KR101349195B1 - Inductively coupled plasma reactor with core cover - Google Patents

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KR101349195B1 KR1020070004090A KR20070004090A KR101349195B1 KR 101349195 B1 KR101349195 B1 KR 101349195B1 KR 1020070004090 A KR1020070004090 A KR 1020070004090A KR 20070004090 A KR20070004090 A KR 20070004090A KR 101349195 B1 KR101349195 B1 KR 101349195B1
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    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma

Abstract

유도 결합 플라즈마 반응기가 게시된다. 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 기판 지지대가 설치된 기판 처리실, 기판 처리실의 상부에 설치되는 하나 이상의 플라즈마 방전실, 하나 이상의 플라즈마 방전실의 외부에 설치되는 무선 주파수 안테나, 무선 주파수 안테나를 따라서 설치되며 자속 출입구가 플라즈마 방전실을 향하도록 설치되는 코어 커버 및, 무선 주파수 안테나로 플라즈마 방전을 위한 전원을 공급하는 전원 공급원을 포함한다. 무선 주파수 안테나에 의해 유도되는 자속은 코어 커버에 의해 집속되어 플라즈마 방전실의 내부로 제공되어 플라즈마 방전실의 내부에 플라즈마 방전이 유도된다. 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 무선 주파수 안테나에 코어 커버를 구비하도록 하여 자속의 손실을 방지하여 플라즈마 발생 효율을 높일 수 있으며, 서로 다른 주파수를 공급 받아 구동되는 둘 이상의 무선 주파수 안테나를 병렬로 구성함으로서 고밀도의 균일한 플라즈마를 발생할 수 있어서 피처리 기판에 대한 플라즈마 처리 효율을 높일 수 있어서 공정 생산 능력을 향상시킬 수 있다.An inductively coupled plasma reactor is posted. The inductively coupled plasma reactor of the present invention is installed along a substrate processing chamber having a substrate support, at least one plasma discharge chamber installed above the substrate processing chamber, a radio frequency antenna installed outside the at least one plasma discharge chamber, and a radio frequency antenna. It includes a core cover installed so that the entrance and exit toward the plasma discharge chamber, and a power supply source for supplying power for plasma discharge to the radio frequency antenna. The magnetic flux induced by the radio frequency antenna is focused by the core cover and provided into the plasma discharge chamber to induce plasma discharge inside the plasma discharge chamber. The inductively coupled plasma reactor of the present invention includes a core cover in a radio frequency antenna to prevent magnetic flux loss, thereby improving plasma generation efficiency, and by constructing two or more radio frequency antennas driven by different frequencies in parallel. It is possible to generate a high-density uniform plasma to increase the plasma processing efficiency of the substrate to be processed, thereby improving the process production capacity.

플라즈마, 유도 결합, 마그네틱 코어 Plasma, Inductive Coupling, Magnetic Core

Description

코어 커버를 구비한 유도 결합 플라즈마 반응기{INDUCTIVELY COUPLED PLASMA REACTOR WITH CORE COVER}INDUCTIVELY COUPLED PLASMA REACTOR WITH CORE COVER}

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a more complete understanding of the drawings used in the detailed description of the present invention, a brief description of each drawing is provided.

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

도 2는 도 1의 플라즈마 반응기의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the plasma reactor of FIG.

도 3은 두 개의 플라즈마 방전실을 갖는 플라즈마 반응기의 사시도이다.3 is a perspective view of a plasma reactor having two plasma discharge chambers.

도 4는 도 3의 플라즈마 반응기의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the plasma reactor of FIG. 3.

도 5는 세 개의 플라즈마 방전실을 갖는 플라즈마 반응기의 사시도이다.5 is a perspective view of a plasma reactor having three plasma discharge chambers.

도 6 및 도 7은 이중 주파수 공급 구조를 갖는 플라즈마 반응기의 변형 예들을 설명하기 위한 도면이다.6 and 7 are diagrams for explaining modifications of the plasma reactor having a dual frequency supply structure.

도 8 및 도 9는 플라즈마 방전실과 기판 처리실의 구조를 사각 기둥 형상으로 변형한 예들을 설명하기 위한 사시도이다.8 and 9 are perspective views illustrating examples in which the structures of the plasma discharge chamber and the substrate processing chamber are modified in the shape of a square column.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*Description of the Related Art [0002]

100: 기판 처리실 101: 가스 출구100: substrate processing chamber 101: gas outlet

110: 기판 지지대 120, 122: 바이어스 전원110: substrate support 120, 122: bias power

112: 피처리 기판 124: 임피던스 정합기112: substrate to be processed 124: impedance matcher

200: 플라즈마 방전실 201: 가스 입구200: plasma discharge chamber 201: gas inlet

300: 코어 커버 310: 유도 안테나300: core cover 310: induction antenna

320: 전원 공급원 322: 임피던스 정합기320: power source 322: impedance matcher

330: 배플 펑판330: baffle punk

본 발명은 무선 주파수(radio frequency)를 이용한 유도 결합 플라즈마 반응기(inductively coupled plasma reactor)에 관한 것으로, 구체적으로는 코어 커버와 하나 이상의 무선 주파수 안테나를 사용하여 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있는 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inductively coupled plasma reactor using radio frequency. Specifically, the core cover and one or more radio frequency antennas are used to control plasma ion energy with higher uniformity. An inductively coupled plasma reactor capable of generating a large area of high density plasma.

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.A plasma is a highly ionized gas containing the same number of positive ions and electrons. Plasma discharges are used in gas excitation to generate active gases including ions, free radicals, atoms, and 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, and ashing.

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 that they have higher capacity for process control than other plasma sources because of their accurate capacitive coupling and ion control capability. On the other hand, because the energy of the radio frequency power source is almost exclusively coupled 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, an increase in radio frequency power increases the ion impact energy. As a result, in order to prevent damage due to the ion bombardment, the radio frequency power supplied is limited.

한편, 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.On the other hand, the inductively coupled plasma source can easily increase the ion density with the increase of the radio frequency power source, the ion bombardment is relatively low, it is known to be 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 위도 우(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.

최근 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판의 대형화, 액정 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판의 대형화 그리고 새로운 처리 대상 물질 등장 등과 같은 여러 요인으로 인하여 더욱 향상된 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 특히, 대면적의 피처리물에 대한 우수한 처리 능력을 갖는 향상된 플라즈마 소스 및 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다.Recently, in the semiconductor manufacturing industry, due to various factors such as miniaturization of semiconductor devices, enlargement of a silicon wafer substrate for manufacturing a semiconductor circuit, enlargement of a glass substrate for manufacturing a liquid crystal display, and appearance of a new object to be processed, . In particular, there is a need for improved plasma sources and plasma processing techniques that have good processing capabilities for large area workpieces.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 안테나 의 자속 전달 효율을 향상시켜서 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있는 코어 커버를 구비한 유도 결합 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a core cover capable of generating high density plasma having a high uniformity and a more uniform control of plasma ion energy by improving the flux transfer efficiency of the antenna. An inductively coupled plasma reactor is provided.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는: 기판 지지대가 설치된 기판 처리실; 기판 처리실의 상부에 설치되는 하나 이상의 플라즈마 방전실; 하나 이상의 플라즈마 방전실의 외부에 설치되는 무선 주파수 안테나; 무선 주파수 안테나를 따라서 설치되며 자속 출입구가 플라즈마 방전실을 향하도록 설치되는 코어 커버; 및 무선 주파수 안테나로 플라즈마 방전을 위한 전원을 공급하는 전원 공급원을 포함하되, 무선 주파수 안테나에 의해 유도되는 자속은 코어 커버에 의해 집속되어 플라즈마 방전실의 내부로 제공되어 플라즈마 방전실의 내부에 플라즈마 방전이 유도된다.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 substrate processing chamber provided with a substrate support; At least one plasma discharge chamber disposed above the substrate processing chamber; A radio frequency antenna installed outside the at least one plasma discharge chamber; A core cover installed along the radio frequency antenna and installed so that the magnetic flux entrance and exit face the plasma discharge chamber; And a power supply source for supplying power for plasma discharge to the radio frequency antenna, wherein the magnetic flux induced by the radio frequency antenna is focused by the core cover and provided to the inside of the plasma discharge chamber to discharge the plasma into the plasma discharge chamber. This is induced.

일 실시에 있어서, 코어 커버는 비자성 스페이서를 포함한다.In one embodiment, the core cover comprises a nonmagnetic spacer.

일 실시에 있어서, 무선 주파수 안테나는 단일 무선 주파수에 의해 구동되는 단일 무선 주파수 안테나로 구성된다.In one embodiment, the radio frequency antenna consists of a single radio frequency antenna driven by a single radio frequency.

일 실시예에 있어서, 무선 주파수 안테나는 서로 다른 주파수를 공급받아 구동되는 두 개 이상의 복수의 무선 주파수 안테나를 포함하고; 전원 공급원은 서로 다른 주파수를 공급하는 두 개 이상의 복수의 전원 공급원을 포함한다.In one embodiment, the radio frequency antenna comprises two or more radio frequency antennas driven by different frequencies; The power supply includes two or more power supplies that supply different frequencies.

일 실시예에 있어서, 플라즈마 방전실의 외측으로 구성되어 플라즈마 방전실 과 무선 주파수 안테나 및 코어 커버의 과열을 방지하기 위한 냉각 채널을 포함한다.In one embodiment, the outer side of the plasma discharge chamber is configured to include a cooling channel for preventing overheating of the plasma discharge chamber and the radio frequency antenna and the core cover.

일 실시예에 있어서, 기판 지지대는 단일 바이어스 전원에 의해 바이어스 된다.In one embodiment, the substrate support is biased by a single bias power source.

일 실시예에 있어서, 기판 지지대는 두 개 이상의 복수의 바이어스 전원에 의해 다중 바이어스 된다.In one embodiment, the substrate support is multi-biased by two or more bias power sources.

일 실시예에 있어서, 기판 처리실의 상부에 설치되는 배플 평판을 포함한다.In one embodiment, a baffle plate is provided above the substrate processing chamber.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the embodiments of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Accordingly, the shape of elements and the like in the drawings are exaggerated in order to emphasize a clearer explanation. It should be noted that, in understanding each of the figures, the same elements are represented by the same reference numerals whenever possible. And detailed descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention are omitted.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 코어 커버를 구비한 유도 결합 플라즈마 반응기를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating a preferred embodiment of the present invention, the inductively coupled plasma reactor having a core cover of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 플라즈마 반응기의 단면도이다.1 is a perspective view of a plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the plasma reactor of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 기판 처리실(100)과 기판 처리실(100)의 상부에 설치되는 플라즈마 방전실(200)을 구비한다. 기판 처리실(100)의 내부에는 피처리 기판(112)이 놓이는 기판 지지대(112)가 설치된다. 피처리 기판(112)은 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판 또는 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 제조를 위한 유리 기판 이다. 기판 처리실(100)은 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 재작된다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 재작될 수 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 재작될 수 있다. 또는 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 다른 물질로도 재작될 수 있다.1 and 2, the inductively coupled plasma reactor according to the present invention includes a substrate processing chamber 100 and a plasma discharge chamber 200 installed above the substrate processing chamber 100. In the substrate processing chamber 100, a substrate support 112 on which the substrate to be processed 112 is placed is installed. The substrate 112 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. The substrate processing chamber 100 is made of metal materials such as aluminum, stainless steel, and copper. Or coated metal, for example anodized aluminum or nickel plated aluminum. Or refractory metal. Or other materials suitable for carrying out the intended plasma process.

전실(200)과 연결되도록 개구되어 있다. 플라즈마 방전실(200)은 외부 측벽으로 코어 커버(300)에 의해 덥혀진 무선 주파수 안테나(310)가 나선형으로 감겨 설치된다. 무선 주파수 안테나(310)가 설치되는 플라즈마 방전실(200)의 측벽은 유전체 재료를 사용하여 구성한다. 기판 처리실(100)과 플라즈마 방전실(200)은 전체적으로 원통 형상을 갖는다. 플라즈마 반응실(200)은 기판 처리실(100) 보다 작은 지름을 갖는다.The opening is connected to the front chamber 200. The plasma discharge chamber 200 is provided with a spiral wound around the radio frequency antenna 310 which is warmed by the core cover 300 to the outer side wall. Sidewalls of the plasma discharge chamber 200 where the radio frequency antenna 310 is installed are configured using a dielectric material. The substrate processing chamber 100 and the plasma discharge chamber 200 have a cylindrical shape as a whole. The plasma reaction chamber 200 has a smaller diameter than the substrate processing chamber 100.

플라즈마 방전실(200)의 천정에는 가스 입구(201)가 마련되고, 기판 처리실(100)의 하단에는 가스 출구(101)가 구비된다. 가스 입구(201)는 공정 가스를 공급하는 가스 공급원(미도시)에 연결되며, 가스 출구(101)는 진공 펌프(미도시)에 연결된다. 가스 입구(201)를 통해서 유입되는 공정 가스는 플라즈마 반응실(200)에서 플라즈마 방전에 의하여 활성화되어 기판 처리실(100)로 유입된다. 미반응 가스와 반응 후 부산물 가스들은 가스 출구(101)를 통하여 외부로 배기된다.A gas inlet 201 is provided at the ceiling of the plasma discharge chamber 200, and a gas outlet 101 is provided at the lower end of the substrate processing chamber 100. The gas inlet 201 is connected to a gas supply source (not shown) for supplying a process gas, and the gas outlet 101 is connected to a vacuum pump (not shown). The process gas flowing through the gas inlet 201 is activated by the plasma discharge in the plasma reaction chamber 200 and flows into the substrate processing chamber 100. After reaction with the unreacted gas, by-product gases are exhausted to the outside through the gas outlet 101.

무선 주파수 안테나(310)는 무선 주파수를 공급하는 전원 공급원(320)에 임피던스 정합기(322)를 통하여 전기적으로 연결된다. 전원 공급원(320)은 무선 주파수를 발생하여 무선 주파수 안테나(200)로 공급한다. 무선 주파수 안테나(200)에 전류가 구동되면 플라즈마 방전실(200)의 내부로 유도 기전력이 전달되어 플라즈마 방전실(200)의 내부에서 플라즈마 방전이 발생된다.The radio frequency antenna 310 is electrically connected through a impedance matcher 322 to a power supply 320 that supplies radio frequencies. The power supply source 320 generates a radio frequency and supplies it to the radio frequency antenna 200. When a current is driven in the radio frequency antenna 200, induced electromotive force is transferred into the plasma discharge chamber 200 to generate a plasma discharge in the plasma discharge chamber 200.

코어 커버(300)는 자속 출입구가 플라즈마 방전실(200)의 내부를 향하도록 하여 무선 주파수 안테나(310)를 따라서 설치된다. 그럼으로 무선 주파수 안테나(310)에 의해 발생되는 자속은 코어 커버(300)에 의해 강하게 집속되어 플라즈마 방전실(200)의 내부로 전달된다. 무선 주파수 안테나(310)가 코어 커버(300)에 의해 덮여 있음으로 자속의 손실을 최대한 방지하고 할 수 있다.The core cover 300 is installed along the radio frequency antenna 310 with the magnetic flux entrance and exit facing the interior of the plasma discharge chamber 200. Therefore, the magnetic flux generated by the radio frequency antenna 310 is strongly concentrated by the core cover 300 and is transferred into the plasma discharge chamber 200. Since the radio frequency antenna 310 is covered by the core cover 300, it is possible to prevent loss of magnetic flux as much as possible.

코어 커버(300)는 페라이트 재질로 제작되지만 다른 대안의 재료로 제작될 수 도 있다. 코어 커버(300)는 말편자 형상의 페라이트 코어 조각들을 조립하여 구성할 수 있다. 여러 개의 조각을 사용하여 구성하는 경우에는 각 조각의 조립면에 절연 물질과 같은 비자성 스페이서를 삽입하여 연결할 수 있다. 또는 일체형의 페라이트 코어를 사용할 수도 있다. 무선 주파수 안테나(310)와 플라즈마 방전실(200)의 측벽 사이에는 선택적으로 패러데이 쉴드가 구성될 수 있다. 그리고 기 판 처리실(100)의 상부에는 배플 평판(330)이 선택적으로 설치될 수 있다.The core cover 300 is made of ferrite material but may be made of other alternative materials. The core cover 300 may be configured by assembling pieces of horseshoe-shaped ferrite cores. In the case of using multiple pieces, a non-magnetic spacer such as an insulating material may be inserted and connected to the assembly surface of each piece. Alternatively, an integrated ferrite core may be used. A Faraday shield may be selectively configured between the radio frequency antenna 310 and the sidewall of the plasma discharge chamber 200. The baffle plate 330 may be selectively installed on the substrate processing chamber 100.

도면에는 구체적인 도시는 생략되었으나, 플라즈마 방전실(200)의 외측으로 구성되어 플라즈마 방전실(200)과 무선 주파수 안테나(310) 및 코어 커버(300)의 과열을 방지하기 위한 냉각 채널이 구성된다. 냉각 채널은 코어 커버(300)의 내측에서 무선 주파수 안테나(310)를 따라서 설치될 수 있다.Although not shown in the drawing, a cooling channel for preventing overheating of the plasma discharge chamber 200, the radio frequency antenna 310, and the core cover 300 is configured by the outside of the plasma discharge chamber 200. The cooling channel may be installed along the radio frequency antenna 310 inside the core cover 300.

기판 지지대(110)는 임피던스 정합기(124)를 통하여 두 개의 바이어스 전원(120, 122)에 연결된다. 두 개의 바이어스 전원(120)은 서로 다른 주파수를 발생하여 기판 지지대로 공급한다. 기판 지지대(110)의 이중 바이어스 구조는 피처리 기판(112)의 표면에서 플라즈마 이온 에너지 조절 능력을 더욱 개선시켜 피처리 기판(112)의 플라즈마 처리 효율을 더욱 향상 시킬 수 있다. 기판 지지대(110)는 이중 바이어스 구조 외에도 단일 바이어스 전원에 의해 단일 바이어스 되는 구조를 가질 수도 있다. 또는 두 개 이상의 복수개의 서로 다른 주파수를 갖는 바이어스 전원에 의해 다중 바이어스 되는 구조를 가질 수 도 있다.The substrate support 110 is connected to two bias power sources 120 and 122 through an impedance matcher 124. The two bias power sources 120 generate different frequencies to supply the substrate supports. The dual bias structure of the substrate support 110 may further improve plasma ion energy control ability on the surface of the substrate 112 to further improve plasma processing efficiency of the substrate 112. The substrate support 110 may have a structure that is single biased by a single bias power source in addition to the dual bias structure. Alternatively, the present invention may have a structure that is multi-biased by a bias power source having two or more different frequencies.

도 3은 두 개의 플라즈마 방전실을 갖는 플라즈마 반응기의 사시도이고, 도 4는 도 3의 플라즈마 반응기의 단면도이다. 그리고 도 5는 세 개의 플라즈마 방전실을 갖는 플라즈마 반응기의 사시도이다.3 is a perspective view of a plasma reactor having two plasma discharge chambers, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the plasma reactor of FIG. 3. And FIG. 5 is a perspective view of a plasma reactor having three plasma discharge chambers.

도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 플라즈마 반응기는 하나의 기판 처리실(100)의 상부에 두 개의 플라즈마 방전실(200-1)(200-2)이 구성되는 구조로 변형 실시될 수 있다. 이 변형예에서 상술한 예와 동일한 구성들에 대해서는 반복된 설명은 생략한다.3 and 4, the plasma reactor of the present invention may be modified to have a structure in which two plasma discharge chambers 200-1 and 200-2 are formed on one substrate processing chamber 100. . In this modification, repeated descriptions of the same configurations as the above-described examples will be omitted.

두 개의 플라즈마 방전실(200-1)(200-2)에는 각기 무선 주파수 안테나(310-1, 310-2)와 코어 커버(300-1, 300-2) 설치된다. 두 개의 무선 주파수 안테나(310-1, 310-2)는 임피던스 정합기(322)를 통하여 전원 공급원(320)에 병렬로 연결되거나 직렬로 연결될 수 있다. 병렬로 연결되는 경우에는 적절한 전원 분할 회로를 구성하는 것이 바람직하다. 또는 두 개의 무선 주파수 안테나(310-1, 310-2)는 각기 독립된 전원 공급원으로부터 개별적인 전원 공급이 이루어지도록 할 수도 있다.The two plasma discharge chambers 200-1 and 200-2 are provided with radio frequency antennas 310-1 and 310-2 and core covers 300-1 and 300-2, respectively. The two radio frequency antennas 310-1 and 310-2 may be connected in parallel or in series to the power supply 320 through an impedance matcher 322. When connected in parallel, it is desirable to configure an appropriate power split circuit. Alternatively, the two radio frequency antennas 310-1 and 310-2 may be configured to separately supply power from independent power sources.

본 발명의 플라즈마 반응기는 기판 처리실(100)의 상부에 하나 또는 두 개의 플라즈마 방전실(200)(200-1, 200-2)을 구비할 수 있다. 또는 도 5에 도시된 바와 같이 세 개의 플라즈마 방전실(200-1, 200-2, 200-3)이 구비될 수 있다. 세 개의 플라즈마 방전실(200-1, 200-2, 200-3)을 구비하는 경우에도 각각의 방전실에는 무선 주파수 안테나(도면에는 보이지 않음)와 코어 커버(300-1, 300-2, 300-3)가 설치된다.The plasma reactor of the present invention may include one or two plasma discharge chambers 200 (200-1, 200-2) on the substrate processing chamber 100. Alternatively, as shown in FIG. 5, three plasma discharge chambers 200-1, 200-2, and 200-3 may be provided. Even with three plasma discharge chambers 200-1, 200-2, and 200-3, each discharge chamber has a radio frequency antenna (not shown) and a core cover 300-1, 300-2, 300. -3) is installed.

이와 같이 본 발명의 플라즈마 반응기는 피처리 기판의 사이즈에 따라 필요한 플라즈마를 발생하기 위하여 적절한 개수의 플라즈마 방전실을 기판 처리실(100)의 상부에 구비할 수 있다. 이때, 각 플라즈마 방전실에 구비되는 무선 주파수 안테나는 하나의 전원 공급원에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 또는 개별적인 전원 공급원에 의해 독립적인 전원 공급이 이루어지도록 할 수 있다.As described above, the plasma reactor of the present invention may include an appropriate number of plasma discharge chambers on the substrate processing chamber 100 in order to generate the required plasma according to the size of the substrate to be processed. At this time, the radio frequency antenna provided in each plasma discharge chamber may be connected in series or in parallel to one power supply. Alternatively, independent power supply may be achieved by separate power sources.

도 6 및 도 7은 이중 주파수 공급 구조를 갖는 플라즈마 반응기의 변형 예들을 설명하기 위한 도면이다.6 and 7 are diagrams for explaining modifications of the plasma reactor having a dual frequency supply structure.

도 6에 도시된 플라즈마 반응기는 상술한 도 1의 플라즈마 반응기와 동일한 구성을 갖는다. 다만, 두 개의 무선 주파수 안테나(310a, 310b)가 플라즈마 방전실(200)에 나선형으로 병렬 권선된다. 두 개의 무선 주파수 안테나(310a, 310b)는 서로 다른 주파수를 공급하는 두 개의 전원 공급원(320a, 320b)에 각기 임피던스 정합기(322a, 322b)를 통하여 연결된다. 서로 다른 주파수에 의해 구동되는 두 개의 무선 주파수 안테나(310a, 310b)에 의해 보다 균일한 고밀도의 플라즈마를 발생할 수 있다.The plasma reactor shown in FIG. 6 has the same configuration as the plasma reactor of FIG. 1 described above. However, two radio frequency antennas 310a and 310b are spirally wound in parallel to the plasma discharge chamber 200. The two radio frequency antennas 310a and 310b are connected to two power sources 320a and 320b supplying different frequencies through impedance matchers 322a and 322b, respectively. Two radio frequency antennas 310a and 310b driven by different frequencies may generate more uniform high density plasma.

도 7에 도시된 플라즈마 반응기는 상술한 도 3의 플라즈마 반응기와 동일한 구성을 갖는다. 다만, 두 개의 플라즈마 방전실(200-1, 200-2)에 각기 두 개의 무선 주파수 안테나(310a-1, 310b-1)(310a-2, 310b-2)가 나선형으로 병렬 권선된다. 각각의 두 개의 무선 주파수 안테나(310a-1, 310b-1)(310a-2, 310b-2)는 서로 다른 주파수를 공급하는 두 개의 전원 공급원(320a, 320b)에 각기 임피던스 정합기(322a, 322b)를 통하여 연결된다.The plasma reactor shown in FIG. 7 has the same configuration as the plasma reactor of FIG. 3 described above. However, two radio frequency antennas 310a-1 and 310b-1 and 310a-2 and 310b-2 are respectively wound in parallel in two plasma discharge chambers 200-1 and 200-2. Each of the two radio frequency antennas 310a-1 and 310b-1 and 310a-2 and 310b-2 is an impedance matcher 322a and 322b respectively to two power sources 320a and 320b which supply different frequencies. Through).

도 8 및 도 9는 플라즈마 방전실과 기판 처리실의 구조를 사각 기둥 형상으로 변형한 예들을 설명하기 위한 사시도이다.8 and 9 are perspective views illustrating examples in which the structures of the plasma discharge chamber and the substrate processing chamber are modified in the shape of a square column.

도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 플라즈마 반응기는 기판 처리실(100)과 하나 이상의 플라즈마 방전실(200)(200-1, 200-2)의 형상은 사각 기둥 형상을 취할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 기판 처리실(100)과 하나 이상의 플라즈마 방전실(200)(200-1, 200-2)은 피처리 기판의 형상과 크기에 따라서 원기둥 형상 또는 사각 기둥 형상과 같이 다양한 변형이 가능하다.8 and 9, in the plasma reactor of the present invention, the shape of the substrate processing chamber 100 and the one or more plasma discharge chambers 200 (200-1 and 200-2) may have a square pillar shape. As described above, the substrate processing chamber 100 and the one or more plasma discharge chambers 200 (200-1, 200-2) may be variously modified, such as a cylindrical shape or a square column shape, depending on the shape and size of the substrate to be processed. Do.

이상에서 설명된 본 발명의 코어 커버를 구비한 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 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments of the inductively coupled plasma reactor having a core cover of the present invention described above are merely exemplary, and those skilled in the art to which the present invention pertains have various modifications and equivalent embodiments. You can see that it is possible. It is to be understood, therefore, that this invention is not to be limited to the specific forms disclosed in the foregoing description. Accordingly, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. Should be understood to include.

상술한 바와 같은 본 발명의 코어 커버를 구비한 유도 결합 플라즈마 반응기에 의하면, 기판 처리실의 상부에 하나 이상의 플라즈마 방전실을 갖는 플라즈마 반응기에 있어서 플라즈마 방전실의 외측에 나선형으로 권선되는 무선 주파수 안테나에 코어 커버를 구비하도록 하여 자속의 손실을 방지하여 플라즈마 발생 효율을 높일 수 있으며, 서로 다른 주파수를 공급 받아 구동되는 둘 이상의 무선 주파수 안테나를 병렬로 구성함으로서 고밀도의 균일한 플라즈마를 발생할 수 있어서 피처리 기판에 대한 플라즈마 처리 효율을 높일 수 있어서 공정 생산 능력을 향상시킬 수 있다.According to the inductively coupled plasma reactor having a core cover of the present invention as described above, in a plasma reactor having at least one plasma discharge chamber above the substrate processing chamber, a core is formed in a radio frequency antenna spirally wound outside the plasma discharge chamber. It is possible to increase the plasma generation efficiency by preventing the loss of magnetic flux by providing a cover, and by constructing two or more radio frequency antennas driven by different frequencies in parallel to generate a high density and uniform plasma, It is possible to increase the plasma treatment efficiency for the process, thereby improving the process production capacity.

Claims (8)

기판 지지대가 설치된 기판 처리실;A substrate processing chamber provided with a substrate support; 기판 처리실의 상부에 설치되는 하나 이상의 플라즈마 방전실;At least one plasma discharge chamber disposed above the substrate processing chamber; 하나 이상의 플라즈마 방전실의 외부에 설치되는 두 개 이상의 무선 주파수 안테나;At least two radio frequency antennas installed outside the at least one plasma discharge chamber; 무선 주파수 안테나를 따라서 설치되며 자속 출입구가 플라즈마 방전실을 향하도록 설치되는 코어 커버; A core cover installed along the radio frequency antenna and installed so that the magnetic flux entrance and exit may face the plasma discharge chamber; 기판 처리실에 설치되어 플라즈마 방전실에서 방전된 플라즈마를 균일하게 분배하기 위한 배플 평판; 및 A baffle plate provided in the substrate processing chamber to uniformly distribute the plasma discharged from the plasma discharge chamber; And 무선 주파수 안테나로 플라즈마 방전을 위한 전원을 공급하는 두 개 이상의 전원 공급원을 포함하되,A radio frequency antenna includes two or more power sources for supplying power for plasma discharge, 무선 주파수 안테나에 의해 유도되는 자속은 코어 커버에 의해 집속되어 플라즈마 방전실의 내부로 제공되어 플라즈마 방전실의 내부에 플라즈마 방전이 유도되고, 두 개 이상의 전원 공급원은 두 개 이상의 무선 주파수 안테나로 둘 이상의 다른 주파수를 공급하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.The magnetic flux induced by the radio frequency antenna is focused by the core cover and provided to the interior of the plasma discharge chamber so that the plasma discharge is induced inside the plasma discharge chamber, and the two or more power sources are two or more radio frequency antennas. Inductively coupled plasma reactor, characterized in that for supplying different frequencies. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 플라즈마 방전실의 외측으로 구성되어 플라즈마 방전실과 무선 주파수 안테나 및 코어 커버의 과열을 방지하기 위한 냉각 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, comprising a cooling channel configured to be outside of the plasma discharge chamber to prevent overheating of the plasma discharge chamber, the radio frequency antenna, and the core cover. 제1항에 있어서, 기판 지지대는 단일 바이어스 전원에 의해 바이어스 되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, wherein the substrate support is biased by a single bias power source. 제1항에 있어서, 기판 지지대는 두 개 이상의 복수의 바이어스 전원에 의해 다중 바이어스 되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, wherein the substrate support is multiple biased by two or more bias power sources. 삭제delete
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