라즈마 소스에 비하여 공정 생산력이 높다는 장점을 갖는다. 반면, 무선 주파수 전원의 에너지가 거의 배타적으로 용량 결합을 통하여 플라즈마에 연결되기 때문에 플라즈마 이온 밀도는 용량 결합된 무선 주파수 전력의 증가 또는 감소에 의해서만 증가 또는 감소될 수 있다. 그러나 무선 주파수 전력의 증가는 이온 충격 에너지를 증가시킨다. 결과적으로 이온 충격에 의한 손상을 방지하기 위해서는 공급되는 무선 주파수 전력의 한계성을 갖게 된다.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. On the other hand, since the energy of the radio frequency power supply is almost exclusively connected to the plasma through capacitive coupling, the plasma ion density can only be increased or decreased by increasing or decreasing the capacitively coupled radio frequency power. However, increasing radio frequency power increases ion bombardment energy. As a result, in order to prevent damage caused by ion bombardment, there is a limit of radio frequency power supplied.

유도 결합 플라즈마 소스는 무선 주파수 전원의 증가에 따라 이온 밀도를 쉽게 증가시킬 수 있으며 이에 따른 이온 충격은 상대적으로 낮아서 고밀도 플라즈마를 얻기에 적합한 것으로 알려져 있다. 그럼으로 유도 결합 플라즈마 소스는 고밀도의 플라즈마를 얻기 위하여 일반적으로 사용되고 있다. 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.It is known that an inductively coupled plasma source can easily increase the ion density with the increase of radio frequency power supply, and thus the ion bombardment is relatively low and suitable for obtaining a high density plasma. Therefore, inductively coupled plasma sources are commonly used to obtain high density plasma. 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 나선 타입 안테나(spiral type antenna) 또는 실린더 타입 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.Radio frequency antennas are generally used as spiral type antennas or cylinder type antennas. 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.

한편, 플라즈마 반응기의 내부는 기판 처리 공정 과정에서 반응기 내부가 오염되며 유전체 윈도우의 경우에도 오염 물질이 증착되거나 손상되게 된다. 반응기 내부의 오염은 주기적인 세정 공정을 통하여 세척되며 더 이상 사이용이 어려운 정도로 손상된 유전체 윈도우는 교체되어야 한다. 이러한 유전체 윈도우의 교체는 생산비 증가를 가져오는 하나의 원인이 된다. 또한 세정 과정에서 유전체 윈도우에 증착된 오염물의 완전한 세정이 요구된다. 불완전한 세정은 후속되는 공정에서 피처리 기판의 오염을 유발할 수 있어서 수율 저하의 원인된다.On the other hand, the inside of the plasma reactor is contaminated inside the reactor during the substrate processing process, and even in the case of the dielectric window contaminants are deposited or damaged. Contamination inside the reactor is cleaned through a periodic cleaning process and damaged dielectric windows must be replaced to a degree that is no longer useful. This replacement of the dielectric window is one cause of the increased production cost. There is also a need for complete cleaning of contaminants deposited on dielectric windows during the cleaning process. Incomplete cleaning may cause contamination of the substrate to be processed in a subsequent process, resulting in lower yield.

본 발명의 목적은 무선 주파수 안테나를 구비하는 유도 결합 플라즈마 반응기의 유지 보수율을 높일 수 있고 유전체 윈도우의 완전한 세정을 가능하게 하여 공정 수율을 높일 수 있는 보다 향상된 유도 결합 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an improved inductively coupled plasma reactor capable of increasing the maintenance rate of an inductively coupled plasma reactor having a radio frequency antenna and enabling the complete cleaning of the dielectric window to increase the process yield.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는: 유전체 윈도우를 갖는 플라즈마 반응기 몸체; 상기 유전체 윈도우를 통하여 상기 플라즈마 반응기의 내부로 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 제공하는 무선 주파수 안테나; 및 상기 유전체 윈도우의 내부에 설치되어 상기 유전체 윈도우를 가열하기 위한 저항 가열기를 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to an inductively coupled plasma reactor. An inductively coupled plasma reactor of the present invention comprises: a plasma reactor body having a dielectric window; A radio frequency antenna providing induced electromotive force for plasma generation through the dielectric window into the plasma reactor; And a resistance heater installed inside the dielectric window to heat the dielectric window.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 복수개의 가스 분사홀을 구비하고, 상기 복수개의 가스 분사홀을 통하여 상기 플라즈마 반응기 몸체의 내부로 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함한다.In one embodiment, the dielectric window includes a plurality of gas injection holes, and includes a gas supply unit for supplying a process gas into the plasma reactor body through the plurality of gas injection holes.

일 실시예에 있어서, 자속 출입구가 상기 플라즈마 반응기 몸체의 내부를 향하도록 상기 무선 주파수 안테나를 따라서 덮는 마그네틱 코어 커버를 포함한다.In one embodiment, a magnetic core cover is disposed along the radio frequency antenna such that the magnetic flux entrance and exit faces the interior of the plasma reactor body.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 상기 플라즈마 반응기 몸체의 천정을 형성하는 평판형 또는 돔형의 구조를 갖는다.In one embodiment, the dielectric window has a flat or domed structure that forms the ceiling of the plasma reactor body.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 상기 플라즈마 반응기 몸체의 측벽을 형성하는 실린더형의 구조를 갖는다.In one embodiment, the dielectric window has a cylindrical structure that forms sidewalls of the plasma reactor body.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 상기 플라즈마 반응기의 천정을 형성하는 평판형 또는 돔형의 구조와 상기 플라즈마 반응기의 측벽을 형성하는 실린더형 구조를 갖는다.In one embodiment, the dielectric window has a planar or domed structure that forms the ceiling of the plasma reactor and a cylindrical structure that forms the sidewalls of the plasma reactor.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 상기 플라즈마 반응기의 내부와 접하는 제1 유전체 부재와 상기 저항 가열기를 사이에 두고 상기 제1 유전체 부재에 접하는 제2 유전체 부재를 포함한다.In one embodiment, the dielectric window includes a first dielectric member in contact with the interior of the plasma reactor and a second dielectric member in contact with the first dielectric member with the resistance heater interposed therebetween.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 반응기 몸체의 내부에서 피처리 기판을 지지하는 기판 지지대를 포함한다.In one embodiment, a substrate support for supporting a substrate to be processed in the plasma reactor body.

일 실시예에 있어서, 상기 기판 지지대는 히터를 포함한다.In one embodiment, the substrate support comprises a heater.

일 실시예에 있어서, 상기 기판 지지대는 정전척을 포함한다.In one embodiment, the substrate support comprises an electrostatic chuck.

일 실시예에 있어서, 상기 기판 지지대는 하나 바이어스 전원 공급원에 의해 단일 바이어스 되거나, 서로 다른 주파수를 공급하는 둘 이상의 바이어전원 공급원에 의해 다중 바이어스된다.In one embodiment, the substrate support is single biased by one bias power source or multiple biased by two or more via power sources that supply different frequencies.

본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기에 의하면, 유전체 윈도우를 이중 평판 구조를 갖도록 하여 공정 설비의 유지 보수율을 높일 수 있으며, 이중 평판 구조를 갖는 유전체 윈도우의 사이에 저항 가열기를 설치하여 유전체 윈도우의 완전한 세정을 가능하게 하여 공정 수율을 높일 수 있다.According to the inductively coupled plasma reactor of the present invention, it is possible to increase the maintenance rate of the process equipment by making the dielectric window have a double plate structure, and to completely clean the dielectric window by installing a resistance heater between the dielectric window having the double plate structure. It is possible to increase the process yield.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보 다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This example is provided to those skilled in the art to more fully describe the present invention. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 2는 도 1의 유도 결합 플라즈마 반응기의 상부를 확대하여 보여주는 도면이다.1 is a cross-sectional view of an inductively coupled plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of an upper portion of the inductively coupled plasma reactor of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기(10)는 기판 지지대(12)가 내부에 구비된 반응기 몸체(11)를 구비한다. 반응기 몸체(11)의 상부에는 반응기 몸체(11)의 천정을 형성하는 유전체 윈도우(30)가 구비된다. 유전체 윈도우(30)의 상부에는 무선 주파수 안테나(40)와 그 위로 가스 공급부(20)가 구성된다.1 and 2, the inductively coupled plasma reactor 10 of the present invention includes a reactor body 11 having a substrate support 12 therein. The upper portion of the reactor body 11 is provided with a dielectric window 30 forming the ceiling of the reactor body (11). Above the dielectric window 30 is a radio frequency antenna 40 and a gas supply 20 thereon.

무선 주파수 안테나(40)는 임피던스 정합기(52)를 통하여 무선 주파수를 공급하는 전원 공급원(50)에 전기적으로 연결된다. 무선 주파수 안테나(40)는 다양한 설치 구조를 가질 수 있는데 예를 들어, 평판 나선형 구조를 갖거나 또는 적층된 이중 나선 구조를 가질 수 있다. 또는 무선 주파수 안테나(40)는 중심부와 외곽이 별개로 구성된 이중 안테나 구조를 취할 수도 있으며 이러한 구조에서 동일한 무선 주파수가 각기 공급될 수 있으나 중심부와 외곽에 별도의 서로 다른 무선 주파수가 인가될 수도 있다.The radio frequency antenna 40 is electrically connected to a power source 50 for supplying radio frequencies through an impedance matcher 52. The radio frequency antenna 40 may have a variety of mounting structures, for example, a flat spiral structure or a stacked double helix structure. Alternatively, the radio frequency antenna 40 may take a dual antenna structure configured separately from the center and the outside, and in this structure, the same radio frequency may be supplied to each other, but separate different radio frequencies may be applied to the center and the outside.

무선 주파수 안테나(40)로부터 유도되는 자기장이 반응기 몸체(11)의 내부로 균일하게 입사되도록 하기 위하여 무선 주파수 안테나(40)는 마그네틱 코어 커버(42)에 의해서 덮여질 수 있다. 마그네틱 코어 커버(42)는 자속 출입구가 반응기 몸체(11)의 내부를 향하도록 하여 무선 주파수 안테나(40)를 따라 덮는다. 마그네틱 코어 커버(42)는 그 단면 구조가 말굽 구조를 갖는 복수개의 코어 조각들로 구성될 수 있으며, 복수개의 코어 조각들의 접합면은 비자성 물질층이 별도로 삽입될 수 있다.The radio frequency antenna 40 may be covered by the magnetic core cover 42 so that the magnetic field induced from the radio frequency antenna 40 is uniformly incident into the reactor body 11. The magnetic core cover 42 covers the radio frequency antenna 40 with the magnetic flux entrance facing the interior of the reactor body 11. The magnetic core cover 42 may be composed of a plurality of core pieces whose cross-sectional structure has a horseshoe structure, and a nonmagnetic material layer may be separately inserted in the joint surface of the plurality of core pieces.

유전체 윈도우(30)는 내부에 저항 가열기(32)를 구비하며, 저항 가열기(32)는 히터 전원(54)에 전기적으로 연결된다. 유전체 윈도우(30)는 반응기의 내부에 접하는 제1 유전체 부재(34)와 저항 가열기(32)를 사이에 두고 제1 유전체 부재(34)에 접하는 제2 유전체 부재(36)로 구성된다. 저항 가열기는 선형으로 구성되어 제1 유전체 부재(34)와 제2 유전체 부재(36)가 접하는 면(제1 유전체 부재(32)의 상면과 제2 유전체 부재(36)의 하면)에 구비된 매설홈에 매설된다. 제1 및 제2 유전체 부재(34, 36)는 평판 구조를 갖고, 다수개의 가스 분사홀(38)이 형성되어 있다. 다수개의 가스 분사홀(38)은 가스 주입로(44)를 통하여 가스 공급부(20)에 구성된 다수개의 가스 분사구(26)에 각기 대응하여 연결된다.The dielectric window 30 has a resistance heater 32 therein, which is electrically connected to the heater power source 54. The dielectric window 30 is composed of a first dielectric member 34 in contact with the interior of the reactor and a second dielectric member 36 in contact with the first dielectric member 34 with the resistance heater 32 interposed therebetween. The resistance heater has a linear structure and is embedded in the surface where the first dielectric member 34 and the second dielectric member 36 are in contact with each other (upper surface of the first dielectric member 32 and lower surface of the second dielectric member 36). Buried in the home. The first and second dielectric members 34 and 36 have a flat plate structure, and a plurality of gas injection holes 38 are formed. The plurality of gas injection holes 38 are respectively connected to the plurality of gas injection holes 26 formed in the gas supply unit 20 through the gas injection passage 44.

가스 공급부(20)는 공정 가스를 공급하는 가스 공급원(미도시)에 연결되는 가스 입구(22)와 내부에서 가스를 고르게 분배하는 하나 이상의 가스 분배판(24)을 구비한다. 가스 공급부(20)에 구비되는 가스 분사구(26)는 가스 주입로(44)를 통하여 유전체 윈도우(30)에 구성된 다수개의 가스 분사홀(38)에 각기 대응하여 연결된다. 가스 주입로(44)는 유전체 물질을 사용하여 하나의 몸체로 구성될 수 있으며, 냉각 채널(46)이 구성될 수 있다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 유 전체 윈도우(30)와 가스 공급부(20) 그리고 반응기 몸체(11)는 각기 조립 구조에서 진공 절연을 위하여 적절한 부분에 진공 오링이 구성된다.The gas supply unit 20 includes a gas inlet 22 connected to a gas supply source (not shown) for supplying a process gas and one or more gas distribution plates 24 for evenly distributing gas therein. The gas injection holes 26 provided in the gas supply part 20 are respectively connected to the plurality of gas injection holes 38 formed in the dielectric window 30 through the gas injection path 44. The gas injection path 44 may be composed of one body using a dielectric material, and the cooling channel 46 may be configured. Although not shown in detail in the drawings, the dielectric window 30, the gas supply unit 20, and the reactor body 11 have vacuum o-rings formed at appropriate portions for vacuum insulation in the assembled structure.

반응기 몸체(11)의 내부에는 피처리 기판이 놓이기 위한 기판 지지대(12)가 구성된다. 기판 지지대(12)는 서로 다른 주파수를 공급하는 둘 이상의 전원 공급원(57, 56)에 의해 다중으로 바이어스 된다. 또는 하나의 전원 공급원에 의해 단일 바이어스 될 수도 있으며, 바이어스 공급 없이 제로포텐셜을 가질 수도 있다. 기판 지지대(12)는 피처리 기판(14)을 고정하기 위한 정전 척을 구비할 수 있다. 또한 기판 지지대(12)는 피처리 기판(14)을 가열하기 위한 히터를 구비할 수도 있다. 피처리 기판(14)은 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판 또는 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 제조를 위한 유리 기판이다.Inside the reactor body 11 a substrate support 12 is arranged for placing a substrate to be processed. The substrate support 12 is multiplely biased by two or more power sources 57 and 56 that supply different frequencies. Alternatively, it may be single biased by one power supply, or may have zero potential without bias supply. The substrate support 12 may be provided with an electrostatic chuck for fixing the substrate 14 to be processed. In addition, the substrate support 12 may be provided with a heater for heating the substrate 14 to be processed. The substrate 14 to be processed is, for example, a silicon wafer substrate for producing a semiconductor device or a glass substrate for producing a liquid crystal display or a plasma display.

기판 지지대(12)로 피처리 기판(14)이 로딩된 후 가스 공급부(20)를 통하여 반응기 몸체(11)의 내부로 공정 가스가 공급되면서 전원 공급원(50)으로부터 임피던스 정합기(52)를 통하여 무선 주파수 안테나(40)로 무선 주파수가 공급되면 반응기 몸체(11)의 내부에 플라즈마가 발생된다. 무선 주파수 안테나(40)는 마그네틱 코어 커버(42)에 의해 덮여있어서 반응기 몸체(11)의 내부로 균일한 에너지가 전달되어 균일한 플라즈마가 형성되어 피처리 기판(14)에 대한 균일한 처리가 이루어진다.After the substrate 14 is loaded onto the substrate support 12, the process gas is supplied into the reactor body 11 through the gas supply 20, and then through the impedance matcher 52 from the power supply 50. When the radio frequency is supplied to the radio frequency antenna 40, plasma is generated in the reactor body 11. The radio frequency antenna 40 is covered by the magnetic core cover 42 so that uniform energy is transferred to the inside of the reactor body 11 to form a uniform plasma to uniformly process the substrate 14. .

기판 처리 과정에서 생성된 오염물은 반응기 몸체(11)의 내부와 유전체 윈도우(30)에 증착된다. 이때, 오염되거나 손상이 발생되는 부분은 유전체 윈도우(30) 에서 특히 반응기 몸체(11)의 내부에 접하는 제1 유전체 부재(34)이다. 그럼으로 필요한 경우 제1 유전체 부재(34)만을 분리하여 교체하면 된다. 또한, 반응기 몸체(11)의 내부를 세정하는 공정에서 유전체 윈도우(30)에 매설된 저항 가열기(32)를 동작 시켜서 유전체 윈도우(30)를 가열하는 경우 보다 완전한 세정이 가능하기 때문에 유지 보수성이 높다.Contaminants generated during substrate processing are deposited inside the reactor body 11 and in the dielectric window 30. At this time, the contaminated or damaged part is the first dielectric member 34 in contact with the inside of the reactor body 11 in the dielectric window 30. Therefore, if necessary, only the first dielectric member 34 may be removed and replaced. In addition, when the dielectric window 30 is heated by operating the resistance heater 32 embedded in the dielectric window 30 in the process of cleaning the inside of the reactor body 11, the maintenance is high because maintenance is possible. .

상술한 실시예에서는 유전체 윈도우(30)의 구조가 반응기 몸체(11)의 천정에 평판 구조로 설치된 예를 설명하였다. 그러나 유전체 윈도우(30)는 평판형 구조뿐만 아니라 돔형 구조로 실시될 수도 있다. 또한, 반응기 몸체(11)의 측벽의 일부를 구성하고 무선 주파수 안테나가 측벽에 실린더형으로 구성하는 것도 가능하다. 또는 천정과 측벽에 모두 설치되는 구조로 변형 실시하는 것도 가능하다.In the above-described embodiment, an example in which the structure of the dielectric window 30 is installed in the ceiling of the reactor body 11 has been described. However, the dielectric window 30 may be implemented in a domed structure as well as a flat structure. It is also possible to form part of the side wall of the reactor body 11 and the radio frequency antenna to be cylindrical on the side wall. Alternatively, the structure may be modified to be installed on both the ceiling and the sidewalls.

이상에서 설명된 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기의 실시예는 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 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments of the inductively coupled plasma reactor of the present invention described above are merely illustrative, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications and equivalent other embodiments. You will know. Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 반도체 집적 회로의 제조, 평판 디 스플레이 제조, 태양전지의 제조와 같은 다양한 박막 형성을 위한 기판 처리 공정에 매우 유용하게 이용될 수 있다.The inductively coupled plasma reactor of the present invention can be very useful for substrate processing processes for forming various thin films, such as fabrication of semiconductor integrated circuits, fabrication of flat panel displays, and fabrication of solar cells.

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

도 2는 도 1의 유도 결합 플라즈마 반응기의 상부를 확대하여 보여주는 도면이다.FIG. 2 is an enlarged view of the top of the inductively coupled plasma reactor of FIG. 1. FIG.

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

10: 유도 결합 플라즈마 반응기 11: 반응기 몸체10: inductively coupled plasma reactor 11: reactor body

12: 기판 지지대 14: 피처리 기판12: substrate support 14: substrate to be processed

16: 가스 출구 20: 가스 공급부16: gas outlet 20: gas supply

22: 가스 입구 24: 가스 분배판22 gas inlet 24 gas distribution plate

26: 가스 분사구 30: 유전체 윈도우26 gas nozzle 30 dielectric window

32: 가열 저항기 34: 제1 유전체 부재32: heating resistor 34: first dielectric member

36: 제2 유전체 부재 38: 가스 분사홀36: second dielectric member 38: gas injection hole

40: 무선 주파수 안테나 42: 마그네틱 코어 커버40: radio frequency antenna 42: magnetic core cover

44: 가스 주입로 46: 냉각 채널44: gas injection furnace 46: cooling channel

50: 전원 공급원 52: 임피던스 정합기50: power source 52: impedance matcher

54: 히터 전원54: heater power

Claims (11)

플라즈마 반응기 몸체;A plasma reactor body; 선형으로 구성된 저항 가열기;Linear resistance heaters; 상기 저항 가열기를 사이에 두고 접합되는 제1 유전체 부재와 제2 유전체부재를 갖고, 상기 저항 가열기 사이로 형성된 복수개의 가스 분사홀을 구비하여 상기 플라즈마 반응기 몸체에 설치되는 유전체 윈도우;A dielectric window having a first dielectric member and a second dielectric member joined between the resistance heaters and having a plurality of gas injection holes formed between the resistance heaters and installed in the plasma reactor body; 상기 유전체 윈도우를 통하여 상기 플라즈마 반응기 내부로 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 제공하는 무선 주파수 안테나; 및A radio frequency antenna providing induced electromotive force for plasma generation through the dielectric window into the plasma reactor; And 상기 유전체 윈도우에 설치된 복수개의 가스 분사홀을 통하여 상기 플라즈마 반응기 몸체의 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.And a gas supply unit supplying a process gas into the plasma reactor body through a plurality of gas injection holes provided in the dielectric window. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 자속 출입구가 상기 플라즈마 반응기 몸체의 내부를 향하도록 상기 무선 주파수 안테나를 따라서 덮는 마그네틱 코어 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.An inductively coupled plasma reactor comprising a magnetic core cover covering the radio frequency antenna such that a magnetic flux entrance and exit faces the interior of the plasma reactor body. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전체 윈도우는 상기 플라즈마 반응기 몸체의 천정을 형성하는 평판형 또는 돔형의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.The dielectric window has an inductively coupled plasma reactor, characterized in that it has a flat plate or dome structure forming a ceiling of the plasma reactor body. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전체 윈도우는 상기 플라즈마 반응기 몸체의 측벽을 형성하는 실린더형의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.And the dielectric window has a cylindrical structure forming sidewalls of the plasma reactor body. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전체 윈도우는 상기 플라즈마 반응기의 천정을 형성하는 평판형 또는 돔형의 구조와 상기 플라즈마 반응기의 측벽을 형성하는 실린더형 구조를 갖는 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.And the dielectric window has a plate-like or dome-shaped structure that forms a ceiling of the plasma reactor and a cylindrical structure that forms sidewalls of the plasma reactor. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플라즈마 반응기 몸체의 내부에서 피처리 기판을 지지하는 기판 지지대 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.And a substrate support for supporting the substrate to be processed in the plasma reactor body. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 기판 지지대는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.Inductively coupled plasma reactor, characterized in that the substrate support comprises a heater. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 기판 지지대는 정전척을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.And the substrate support comprises an electrostatic chuck. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 기판 지지대는 하나의 바이어스 전원 공급원에 의해 단일 바이어스 되거나, 서로 다른 주파수를 공급하는 둘 이상의 바이어스 전원 공급원에 의해 다중 바이어스 되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.Wherein the substrate support is single biased by one bias power source or multiple biased by two or more bias power sources that supply different frequencies.
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