KR101048245B1 - 유도 결합 코일 및 이를 이용한 유도 결합 플라즈마 장치 - Google Patents

Abstract

유도 결합 코일 또는 이를 이용한 유도 결합 플라즈마 장치는 내부 코일과 외부 코일을 구비한다. 내부 코일과 외부 코일은 서로 독립되고 동축으로 배치된다. 내부 코일은 다수개의 동일한 구조를 가진 서로 함유한 독립된 내부 서브 코일을 포함하고, 다수개의 독립된 내부 서브 코일은 축에 대해 대칭으로 배치된다. 외부 코일은 다수개의 동일한 구조를 가진 서로 함유한 독립된 외부 서브 코일로 이루어지고, 다수개의 서로 독립한 외부 서브 코일은 축에 대해 독립적으로 배열된다. 유도 결합 코일은 유도 결합 플라즈마 장치의 반응 챔버에 위치하고 RF 파워와 연결된다. 이는 반응챔버 내 칩 상에 플라즈마 분포를 균일하게 하여 웨이퍼 표면에 화학 반응 속도차가 작게 하고 식각된 칩의 품질을 향상시킨다. 이는 반도체 칩 프로세스 장치와 다른 장치에 적용될 수 있다.

Description

유도 결합 코일 및 이를 이용한 유도 결합 플라즈마 장치{INDUCTIVE COUPLED COIL AND INDUCTIVE COUPLED PLASMA DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 반도체 웨이퍼 가공 장치용 부재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유도 결합 코일 및 그 유도 결합 코일을 채용하는 유도 결합 플라즈마 장치에 관한 것이다.

현재 전자 기술의 고속 발전에 따라 사람들의 집적회로의 집적도에 대한 요구가 날로 높아지고 있으며, 이는 집적회로를 생산하는 기업이 계속적으로 반도체 웨이퍼의 가공능력을 향상시키도록 요구하고 있다. 플라즈마 장치는 IC(집적회로) 또는 MEMS(미세전자기계시스템) 소자의 제조공정 중 광범위하게 응용되고 있다. 그 중 ICP(유도결합플라즈마장치)가 식각 등 공정에 광범위하게 응용된다. 저압에서 반응기체는 무선 주파수 파워의 여기하에 생성된 전리로 플라즈마를 형성하고, 플라즈마에는 다량의 전자, 이온, 여기 상태의 원자, 분자 및 자유 래디컬 등의 활성 입자를 포함하는데, 이러한 활성 반응기 집단과 식각 물질의 표면에서 각종 물리 및 화학반응이 발생하고 휘발성 생성물이 형성됨으로써 재료 표면 성질에 변화가 발생한다.

도 1이 도시한 유도 결합 플라즈마 장치는 현재 반도체 식각 장비 중 대다수 가 채용하는 구조이다. 반도체 가공 공정 중 유전 윈도우(1) 중앙의 진입구(2)로부터 반응 챔버(3)에 들어간 공정기체는 상방의 유도 결합 코일(4)에 의해 전리되어 플라즈마를 형성하고, 생성된 플라즈마는 웨이퍼(5) 표면의 재질을 식각한다. 시스템의 분자펌프는 배기구(6)로부터 반응 챔버(3)의 기체를 추출하여 배출한다. 이 과정에서 기체를 전리시켜 플라즈마를 생성하는 무선 주파수 파워는 유도 결합 코일(4)로부터 나온다. 현재 유도 결합 코일(4) 상에 가해지는 여기방식은 13.56MHz 주파수를 가하여, 유도 결합 코일(4) 내 무선 주파수 전류로부터 생성되는 변화하는 자기장이 존재하도록 하여, 패러데이의 전자기유도법칙에 따라 상기 변화하는 자기장은 전기장을 유도하고 이에 따라 반응 챔버(3) 내 반응기체를 전리시켜 플라즈마로 생성한다. 여기된 플라즈마는 챔버 내 부재와 상호작용하여 부재에 대해 식각 또는 부재 상부에 물질의 증착을 진행한다. 부재는 일반적으로 원형의 평면 반도체 웨이퍼이다. 배기방식 또는 반응 챔버의 비대칭으로 인해, 통상적으로 반응 챔버 내 입자의 밀도, 온도 및 플럭스의 비대칭이 유발된다. 기체 흐름의 비대칭은 플라즈마 전도율의 비대칭을 유발하며, 플라즈마 전도율의 비대칭은 파워 증착의 불균일을 일으켜 전자 충돌 전리의 불균일을 초래한다. 웨이퍼(5)의 크기가 증가함에 따라 반응 챔버(3)의 부피도 따라서 증가하고, 가장자리 및 중심 플라즈마의 밀도 분포의 불균일성이 뚜렷이 나타남으로써, 현재 대다수의 식각 장비는 모두 식각율의 불균일 문제가 존재하고 이는 반도체 제조공정에 아주 불리한 영향을 조성한다.

식각 물질의 표면 상에 비교적 균일한 식각율을 얻기 위해, 반응 챔버(3) 내 웨이퍼(5) 상방에 비교적 균일한 플라즈마 분포가 필요하고, 이로부터 웨이퍼(5) 상방이 비교적 균일한 플라즈마 분포를 얻음으로써 식각 품질을 향상시킬 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 현재 상용되는 유도 결합 코일(4)의 구조는 평면 나선 구조이고, 그 여기되는 플라즈마는 매우 불균일하다. 상기 유도 결합 코일이 반응 챔버 중앙부에서 여기시키는 전자기장이 비교적 강하므로, 중앙부에서 생성되는 플라즈마의 밀도는 비교적 높아 단지 분산에 의존해서만 주변에 밀도가 낮은 영역을 보완할 수 있다. 이는 기체 압력에 대한 의존성을 너무 증가시켜, 1-10mTorr 에서의 응용만이 최적의 성능을 나타낼 수 있다. 이는 공정의 조절 가능한 윈도우 를 매우 감소시켜 반도체 공정에 대해 큰 제약을 형성한다. 플라즈마의 밀도분포가 불균일한 경우, 웨이퍼 상의 식각 깊이 또는 재질의 웨이퍼 상의 증착 두께는 모두 불균일하므로 소자의 불량을 증가시킨다. 특히 웨이퍼의 크기가 100mm 에서 300mm로 증가하는 경우 반응 챔버의 부피도 따라 증가하므로, 분산에만 의존하여 플라즈마의 밀도를 균일하게 하는 것은 이미 매우 비현실적인 것이 되어 버렸다.

또한 웨이퍼의 직경이 300mm에 도달하는 경우 상응하게 유도 결합 코일의 크기를 증가시킬 필요가 있으며, 웨이퍼를 가공하는 플라즈마 챔버도 증가하도록 유전 윈도우(1)의 두께는 반드시 상응하게 증가해야 한다. 그렇지 않으면, 유전 윈도우(1)는 챔버 외부의 대기압과 챔버 내부의 진공 사이의 압력차를 견딜 수 없게 된다. 이렇게 두꺼운 유전 윈도우(1)는 에너지의 결합 효율을 떨어뜨릴 수 있는데, 이는 전자 주파수 필드가 두꺼운 유전 윈도우(1)를 통과한 후 충분하지 않은 플럭스 밀도로 플라즈마를 여기하기 때문이다. 그러나 이 때 이런 종류의 전통적 나선 형 유도 결합 코일이 직면하는 문제는 불균일한 플라즈마 밀도를 생성한다는 것이다. 이런 종류의 전통적인 유도 결합 코일의 길이는 웨이퍼 반지름의 증가에 따라 현저하게 증가하기 때문에, 무선 주파수 여기원의 8분의 1 파장에 근접하거나 이를 초과하게 된다. 이런 유도 결합 코일 상의 전송선 효과는 아주 뚜렷하게 나타날 수 있고, 유도 결합 코일 상에 현저한 전류 및 전압 변화가 존재함으로써 자기 플럭스 밀도가 플라즈마 중에 현저히 변화하며 이로부터 부재 가공의 불균일이 조성된다. 다른 방면으로 유도 결합 코일의 크기가 증가할 때, 그에 상응하는 유도도 따라 증가한다. 이에 따라 유도 결합 코일의 양단의 전압은 따라서 증가한다. 큰 전압은 유도 결합 코일 및 플라즈마 사이에 정전용량의 결합을 일으키고, 이러한 정전용량의 결합은 이온의 에너지를 증가시켜, 정확히 제어 처리하는 것이 어려워 웨이퍼의 미세 부하 효과를 증가시켜 소자의 품질을 떨어뜨린다. 또한, 비교적 높은 운동 에너지를 가지는 이온은 플라즈마 챔버의 내벽에 충돌하여 입자 오염을 일으킨다. 큰 유도는 또한 불안정한 저항 정합 및 낮은 결합효율을 조성하여 이에 따른 지름 방향의 플라즈마 밀도의 불균일성도 따라 증가하게 된다.

본 발명은 선행기술의 상기 기술문제를 해결하고자 하는 것으로, 유도 결합 코일 및 유도 결합 플라즈마 장치를 제공한다. 본 발명의 핵심으로서 유도 결합 코일에서, 다수의 서브 코일로 내부 코일 및 외부 코일을 구성하고 이와 같이 구성된 내부 코일 및 외부 코일을 유기적으로 결합시킴으로써 플라즈마가 반응챔버의 웨이퍼 상방에 균일하게 분포하게 되어 웨이퍼 표면에서 발생하는 화학반응의 속도 차이가 비교적 작아져 식각 속도율도 규일하게 되고 식각 웨이퍼의 품질도 높아지게 된다.

본 발명의 일 기술방안에 따르면 내부 코일과 외부 코일을 포함하고, 내부 코일과 외부 코일이 서로 독립되며 동축선에 배치된 유도 결합 코일을 제공한다:

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 내부 코일은 다수의 구조가 서로 동일한 내부 독립 서브 코일이 함유되어 이루어지고, 상기 다수 내부 독립 서브 코일은 축선의 중심에 대해 대칭으로 배치되며;

상기 외부 코일은 다수의 구조가 서로 동일한 외부 독립 서브 코일이 함유되어 이루어지고, 상기 다수의 외부 독립 서브 코일은 축선의 중심에 대해 대칭으로 배치되는 유도 결합 코일로서 상기 내부 코일 및 상기 외부 코일 중 어느 하나는 평면 구조, 입체 구조, 평면 구조부와 입체 구조부가 결합된 구조 중 어느 하나이며; 다른 하나는 평면 구조 또는 평면 구조부와 입체 구조부가 결합된 구조인 유도 결합 코일을 제공한다.

상기 내부 코일은 평면 구조 또는 평면과 입체의 조합 구조이며, 상기 외부 코일은 평면 구조 또는 평면과 입체의 조합 구조이고;

또는 상기 내부 코일은 입체구조이고, 상기 외부 코일은 평면 구조 또는 평면과 입체의 조합 구조이며;

또는 상기 내부 코일은 평면 구조 또는 평면과 입체의 조합 구조이고, 상기 외부 코일은 입체 구조이다.

상기 내부 코일 및/또는 외부 코일의 평면부는 나선형이다.

상기 내부 코일이 평면 구조일 때의 상기 내부 독립 서브 코일의 형상은 아르키메데스 나선 또는 인벌루트 나선 또는 볼텍스 나선을 포함하고, 상기 외부 코일이 평면 구조일 때의 상기 외부 독립 서브 코일의 형상은 아르키메데스 나선 또는 인벌루트 나선 또는 볼텍스 나선을 포함한다.

상기 내부 코일이 입체 구조일 때의 상기 내부 독립 서브 코일의 형상은 축선을 따라 나선형으로 상승하고, 상기 외부 코일이 입체 구조일 때의 상기 외부 독립 서브 코일의 형상은 축선을 따라 나선형으로 상승한다.

상기 입체부의 나선은 상승하는 나선의 직경이 동일하거나, 상승하는 나선의 직경이 점차로 감소하거나 증가한다; 상기 나선은 등거리로 상승하거나 부등거리로 상승한다.

상기 내부 코일은 n개의 내부 독립 서브 코일을 포함하고, 상기 n은 2이상의 정수이며, 상기 외부 코일은 m개의 내부 독립 서브 코일을 포함하고, 상기 m은 2이상의 정수이다.

본 발명의 다른 기술방안에 따르면, 반응챔버, 정합기 및 무선 주파수 RF원을 포함하며, 반응챔버 상에 유전 윈도우를 설치하고, 상기 유전 윈도우 상에 유도 결합 코일을 설치하고, 상기 유도 결합 코일이 상기 정합기를 통해 상기 무선 주파수(RF)원과 연결되는, 본 발명의 상기 유도 결합 코일을 응용한 유도 결합 플라즈마 장치를 제공한다.

상기 유도 결합 코일의 내부 코일과 외부 코일은 서로 병렬 연결된 다음 정합기와 연결된다.

상기 유도 결합 코일의 내부 코일 및 외부 코일은 각각 정합기와 연결된다.

상기 내부 코일의 다수개의 내부 독립 서브 코일은 병렬 연결되고, 병렬 연결 후의 입력단은 직렬 연결로 가변 정전 용량을 가지고, 출력단은 접지를 통해 정전용량을 접지한다; 상기 외부 코일의 다수개의 외부 독립 서브 코일은 병렬 연결되고, 병렬 연결 후의 입력단은 직렬연결로 가변 정전용량을 가지며, 출력단은 접지를 통해 정전용량이 접지된다.

상기 내부 코일의 다수개의 내부 독립 서브 코일 및/또는 외부 코일의 다수개의 외부 독립 서브 코일의 출력단은 각각 직렬 연결이 가변 정전용량을 가지고, 그 다음 병렬연결된다; 병렬 연결 후의 출력단은 접지를 통해 정전용량이 접지된다.

상기 본 발명이 제공하는 기술방안으로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 상기 유도 결합 코일 및 유도 결합 플라즈마 장치는 내부 코일 및 외부 코일을 포함하고 내부 코일과 외부 코일이 서로 독립적이고 동축선에 배치됨에 따라 수요에 따라 내부 코일 및 외부 코일의 구조를 활발하게 설계함으로써 요구에 부합하는 전자기장을 획득할 수 있다; 또한 내부 코일 및 외부 코일은 모두 다수개의 구조가 동일한 서로 함유한 독립된 서브 코일로 이루어지고, 각각의 서브 코일이 대칭 병렬 연결되어 유도 결합 코일의 유도를 감소시킴으로써 대면적의 플라즈마를 아주 용이하게 획득할 수 있고 대면적의 공정 중 플라즈마의 균일성을 개선시킨다. 또한, 이러한 유도 결합 코일 구조는 반응 챔버의 전자기장을 대칭 분포시킴으로써 플라즈마의 분포가 중심 및 가장자리에서 더욱 균일하게 된다.

또한 유도 결합 코일의 다수개의 독립 서브 코일 사이에 서로 병렬 연결됨으로써 입력단은 직렬연결로 가변 정전용량을 가진다. 직렬연결된 가변정전용량의 크기를 변화시킴으로써 각 코일의 저항을 변화시킬 수 있지만, 정전용량의 접지는 코일 상의 전류 및 전압의 최대값과 최소값의 위치를 결정함으로써, 각 코일 상의 전류전압은 모두 조절할 수 있는 것이므로, 내, 외 코일 상의 전류비값을 조절함으로써 플라즈마의 밀도 분포를 조절하여 플라즈마의 균일성을 더욱 제어할 수 있다.

본 발명은 주로 반도체 웨이퍼 가공 장치에 사용되고, 또한 기타 설비에 적용된다.

도 1은 선행기술의 유도 결합 플라즈마 장치의 구조의 개략도;

도 2는 선행기술의 유도 결합 플라즈마 구조의 개략도;

도 3은 본 발명의 유도 결합 코일의 구체적 실시예의 평면구조의 개략도;

도 4는 본 발명의 유도 결합 코일의 구체적 실시예의 정면구조의 개략도;

도 5는 본 발명의 유도 결합 코일의 구체적 실시예의 입체구조의 개략도;

도 6은 본 발명의 유도 결합 코일의 구체적 실시예의 입체구조의 개략도;

도 7은 본 발명의 유도 결합 플라즈마 장치의 구체적 실시예의 제1구조의 개략도;

도 8은 본 발명의 유도 결합 플라즈마 장치의 구체적 실시예의 제2구조의 개략도;

도 9은 본 발명의 유도 결합 플라즈마 장치의 구체적 실시예의 제3구조의 개략도.

도 3을 참조하면, 본 발명의 우선 실시예의 유도 결합 코일은 내부 코일(10) 및 외부 코일(11)을 포함한다. 내부 코일(10)과 외부 코일(11)은 서로 독립하고 동축선으로 배치되어 있다.

내부 코일(10)은 다수개의 구조가 서로 동일한 내부 독립 서브 코일이 함유되어 이루어지고, 상기 다수개의 내부 독립 서브 코일은 축선 중심에 대해 대칭으로 배치된다; 외부 코일(11)은 다수개의 구조가 서로 동일한 외부 독립 서브 코일이 함유되어 이루어지고, 상기 다수개의 외부 독립 서브 코일은 축선 중심에 대해 대칭으로 배치된다.

내부 코일(10)은 수요에 따라 입체구조이거나 평면구조가 될 수 있으며, 평면과 입체의 조합 구조도 될 수 있다. 동일하게 외부 코일(11)은 입체구조 또는 평면구조 또는 평면과 입체의 조합구조가 된다.

도 3, 도 4, 도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 동일하지 않은 구체적 실시예를 보이고 있다. 여기서 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6의 유도 결합 코일의 내부 코일(10)은 입체 구조를 채용하고, 축선을 따라 나선이 상승하며, 각 코일의 나선 직경은 서로 동일하다.

동일하게 본 기술영역의 당업자가 이해하는 바와 같이, 상기 축선을 따라 나선으로 상승하는 내부 코일(10)도 나선의 상승에 따라 직경이 감소하거나 증가하는 구조를 채용할 수 있다. 또한, 나선은 등간격으로 상승할 수도 있고, 부등간격으로 상승할 수도 있다.

도 3, 도 4, 도 5 및 도 6이 각각 나타내는 본 발명의 동일하지 않은 실시예의 외부 코일(11)은 평면구조를 채용하고, 각 독립 서브 코일은 축선에 수직한 평면을 따라 사방으로 연장되며, 연장된 선의 형상은 나선이고, 예를 들어 아르키메데스 나선 또는 인벌루트 나선 또는 볼텍스 나선이다.

동일하게 본 기술영역의 당업자가 이해하는 바와 같이, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6이 각각 나타내는 본 발명의 동일하지 않은 실시예의 내부 코일(10)과 외부 코일(11)의 기하학형상의 구조 조합은 도면에 나타난 구조의 조합에 한정되지 않는다. 구체적으로 내부 코일(10)과 외부 코일(11)의 구조 조합은 아래의 어느 하나를 채용하여 실현될 수 있다; 내부 코일(10) 및 외부 코일(11)은 모두 평면 구조이다; 내부 코일(10)은 평면과 입체의 결합 구조이고, 외부 코일(11)은 평면 구조이다; 내부 코일(10)은 평면 구조이고, 외부 코일(11)은 평면과 입체의 결합 구조이다; 내부 코일(10)은 평면과 입체의 결합 구조이고, 외부 코일(11)은 입체 구조이다; 내부 코일(10)은 입체 구조이고, 외부 코일(11)은 평면과 입체의 결합 구조이다; 내부 코일(10)은 평면 구조이고, 외부 코일(11)은 입체 구조이다; 내부 코일(10)은 입체 구조이고, 외부 코일(11)은 평면 구조이다; 내부 코일(10)은 평면과 입체의 결합 구조이고, 외부 코일(11)은 평면과 입체의 결합 구조이다.

도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 내부 코일(10)이든 외부 코일(11)이든 모두 그 독립 서브 코일이 다수 개일 수 있다. 예를 들어 도 3, 도 4, 도 5에 도시된 내부 코일(10)은 두 개의 서브 코일을 포함하고, 외부 코일(11)은 두 개의 서브 코일을 포함한다. 도 6에 도시된 내부 코일(10)은 세 개의 서브 코일을 포함하고, 외부 코일(11)은 세 개의 서브 코일을 포함한다. 내부 코일(10)과 외부 코일(11)이 포함하는 서브 코일의 개수는 이론상 2보다 큰 정수 개일 수 있으며, 단지 포함된 서브 코일이 축선 중심에 대해 대칭으로 배치되면 족하다.

본 발명의 상기 유도 결합 코일을 응용한 유도 결합 플라즈마 장치의 구체적 제1실시예는 도 7에 도시된 바와 같이 반응 챔버(3)를 포함하고 반응 챔버(3) 중 웨이퍼(5)를 놓는 척(9)을 설치하며, 반응 챔버(3)의 상부에 유전 윈도우(1)를 설치하고, 유전 윈도우(1)의 중앙에 유입구(2)를 배치하며, 기체유입장치(8)는 유입구(2)를 통해 공정기체를 반응 챔버(3)로 유입한다.

유전 윈도우(1)의 상부에 유도 결합 코일(4)을 설치하고, 유도 결합 코일(4)의 입력단은 정합기(12)를 통해 RF(무선 주파수)원(7)과 연결되며, 유도 결합 코일(4)의 출력단은 접지를 통해 정전용량(C0)를 접지하고, 반응 챔버(3)에서 유도 전기장을 생성하며, 반응 챔버(3)내로 진입한 기체를 여기시켜 플라즈마로 형성한다. 웨이퍼(5)에 대해 식각 가공을 진행한다.

유도 결합 코일의 내부 코일(10) 및 외부 코일(11)의 다수개의 독립 서브 코일 사이에 서로 병렬연결하고, 다수개의 독립 서브 코일의 입력단은 가변 정전용량(C1)과 직렬연결된다.

직렬연결된 가변 정전용량(C1)의 크기를 변화시킴으로써 각 코일의 저항을 변화시킬 수 있으며, 정전용량(C0)의 접지는 코일 상의 전류 및 전압의 최대치와 최소치 위치를 결정하므로 각 코일상의 전류전압은 모두 조절될 수 있어, 내외 코일 상의 전류비값을 조절함으로써 플라즈마 밀도 분포를 조절하여 플라즈마 균일성을 더욱 잘 제어할 수 있다.

본 발명의 상기 유도 결합 코일을 응용한 유도 결합 플라즈마 장치의 구체적 제2실시예는, 도 8에 도시된 바와 같이 유도 결합 코일의 내부 코일(10)의 다수개의 독립 서브 코일 사이는 서로 병렬연결되고, 입력단에서 가변정전용량(C1)을 직렬연결한 다음 정합기(12)를 통해 RF(무선 주파수)원(7)과 연결된다; 외부 코일(11)의 다수개의 독립 서브 코일 사이를 서로 병렬연결하고, 입력단에서 가변정전용량(11)을 직렬연결한 다음 정합기(12)를 통해 RF(무선 주파수)원(7)과 연결된다.

본 발명의 상기 유도 결합 코일을 응용한 유도 결합 플라즈마 장치의 구체적 제3실시예는, 도 9에 도시된 바와 같이, 유도 결합 코일의 내부 코일(10)의 다수개의 내부 독립 서브 코일 사이를 서로 병렬연결한 다음, 정합기(12)를 통해 RF(무선 주파수)원(7)과 연결한다; 외부 코일(11)의 다수개의 외부 독립 서브 코일 사이는 서로 병렬 연결된 다음, 정합기(12)를 통해 RF(무선 주파수)원(7)과 연결된다.

본 발명의 RF(무선 주파수)원은 한 대 또는 다수 대일 수 있고, 다수개의 독립 서브 코일도 각각 단독으로 정합기(12)를 통해 RF(무선 주파수)원(7)과 연결될 수 있다.

이러한 코일은 내, 외 두 조의 구조는 완전히 대칭된 서브 코일의 병렬연결로, 코일의 유도를 감소시키는 동시에 완전히 대칭된 코일 구조 디자인으로 전자기장이 반응챔버 내부에서 분포가 대칭이 되게 하여, 플라즈마의 분포가 반지름 방향 및 방위각 방향으로도 대칭으로 분포하여 플라즈마의 반응챔버 내 분포의 균일성을 증가시킴으로써 웨이퍼 표면 상의 각 점의 식각율을 서로 더욱 근접하게 할 수 있다. 즉, 웨이퍼의 크기가 증가할수록 상기 기술방안도 웨이퍼 중앙에서 가장자리까지의 식각율 및 균일성을 더욱 잘 제어할 수 있다.

본 발명은 주로 반도체 웨이퍼 가공 장치에 사용되고 기타 설비에 적용될 수 있다.

이상은 본 발명의 가장 바람직한 구체적 실시예일 뿐이며 본 발명의 보호범위는 결코 이에 국한되지 않고, 본 기술분야의 당업자 중 누구라도 본 발명이 개시하는 기술 범위 내에서 쉽게 생각할 수 있는 변화와 대체는 모두 본 발명의 보호범 위 내에 포함되는 것이다.

본 발명의 유도 결합 코일에서, 다수의 서브 코일로 내부 코일 및 외부 코일을 구성하고 이와 같이 구성된 내부 코일 및 외부 코일을 유기적으로 결합시킴으로써 플라즈마가 반응챔버의 웨이퍼 상방에 균일하게 분포하게 되어 웨이퍼 표면에서 발생하는 화학반응의 속도 차이가 비교적 작아져 식각 속도율도 규일하게 되고 식각 웨이퍼의 품질도 높아지게 된다.

Claims (16)

1. 반응 챔버, 정합기 및 RF원을 포함하고, 상기 반응 챔버의 상부에 유전 윈도우가 구비되는 유도 결합 플라즈마 장치로서,

   상기 유전 윈도우 상에 구비되는 유도 결합 코일을 포함하고, 상기 유도 결합 코일은 상기 정합기를 통해 상기 RF 원과 연결되며;

   상기 유도 결합 코일은 서로 독립적이며 서로 동축선으로 배열되는 내부 코일과 외부 코일을 포함하고; 상기 내부 코일은 서로 동일한 구조를 가지는 다수의 내부 독립 서브 코일이 함유되어 이루어지고, 상기 다수의 내부 독립 서브 코일은 상기 유도 결합 코일의 축선에 대해 대칭으로 배치되며; 상기 외부 코일은 서로 동일한 구조를 가지는 다수의 외부 독립 서브 코일이 함유되어 이루어지고, 상기 다수의 외부 독립 서브 코일은 상기 유도 결합 코일의 축선에 대해 대칭으로 배치되며; 상기 내부 코일 및 상기 외부 코일 중 어느 하나는 평면 구조, 입체 구조, 평면 구조 부분과 입체 구조 부분이 결합된 구조 중 어느 하나이고, 다른 하나는 평면 구조 또는 평면 구조 부분과 입체 구조 부분이 결합된 구조이며;

   상기 내부 코일의 다수의 내부 독립 서브 코일의 입력단은 각각 가변정전용량과 연결되고, 그 다음 병렬 연결되거나; 또는

   상기 외부 코일의 다수의 외부 독립 서브 코일의 입력단은 각각 가변정전용량과 연결되고, 그 다음 병렬 연결되거나; 또는

   상기 내부 코일의 다수의 내부 독립 서브 코일 및 상기 외부 코일의 다수의 외부 독립 서브 코일의 입력단은 각각 가변정전용량과 연결되고, 그 다음 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 내부 코일이 평면 구조일 때 상기 내부 독립 서브 코일의 형상은 나선이고, 상기 내부 독립 서브 코일에 대응하는 상기 나선은 아르키메데스 나선 또는 인벌루트 나선 또는 볼텍스 나선을 포함하며;

   상기 외부 코일이 평면 구조일 때 상기 외부 독립 서브 코일의 형상은 나선이고, 상기 외부 독립 서브 코일에 대응하는 상기 나선은 아르키메데스 나선 또는 인벌루트 나선 또는 볼텍스 나선을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 내부 코일이 입체 구조일 때 상기 내부 독립 서브 코일의 형상은 축선을 따라 나선으로 상승하고;

   상기 외부 코일이 입체 구조일 때 상기 외부 독립 서브 코일의 형상은 축선을 따라 나선으로 상승하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 내부 독립 서브 코일에 대응하는 나선으로 상승하는 나선의 직경은 그 축선을 따라 동일하거나 감소하거나 또는 증가하고; 상기 내부 독립 서브 코일에 대응하는 나선으로 상승하는 나선은 등간격으로 상승하거나 또는 부등간격으로 상승하고,

   상기 외부 독립 서브 코일에 대응하는 나선으로 상승하는 나선의 직경은 그 축선을 따라 동일하거나 감소하거나 또는 증가하고; 상기 외부 독립 서브 코일에 대응하는 나선으로 상승하는 나선은 등간격으로 상승하거나 또는 부등간격으로 상승하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 유도 결합 코일의 내부 코일과 외부 코일은 서로 병렬 연결된 다음 상기 정합기와 연결되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 유도 결합 코일의 내부 코일과 외부 코일은 각각 상기 정합기와 연결되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 내부 코일 또는 상기 외부 코일의 출력단은 접지된 정전용량을 통해 접지되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
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