KR101358780B1 - Plasma reactor having inductively coupled plasma source with heater - Google Patents

Plasma reactor having inductively coupled plasma source with heater Download PDF

Info

Publication number
KR101358780B1
KR101358780B1 KR1020070072575A KR20070072575A KR101358780B1 KR 101358780 B1 KR101358780 B1 KR 101358780B1 KR 1020070072575 A KR1020070072575 A KR 1020070072575A KR 20070072575 A KR20070072575 A KR 20070072575A KR 101358780 B1 KR101358780 B1 KR 101358780B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heater
inductively coupled
coupled plasma
reactor
plasma
Prior art date
Application number
KR1020070072575A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090009369A (en
Inventor
최대규
Original Assignee
최대규
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 최대규 filed Critical 최대규
Priority to KR1020070072575A priority Critical patent/KR101358780B1/en
Publication of KR20090009369A publication Critical patent/KR20090009369A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101358780B1 publication Critical patent/KR101358780B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458Vessel
    • H01J37/32522Temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248Temperature monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 플라즈마 반응기는 플라즈마 유도 방전 영역을 갖는 반응기 몸체, 반응기 몸체의 내부에 유도 결합 플라즈마를 형성하기 위한 유도 결합 플라즈마 소스, 반응기 몸체의 내부 온도를 제어하기 위해 유도 결합 플라즈마 소스에 설치된 히터 전극, 및 히터 전극으로 전원을 공급하여 반응기 몸체의 내부 영역의 온도를 제어하는 히터 구동 회로를 포함한다. 유도 결합 플라즈마 반응기는 플라즈마 반응기의 내부 온도를 공정 특성에 따라 적절히 정밀하게 제어할 수 있어서 공정 재현성을 향상 시킬 수 있으며, 내부 오염에 상관된 온도 제어를 적절히 실시하여 반응기 내부의 오염을 저감할 수 있어서 공정 수율을 향상 시킬 수 있다.The present invention relates to an inductively coupled plasma reactor. The plasma reactor includes a reactor body having a plasma induced discharge region, an inductively coupled plasma source for forming an inductively coupled plasma inside the reactor body, a heater electrode installed in the inductively coupled plasma source to control the internal temperature of the reactor body, and a heater electrode It includes a heater driving circuit for supplying power to control the temperature of the inner region of the reactor body. The inductively coupled plasma reactor can improve the process reproducibility by controlling the internal temperature of the plasma reactor appropriately and precisely according to the process characteristics, and reduce the contamination inside the reactor by appropriately performing temperature control related to internal contamination. Process yield can be improved.

플라즈마, 안테나, 유도 결합 Plasma, antenna, inductive coupling

Description

히터가 설치된 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 플라즈마 반응기{PLASMA REACTOR HAVING INDUCTIVELY COUPLED PLASMA SOURCE WITH HEATER}Plasma reactor with inductively coupled plasma source with heater {PLASMA REACTOR HAVING INDUCTIVELY COUPLED PLASMA SOURCE WITH HEATER}

본 발명은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 유도 결합 플라즈마 소스에 히터를 구비하여 공정 온도에 대한 제어를 용이하게 하여 공정 재현성을 높임과 아울러 반응기 내부의 오염을 저감할 수 있는 히터가 설치된 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 플라즈마 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to an inductively coupled plasma reactor. Specifically, a heater is provided in the inductively coupled plasma source to facilitate control of the process temperature, thereby improving process reproducibility and reducing a pollution in the reactor. A plasma reactor having an inductively coupled plasma source.

플라즈마는 같은 수의 음이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 라디컬, 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.Plasma sources for generating plasma are various, and examples thereof include capacitive coupled plasma and inductive coupled plasma using a 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.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.

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 나선형 타입 안테나(spiral type antenna) 또는 실린더 타입의 안테나(cylinder type antenna)가 일반적으로 사용된다. 무선 주파수 안테나는 플라즈마 반응기(plasma reactor)의 외부에 배치되며, 세라믹이나 석영판과 같은 유전체 위도우(dielectric window)를 통하여 플라즈마 반응기의 내부로 유도 기전력을 전달한다. 무선 주파수 안테나를 이용한 유도 결합 플라즈마는 고밀 도의 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.As a radio frequency antenna, a spiral type antenna or a cylinder type antenna is generally used. 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 a ceramic or quartz plate. Inductively coupled plasma using a radio frequency antenna can obtain a high density of 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 안테나를 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. 대면적 플라즈마를 얻기 위하여 복수개의 안테나를 사용하는 유도 결합 플라즈마 반응기들이 제안되고 있다. 그러나 복수개의 안테나들 사용하는 경우 대면적의 플라즈마를 얻을 수는 있겠지만 균일한 플라즈마를 얻기가 용이하지 않다.However, in order to obtain a large plasma, it is limited to widen 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. Inductively coupled plasma reactors using a plurality of antennas to obtain a large area plasma have been proposed. However, when using a plurality of antennas, although a large area plasma can be obtained, it is not easy to obtain a uniform plasma.

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.

한편, 플라즈마 반응기의 내부 온도는 피처리 기판의 처리에 영향을 주게 되 는데, 공정 특성에 따라 그에 적합한 정밀한 온도 제어가 요구된다. 또한, 플라즈마 반응기의 내부 온도는 반응기의 내부 오염에 상관성을 갖기 때문에 오염 발생을 억제하기 위해서도 반응기 내부 온도의 제어는 매우 중요하다.On the other hand, the internal temperature of the plasma reactor affects the processing of the substrate to be processed, which requires precise temperature control according to the process characteristics. In addition, since the internal temperature of the plasma reactor is correlated with the internal contamination of the reactor, the control of the internal temperature of the reactor is very important in order to suppress the occurrence of contamination.

본 발명의 목적은 공정 재현성을 높이고 내부 오염을 저감할 수 있도록 플라즈마 반응기 내부의 온도를 제어할 수 있는 히터가 설치된 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plasma reactor having an inductively coupled plasma source equipped with a heater capable of controlling the temperature inside the plasma reactor so as to increase process reproducibility and reduce internal contamination.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 일 특징에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기는: 플라즈마 유도 방전 영역을 갖는 반응기 몸체; 반응기 몸체의 내부에 유도 결합 플라즈마를 형성하기 위한 유도 결합 플라즈마 소스; 반응기 몸체의 내부 온도를 제어하기 위해 유도 결합 플라즈마 소스에 설치된 히터 전극; 및 히터 전극으로 전원을 공급하여 반응기 몸체의 내부 영역의 온도를 제어하는 히터 구동 회로를 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 according to one aspect of the present invention comprises: a reactor body having a plasma induced discharge region; An inductively coupled plasma source for forming an inductively coupled plasma inside the reactor body; A heater electrode installed in the inductively coupled plasma source to control the internal temperature of the reactor body; And a heater driving circuit for supplying power to the heater electrode to control the temperature of the inner region of the reactor body.

일 실시예에 있어서, 상기 유도 결합 플라즈마 소스는: 반응기 몸체의 내부 영역과 접하며 가스 공급을 위한 복수개의 가스 공급과 히터 전극이 설치된 유전체 윈도우; 유전체 윈도우의 상부에 설치된 하나 이상의 무선 주파수 안테나; 및 자속 출입구가 반응기 몸체의 내부 영역을 지향하도록 무선 주파수 안테나를 덮는 코어 커버를 포함한다.In one embodiment, the inductively coupled plasma source comprises: a dielectric window in contact with an inner region of the reactor body and provided with a plurality of gas supply and heater electrodes for gas supply; One or more radio frequency antennas mounted on top of the dielectric window; And a core cover covering the radio frequency antenna such that the magnetic flux entrance orients the inner region of the reactor body.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 안테나가 설치되는 트렌치 영역을 포함하고, 상기 히터 전극은 트렌치 영역을 따라서 설치된다.In one embodiment, the dielectric window includes a trench region in which an antenna is installed, and the heater electrode is provided along the trench region.

일 실시예에 있어서 상기 히터 구동 회로는: 히터 동작 전원을 공급하는 히터 전원 공급원; 히터 동작 전원을 히터 전극으로 공급하거나 차단하는 스위치; 히터의 온도를 감지하는 온도 감지 센서; 및 온도 감지 센서에 의하여 감지된 온도에 따라서 히터 전원 공급원 및 스위치의 동작을 제어하는 히터 제어기를 포함한다.In one embodiment, the heater driving circuit comprises: a heater power supply source for supplying a heater operating power; A switch for supplying or cutting off heater operating power to the heater electrode; A temperature sensor for sensing a temperature of the heater; And a heater controller for controlling the operation of the heater power supply and the switch according to the temperature sensed by the temperature sensing sensor.

일 실시예에 있어서, 상기 히터 구동 회로는 히터 전원 공급원으로부터 공급되는 히터 동작 전원의 노이즈 성분을 필터링하여 히터 전극으로 인가하는 필터를 포함한다.In one embodiment, the heater driving circuit includes a filter for filtering the noise component of the heater operating power supplied from the heater power supply source to the heater electrode.

본 발명의 히터가 설치된 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 플라즈마 반응기에 의하면, 플라즈마 반응기의 내부 온도를 공정 특성에 따라 적절히 정밀하게 제어할 수 있어서 공정 재현성을 향상 시킬 수 있으며, 내부 오염에 상관된 온도 제어를 적절히 실시하여 반응기 내부의 오염을 저감할 수 있어서 공정 수율을 향상 시킬 수 있다.According to the plasma reactor having an inductively coupled plasma source provided with a heater of the present invention, the internal temperature of the plasma reactor can be properly and precisely controlled according to the process characteristics, thereby improving process reproducibility, and controlling temperature related to internal contamination. By appropriately carrying out the contamination in the reactor can be reduced to improve 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 해석되어서 는 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 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.For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 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 to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by 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 플라즈마 반응기의 주요 구성을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기(10)는 플라즈마 유도 방전 영역을 갖는 반응기 몸체(12), 반응기 몸체(12)의 내부로 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(20), 반응기 몸체(12)의 내부에 유도 결합 플라즈마를 형성하기 위한 유도 결합 플라즈마 소스(30)를 구비한다. 유도 결합 플라즈마 소스(30)에는 반응기 몸체(12)의 내부 온도를 제어하기 위한 히터 전극(34)이 설치된다. 히터 구동 회로(40)는 히터 전극(34)으로 전원을 공급하여 반응기 몸체(12) 내부 영역의 온도를 제어한다.1 is a view showing the main configuration of a plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a plasma reactor 10 according to a preferred embodiment of the present invention includes a reactor body 12 having a plasma induced discharge region, and a gas supply unit 20 for supplying a process gas into the reactor body 12. ), An inductively coupled plasma source 30 for forming an inductively coupled plasma inside the reactor body 12. The inductively coupled plasma source 30 is provided with a heater electrode 34 for controlling the internal temperature of the reactor body 12. The heater driving circuit 40 supplies power to the heater electrode 34 to control the temperature of the region inside the reactor body 12.

반응기 몸체(12)의 내부에는 피처리 기판(18)이 놓이는 기판 지지대(14)가 구비된다. 피처리 기판(18)은 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판 또는 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 제조를 위한 유리 기판이다. 반응기 몸체(12)의 하단에는 가스 배기를 위한 가스 출구(16)가 구비된다. 가스 출구(16)는 진공 펌프(미도시)에 연결된다. 반응기 몸체(12)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 재작된다. 또는 코팅된 금속 예를 들 어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 재작될 수 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 재작될 수 있다. 또 다른 대안으로 반응기 몸체(12)를 전체적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 재작하는 것도 가능하며, 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 다른 물질로도 재작될 수 있다.The inside of the reactor body 12 is provided with a substrate support 14 on which the substrate 18 to be processed is placed. The substrate 18 to be processed is, for example, a silicon wafer substrate for manufacturing a semiconductor device or a glass substrate for manufacturing a liquid crystal display, a plasma display or the like. The lower end of the reactor body 12 is provided with a gas outlet 16 for gas exhaust. The gas outlet 16 is connected to a vacuum pump (not shown). Reactor body 12 is constructed from metal materials such as aluminum, stainless steel, and copper. Or coated metal, for example anodized aluminum or nickel plated aluminum. Or refractory metal. Alternatively, it is possible to rewrite the reactor body 12 entirely with an electrically insulating material such as quartz, ceramic, or other materials suitable for carrying out the intended plasma process.

도 2는 유도 결합 플라즈마 소스를 구성하는 유전체 윈도우의 평면도이고, 도 3은 유전체 윈도우에 설치된 안테나, 코어 커버, 및 히터 전극을 보여주는 유전체 윈도우의 부분 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여, 유도 결합 플라즈마 소스(20)는 반응기 몸체(12)의 내부 영역과 접하며 가스 공급을 위한 복수개의 가스 공급홀(35)과 히터 전극(34)이 설치된 유전체 윈도우(31)를 구비한다. 유전체 윈도우(31)의 상부에는 하나 이상의 무선 주파수 안테나(32)가 설치된다. 코어 커버(33)는 자속 출입구가 반응기 몸체(12)의 내부 영역을 지향하며 무선 주파수 안테나(32)를 덮도록 유전체 윈도우(31)의 상부에 설치된다.2 is a plan view of a dielectric window constituting the inductively coupled plasma source, and FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the dielectric window showing an antenna, a core cover, and a heater electrode installed in the dielectric window. 2 and 3, the inductively coupled plasma source 20 is in contact with an inner region of the reactor body 12 and has a plurality of gas supply holes 35 and a dielectric window provided with a heater electrode 34 for gas supply. 31). One or more radio frequency antennas 32 are installed on top of the dielectric window 31. The core cover 33 is installed on top of the dielectric window 31 such that the magnetic flux entrance orient points to the inner region of the reactor body 12 and covers the radio frequency antenna 32.

유전체 윈도우(31)의 상부는 하나 이상의 무선 주파수 안테나(32)가 설치되는 트렌치(trench) 영역(36)을 형성하는 요철 구조를 갖는다. 트렌치 영역(36)은 무선 주파수 안테나(32)의 구조와 동일하게 형성된다. 안테나(32)와 트렌치 영역(36)의 구조는 예를 들어, 평판 나선 구조일 수 있으나 균잉한 플라즈마의 발생을 위해 여타의 다른 구조로 변형이 가능하다. 복수개의 가스 공급홀(35)은 트렌치 영역(35) 사이의 융기된 부분으로 구성된다. 무선 주파수 안테나(32)는 각기 마그네틱 코어 커버(33)에 의해 덮여진다. 유전체 윈도우(32)의 트랜치 영역(36) 은 커버 부재(미도시)에 의해 덮여지며 이때 가스 공급홀(35)의 주변에는 가스가 누설되는 것을 방지하기 위하여 오링과 같은 진공 절연 부재에 의해 밀봉되는 것이 바람직하다. 유전체 윈도우(31)는 전체적으로 평판 구조를 갖지만, 돔형 구조를 가질 수도 있다. 또는 플라즈마의 균일한 발생을 위하여 다른 어떠한 형태의 구조로 변형이 가능하다.The upper portion of the dielectric window 31 has a concave-convex structure that forms a trench region 36 in which one or more radio frequency antennas 32 are installed. The trench region 36 is formed in the same manner as the structure of the radio frequency antenna 32. The structure of the antenna 32 and the trench region 36 may be, for example, a flat spiral structure, but may be modified into other structures for generating a balanced plasma. The plurality of gas supply holes 35 consist of raised portions between the trench regions 35. The radio frequency antennas 32 are each covered by a magnetic core cover 33. The trench region 36 of the dielectric window 32 is covered by a cover member (not shown), which is sealed by a vacuum insulating member such as an O-ring to prevent gas from leaking around the gas supply hole 35. It is preferable. The dielectric window 31 has a flat plate structure as a whole, but may have a domed structure. Alternatively, it may be modified into any other type of structure for uniform generation of plasma.

코어 커버(33)는 페라이트 재질로 제작되지만 다른 대안의 재료로 제작될 수 도 있다. 코어 커버(33)는 수직 단면 구조가 말편자 형상을 갖고 무선 주파수 안테나(32)를 따라서 덮어지도록 설치되어 자속 출입구가 반응기 몸체(12)의 내부를 지행하도록 설치된다. 그럼으로 무선 주파수 안테나(32)에 의해 발생된 자속은 마그네틱 코어 커버(33)에 의해 집속되어 반응기 몸체(12)의 내부로 전달된다. 코어 커버(33)의 자속 보다 강하게 집속시키는 기능과 함께 반응기 몸체(12)의 상부에 보다 균일한 플라즈마가 발생되도록 한다.The core cover 33 is made of ferrite material but may be made of other alternative materials. The core cover 33 is installed so that the vertical cross-sectional structure has a horseshoe shape and is covered along the radio frequency antenna 32 so that the magnetic flux entrance and exit runs inside the reactor body 12. The magnetic flux generated by the radio frequency antenna 32 is thus focused by the magnetic core cover 33 and transferred into the reactor body 12. A more uniform plasma is generated at the top of the reactor body 12 with the function of focusing more strongly than the magnetic flux of the core cover 33.

도 1을 참조하여, 히터 구동 회로(40)는 히터 동작 전원을 공급하는 히터 전원 공급원(41), 히터 동작 전원을 히터 전극(34)으로 공급하거나 차단하는 스위치(42), 히터의 온도를 감지하는 온도 감지 센서(44) 및, 온도 감지 센서(44)에 의하여 감지된 온도에 따라서 히터 전원 공급원(41) 및 스위치(42)의 동작을 제어하는 히터 제어기(45)를 포함한다. 히터 구동 회로(40)는 필터(43)를 구비하여 히터 전원 공급원(41)으로부터 공급되는 히터 동작 전원의 노이즈 성분을 필터링하여 히터 전극으로 인가하도록 하는 것이 바람직할 수 있다.Referring to FIG. 1, the heater driving circuit 40 senses a heater power supply source 41 for supplying heater operating power, a switch 42 for supplying or blocking a heater operating power to the heater electrode 34, and a temperature of a heater. And a heater controller 45 for controlling the operation of the heater power supply 41 and the switch 42 according to the temperature sensed by the temperature sensor 44. The heater driving circuit 40 may include a filter 43 to filter noise components of the heater operating power supplied from the heater power supply 41 and to apply the same to the heater electrodes.

도 3을 참조하여, 히터 전극(24)은 트렌치 영역(36)의 양측 가장 자리를 따 라서 설치될 수 있다. 또는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 히터 전극(34)은 온도 제어의 용이함과 그 효율을 높이기 위하여 유전체 윈도우(31)의 임의의 위치에 다양하게 설치될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 유전체 윈도우(31)의 가스 공급홀(35)과 트랜치 영역(36)의 사이에서 하부에 가깝게 수평으로 매설되는 구조로 설치될 수 있다. 또는, 도 5에 도시된 바와 같이, 유전 윈도우(31)의 가스 공급홀(35)과 트랜치 영역(36)의 사이 부분에 수직으로 매설되는 구조로 설치될 수 있다. 또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 유전체 윈도우(31)의 상부를 전체적으로 덮고 가스 공급홀(35)과 대응되는 부분은 개구부를 형성하는 구조로 설치될 수 있다. 이때, 히터 전극(37)은 알루미늄과 같은 재료의 커버(37)로 감싸는 것이 바람직할 수 있다.Referring to FIG. 3, the heater electrode 24 may be installed along both edges of the trench region 36. Alternatively, as shown in FIGS. 4 to 6, the heater electrode 34 may be variously installed at any position of the dielectric window 31 in order to increase the temperature control and the efficiency thereof. For example, as shown in FIG. 4, the gas supply hole 35 of the dielectric window 31 and the trench region 36 may be disposed to be horizontally embedded near the lower portion of the dielectric window 31. Alternatively, as shown in FIG. 5, the structure may be installed to be perpendicular to a portion between the gas supply hole 35 of the dielectric window 31 and the trench region 36. Alternatively, as shown in FIG. 6, a portion covering the entire upper portion of the dielectric window 31 and corresponding to the gas supply hole 35 may be installed to form an opening. In this case, the heater electrode 37 may be preferably wrapped in a cover 37 of a material such as aluminum.

도 1을 참조하여, 유도 결합 플라즈마 소스(30)의 상부에는 가스 공급부(20)가 구비된다. 가스 공급부(20)는 가스 공급원(미도시)에 연결되는 가스 입구(21)와 하나 이상의 가스 분배판(22)을 구비하며 유전체 윈도우(31)의 상부에서 복수개의 가스 공급홀(35)을 통하여 반응기 몸체(12)의 내부로 공정 가스를 입력한다. 가스 공급부(20)는 두 가지 이상의 공정 가스를 분리 공급하는 것이 공정 효율을 높일 수 있을 경우 두 개의 가스 공급원으로부터 공급되는 서로 다른 공정 가스를 분리 공급하는 분리된 가스 공급 구조를 갖도록 변형 실시할 수 있다.Referring to FIG. 1, a gas supply unit 20 is provided on an inductively coupled plasma source 30. The gas supply unit 20 includes a gas inlet 21 connected to a gas supply source (not shown) and one or more gas distribution plates 22 and through a plurality of gas supply holes 35 at the top of the dielectric window 31. Process gas is input into the reactor body 12. The gas supply unit 20 may be modified to have a separate gas supply structure for separately supplying different process gases supplied from two gas sources when supplying two or more process gases separately may increase process efficiency. .

무선 주파수 안테나(32)는 무선 주파수를 공급하는 전원 공급원(50)에 임피던스 정합기(51)를 통하여 전기적으로 연결된다. 전원 공급원(50)은 임피던스 정합기(51)를 통하여 무선 주파수 전력을 무선 주파수 안테나(32)로 공급한다. 전원 공급원(50)은 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전원의 제어가 가능한 무선 주파수 발생기를 사용하여 구성될 수도 있다.The radio frequency antenna 32 is electrically connected through an impedance matcher 51 to a power source 50 for supplying radio frequencies. The power supply 50 supplies radio frequency power to the radio frequency antenna 32 through the impedance matcher 51. The power supply 50 may be configured using a radio frequency generator capable of controlling the output power without a separate impedance matcher.

기판 지지대(140) 하나 이상의 바이어스 전원 공급원(52, 53)으로부터 임피던스 정합기(54)를 통하여 바이어스 전력을 공급 받아 바이어스 된다. 도면에 도시되지 않았으나 직류 전원 공급원으로부터 직류 전원이 기판 지지대(14)로 공급될 수 있다. 둘 이상의 바이어스 전원 공급원(52, 53)으로부터 바이어스 전력이 공급되는 경우 각각의 바이어스 전력은 서로 다른 주파수를 갖는다.Substrate support 140 is biased with bias power supplied through impedance matcher 54 from one or more bias power sources 52 and 53. Although not shown in the drawings, DC power may be supplied from the DC power supply to the substrate support 14. When bias power is supplied from two or more bias power supplies 52 and 53, each bias power has a different frequency.

도 7은 하나의 코어 커버에 의해 덮여진 단일 안테나 라인을 보여주는 도면이고, 도 8은 하나의 코어 커버에 의해 덮여진 이중 안테나 라인을 보여주는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 트렌치 영역(36)에 설치되는 무선 주파수 안테나(32)는 단일 라인(32)으로 설치되거나 도 8에 도시된 바와 같이 두 개 이상 병렬 라인(32a, 32b)으로 설치될 수 있다. 하나 또는 둘 이상 병렬로 설치되는 경우라도 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 하나의 코어 커버(33)에 의해 덮여 지도록 할 수 있다. 물론, 병렬로 설치되는 경우 각기 독립적으로 코어 커버를 설치할 수도 있다.FIG. 7 is a diagram showing a single antenna line covered by one core cover, and FIG. 8 is a diagram showing a double antenna line covered by one core cover. As shown in FIG. 7, the radio frequency antenna 32 installed in the trench region 36 is installed as a single line 32 or as two or more parallel lines 32a and 32b as shown in FIG. 8. Can be. Even if one or two or more are installed in parallel can be covered by one core cover 33 as shown in FIG. Of course, when installed in parallel can also be installed independently of the core cover.

이상에서 설명된 본 발명의 히터가 설치된 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 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 plasma reactor having an inductively coupled plasma source equipped with a heater of the present invention described above are merely exemplary, and various modifications and equivalents from those skilled in the art to which the present invention pertains may be made. It will be appreciated that other embodiments are possible. 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 invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 주요 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing the main configuration of a plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 유도 결합 플라즈마 소스를 구성하는 유전체 윈도우의 평면도이다.2 is a plan view of a dielectric window constituting an inductively coupled plasma source.

도 3은 유전체 윈도우에 설치된 안테나, 코어 커버, 및 히터 전극을 보여주는 유전체 윈도우의 부분 단면도이다.3 is a partial cross-sectional view of a dielectric window showing an antenna, core cover, and heater electrode installed in the dielectric window.

도 4 내지 도 6은 히터 전극의 다양한 변형 설치예를 보여주는 유전체 윈도우의 부분 단면도이다.4 through 6 are partial cross-sectional views of dielectric windows showing various modified installation examples of heater electrodes.

도 7은 하나의 코어 커버에 의해 덮여진 단일 안테나를 보여주는 도면이다.7 shows a single antenna covered by one core cover.

도 8은 하나의 코어 커버에 의해 덮여진 이중 안테나를 보여주는 도면이다.8 shows a dual antenna covered by one core cover.

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

10: 플라즈마 반응기 12: 반응기 몸체10: Plasma reactor 12: Reactor body

14: 기판 지지대 16: 가스 출구14: substrate support 16: gas outlet

20: 가스 공급부 21: 가스 분배판20: gas supply unit 21: gas distribution plate

30: 유도 결합 플라즈마 소스 31: 유전체 윈도우30: inductively coupled plasma source 31: dielectric window

32: 안테나 33: 코어 커버32: antenna 33: core cover

34: 히터 전극 35: 가스 공급홀34: heater electrode 35: gas supply hole

36: 트랜치 영역 40: 히터 구동 회로36: trench area 40: heater drive circuit

41: 히터 전원 공급원 42: 스위치41: heater power source 42: switch

43: 필터 44: 온도감지센서43: filter 44: temperature sensor

45: 히터 제어기 50: 안테나 전원 공급원45: heater controller 50: antenna power source

51: 임피던스 정합기 52, 53: 바이어스 전원 공급원51: impedance matcher 52, 53: bias power supply

54: 임피던스 정합기54: impedance matcher

Claims (5)

플라즈마 유도 방전 영역을 갖는 반응기 몸체;A reactor body having a plasma induced discharge region; 반응기 몸체의 내부에 유도 결합 플라즈마를 형성하기 위한 유도 결합 플라즈마 소스;An inductively coupled plasma source for forming an inductively coupled plasma inside the reactor body; 반응기 몸체의 내부 온도를 제어하기 위해 유도 결합 플라즈마 소스에 설치된 히터 전극; 및A heater electrode installed in the inductively coupled plasma source to control the internal temperature of the reactor body; And 히터 전극으로 전원을 공급하여 반응기 몸체의 내부 영역의 온도를 제어하는 히터 구동 회로를 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기에 있어서,In the inductively coupled plasma reactor comprising a heater driving circuit for supplying power to the heater electrode to control the temperature of the inner region of the reactor body, 상기 유도 결합 플라즈마 소스는:The inductively coupled plasma source is: 반응기 몸체의 내부 영역과 접하며 가스 공급을 위한 복수개의 가스 공급과 히터 전극이 설치된 유전체 윈도우;A dielectric window in contact with an inner region of the reactor body and provided with a plurality of gas supply and heater electrodes for gas supply; 유전체 윈도우의 상부에 설치된 하나 이상의 무선 주파수 안테나; 및One or more radio frequency antennas mounted on top of the dielectric window; And 자속 출입구가 반응기 몸체의 내부 영역을 지향하도록 무선 주파수 안테나를 덮는 코어 커버를 포함하되;A core cover covering the radio frequency antenna such that the magnetic flux entrance orients the inner region of the reactor body; 상기 유전체 윈도우는 안테나가 설치되는 트렌치 영역을 포함하고, 상기 히터 전극은 트렌치 영역을 따라서 설치되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.The dielectric window includes a trench region in which an antenna is installed, and the heater electrode is installed along the trench region. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히터 구동 회로는:The heater drive circuit is: 히터 동작 전원을 공급하는 히터 전원 공급원;A heater power supply for supplying heater operating power; 히터 동작 전원을 히터 전극으로 공급하거나 차단하는 스위치;A switch for supplying or cutting off heater operating power to the heater electrode; 히터의 온도를 감지하는 온도 감지 센서; 및A temperature sensor for sensing a temperature of the heater; And 온도 감지 센서에 의하여 감지된 온도에 따라서 히터 전원 공급원 및 스위치의 동작을 제어하는 히터 제어기를 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.An inductively coupled plasma reactor comprising a heater controller for controlling the operation of the heater power source and the switch in accordance with the temperature sensed by the temperature sensor. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 히터 구동 회로는 히터 전원 공급원으로부터 공급되는 히터 동작 전원의 노이즈 성분을 필터링하여 히터 전극으로 인가하는 필터를 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.The heater driving circuit includes a filter for filtering the noise component of the heater operating power supplied from the heater power supply to the heater electrode.
KR1020070072575A 2007-07-20 2007-07-20 Plasma reactor having inductively coupled plasma source with heater KR101358780B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070072575A KR101358780B1 (en) 2007-07-20 2007-07-20 Plasma reactor having inductively coupled plasma source with heater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070072575A KR101358780B1 (en) 2007-07-20 2007-07-20 Plasma reactor having inductively coupled plasma source with heater

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090009369A KR20090009369A (en) 2009-01-23
KR101358780B1 true KR101358780B1 (en) 2014-02-04

Family

ID=40489125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070072575A KR101358780B1 (en) 2007-07-20 2007-07-20 Plasma reactor having inductively coupled plasma source with heater

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101358780B1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101434145B1 (en) * 2007-12-27 2014-08-26 주식회사 뉴파워 프라즈마 Inductively coupled plasma reactor with multi laser scanning line
US20110278260A1 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 Applied Materials, Inc. Inductive plasma source with metallic shower head using b-field concentrator
CN102548180A (en) * 2010-12-27 2012-07-04 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Medium window, inductive coupling coil assembly, and plasma processing equipment
KR102093559B1 (en) * 2017-06-29 2020-03-25 (주)아이씨디 Plasma Processing Apparatus
KR102113266B1 (en) * 2018-08-21 2020-05-21 인베니아 주식회사 Apparatus and Method for Processing Substrate
CN112071734B (en) * 2019-06-11 2023-10-31 中微半导体设备(上海)股份有限公司 Insulating material window, manufacturing method thereof and inductively coupled plasma processing device
KR102414868B1 (en) 2021-02-23 2022-06-30 주식회사 티엘이 Digital shock absorption establishment for road and method for preventing secondary collision accident using the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2502582B2 (en) 1987-04-15 1996-05-29 松下電器産業株式会社 Plasma CVD equipment
KR19980033120A (en) * 1996-10-24 1998-07-25 조셉제이.스위니 A parallel plate electrode plasma reactor capable of controlling the radiation distribution of plasma ion density with an induction antenna
KR100372317B1 (en) 1997-03-17 2003-05-16 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 Plasma treatment method and apparatus
KR100886240B1 (en) 2006-10-27 2009-03-02 주식회사 뉴파워 프라즈마 Inductively coupled plasma reactor with multi antenna and multi antenna driving system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2502582B2 (en) 1987-04-15 1996-05-29 松下電器産業株式会社 Plasma CVD equipment
KR19980033120A (en) * 1996-10-24 1998-07-25 조셉제이.스위니 A parallel plate electrode plasma reactor capable of controlling the radiation distribution of plasma ion density with an induction antenna
KR100372317B1 (en) 1997-03-17 2003-05-16 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 Plasma treatment method and apparatus
KR100886240B1 (en) 2006-10-27 2009-03-02 주식회사 뉴파워 프라즈마 Inductively coupled plasma reactor with multi antenna and multi antenna driving system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090009369A (en) 2009-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101349195B1 (en) Inductively coupled plasma reactor with core cover
KR101358780B1 (en) Plasma reactor having inductively coupled plasma source with heater
JP2007317661A (en) Plasma reactor
KR100753868B1 (en) Compound plasma reactor
KR101496847B1 (en) Inductively coupled plasma reactor
KR101093606B1 (en) Plasma reactor
KR100806522B1 (en) Inductively coupled plasma reactor
KR100864111B1 (en) Inductively coupled plasma reactor
KR100980287B1 (en) Inductively coupled plasma reactor having multi rf antenna
KR101281188B1 (en) Inductively coupled plasma reactor
KR20080028848A (en) Inductively coupled plasma reactor for wide area plasma processing
KR100845917B1 (en) Inductively coupled plasma reactor for wide area plasma processing
KR101020075B1 (en) Inductively coupled plasma reactor
KR101384583B1 (en) Inductively coupled plasma reactor having multi rf antenna
KR100772452B1 (en) Inductively coupled plasma reactor having multi rf antenna
KR101236206B1 (en) Inductively coupled plasma reactor for generating high density uniform plasma
KR101496840B1 (en) Plasma reactor apparatus having magnetism control constitution
KR101424487B1 (en) Inductively coupled plasma reactor having multi rf antenna
KR100753869B1 (en) Compound plasma reactor
KR101411994B1 (en) Susceptor having inductively coupled plasma source and plasma process chamber
KR101383247B1 (en) Method for etching thin film using advanced inductively coupled plasma source
KR101283645B1 (en) Inductively coupled plasma reactor having a built-in radio frequency antenna
KR101281191B1 (en) Inductively coupled plasma reactor capable
KR100777841B1 (en) Inductive coupled plasma reactor with improved vertical etching efficiency
KR20090022117A (en) Heater having inductively coupled plasma source and plasma process chamber

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: 20170123

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180118

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190124

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200115

Year of fee payment: 7