KR101446554B1 - 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버 - Google Patents

다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버 Download PDF

Info

Publication number
KR101446554B1
KR101446554B1 KR1020120040306A KR20120040306A KR101446554B1 KR 101446554 B1 KR101446554 B1 KR 101446554B1 KR 1020120040306 A KR1020120040306 A KR 1020120040306A KR 20120040306 A KR20120040306 A KR 20120040306A KR 101446554 B1 KR101446554 B1 KR 101446554B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
discharge tube
plate
plasma
tube head
cooling
Prior art date
Application number
KR1020120040306A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130117270A (ko
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 KR1020120040306A priority Critical patent/KR101446554B1/ko
Publication of KR20130117270A publication Critical patent/KR20130117270A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101446554B1 publication Critical patent/KR101446554B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H01J37/32165—Plural frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32559—Protection means, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/4652—Radiofrequency discharges using inductive coupling means, e.g. coils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/466—Radiofrequency discharges using capacitive coupling means, e.g. electrodes

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버는 하부에 피처리 기판이 놓이는 서셉터가 마련되고 상부 천정에 복수개의 개구부가 형성된 기판 처리실, 상기 복수개의 개구부에 하단부가 연결된 복수개의 방전관과 상기 복수개의 방전관에 각기 권선되는 복수개의 코일 안테나을 갖는 다중 방전관 어셈블리, 상기 기판 처리실의 천정과 상기 서셉터 사이에 위치하도록 상기 기판 처리실 내부에 설치되는 배플 평판, 및 상기 기판 처리실의 천정에 설치되는 제1 냉각 플레이트를 구비한다. 본 발명의 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버는 유도 결합 플라즈마를 발생하기 위한 방전관을 다중 결합하여 구성한 다중 방전관 어셈블리를 이용하여 이온 에너지에 대한 균일한 제어 능력을 높임으로서 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있다.

Description

다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버{PALSMA CHAMBER HAVING MULTI DISCHARGE TUBE ASSEMBLY}
본 발명은 무선 주파수를 이용하여 유도 결합 플라즈마를 발생하여 피처리 기판을 처리하는 플라즈마 챔버에 관한 것으로, 구체적으로는 유도 결합 플라즈마를 발생하기 위한 방전관을 다중 결합하여 구성한 다중 방전관 어셈블리를 이용하여 이온 에너지에 대한 균일한 제어 능력을 높임으로서 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버에 관한 것이다.
플라즈마는 같은 수의 양이온(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. 플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 무선 주파수(radio frequency)를 사용하여 용량 결합 플라즈마(capacitive coupled plasma)를 발생하는 용량 결합 플라즈마 소스와 유도 결합 플라즈마(inductive coupled plasma)를 발생하는 유도 결합 플라즈마 소스가 그 대표적인 예이다.
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.
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. 그러므로 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.
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 윈도우(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. 그러므로 무선 주파수 안테나의 구조를 개선하여 균일한 고밀도의 플라즈마를 얻기 위해 노력하고 있다.
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.
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.
본 발명의 목적은 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버에 관한 것이다. 본 발명의 일면에 따른 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버는 하부에 피처리 기판이 놓이는 서셉터가 마련되고 상부 천정에 복수개의 개구부가 형성된 기판 처리실; 상기 복수개의 개구부에 하단부가 연결된 복수개의 방전관과 상기 복수개의 방전관에 각기 권선되는 복수개의 코일 안테나을 갖는 다중 방전관 어셈블리; 상기 기판 처리실의 천정과 상기 서셉터 사이에 위치하도록 상기 기판 처리실 내부에 설치되는 배플 평판; 및 상기 기판 처리실의 천정에 설치되는 제1 냉각 플레이트를 구비한다.
일 실시예에 있어서, 상기 다중 방전관 어셈블리는 상기 복수개의 방전관의 상단부가 연결되는 방전관 헤드를 포함하고, 상기 방전관 헤드는 가스 공급원으로부터 공급되는 공정 가스를 상기 복수개의 방전관으로 공급한다.
일 실시예에 있어서, 상기 방전관 헤드에 설치되는 제2 냉각 플레이트를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 코일 안테나는 냉각수가 유동되는 관형 구조를 갖고, 상기 제1 및 제2 냉각 플레이트는 상기 복수개의 코일 안테나에 의해 상호 연결되어 상기 제1 및 제2 냉각 플레이트와 상기 복수개의 코일 안테나를 경유하는 냉각수 유동 경로를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 방전관 헤드는 상부판과 하부판 그리고 상기 상부판과 하부판의 사이에 설치되는 절연부재를 포함하고, 상기 상부판과 상기 하부판은 용량 결합 전극으로 기능한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 안테나 코일의 일단은 상기 제1 냉각 플레이트에 타단은 상기 제2 냉각 플레이트에 연결되며, 상기 제1 냉각 플레이트는 임피던스 정합기를 통하여 메인 전원 공급원에 연결되고, 상기 제2 냉각 플레이트는 접지된다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 방전관은 둘 이상의 서로 다른 공정 가스가 분리되어 개별적으로 공급된다.
일 실시예에 있어서, 상기 방전관 헤드는 내부에 설치되는 배플 평판을 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 방전관은 각기 내부에 설치되는 배플 평판을 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 코일 안테나는 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합된 전기적 연결 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는다.
본 발명의 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버는 유도 결합 플라즈마를 발생하기 위한 방전관을 다중 결합하여 구성한 다중 방전관 어셈블리를 이용하여 이온 에너지에 대한 균일한 제어 능력을 높임으로서 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버의 사시도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 챔버의 단면도이다.
도 3은 복수개의 코일 안테나가 직렬로 연결된 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 복수개의 코일 안테나가 병렬로 연결된 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 제1 및 제2 냉각 플레이트와 코일 안테나를 통하여 구성된 냉각수 유동 경로를 보여주는 부분 단면도이다.
도 6은 방전관 헤드를 용량 결합 전극으로 구성한 변형 예를 보여주는 플라즈마 챔버의 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버의 사시도이다.
도 8은 도 7의 플라즈마 챔버의 단면도이다.
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 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버의 사시도이고, 도 2는 도 1의 플라즈마 챔버의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버(10)는 기판 처리실(20)과 그 상부에 다중 방전관 어셈블리(30)와 방전관 헤드(50)가 설치된다. 기판 처리실(20)은 내측 하부에는 피처리 기판(24)이 놓이는 서셉터(22)가 마련되며, 상부 천정에는 복수개의 개구부(28)가 형성되어 있다. 다중 방전관 어셈블리(30)는 코일 안테나(34)가 장착된 복수개의 방전관(32)과 방전관 헤드(50)로 구성된다. 복수개의 방전관(32)은 코일 안테나(34)로부터 발생된 유도 기전력이 내부로 전달되도록 유전체 튜브로 구성된다. 복수개의 방전관(32)의 하단은 기판 처리실(20)의 천정에 형성된 개구부(28)에 연결되고 상단은 방전관 헤드(50)에 연결된다. 방전관 헤드(50)의 상부에는 가스 공급원(미도시)에 연결되는 가스 입구(52)가 구비된다.
복수개의 코일 안테나(34)는 인피던스 정합기(62)를 통하여 메인 전원 공급원(60)에 연결된다. 메인 전원 공급원(60)은 임피던스 정합기(62)를 통하여 무선 주파수 전력을 복수개의 코일 안테나(34)로 공급한다. 복수개의 코일 안테나(34)는, 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이, 직렬로 연결된 구조를 가질 수 있다. 또는 복수개의 코일 안테나(34)는, 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이, 병렬로 연결된 구조를 가질 수 있다. 또는 복수개의 코일 안테나(34)는 직렬 방식과 병렬 방식이 혼합된 방식의 연결 구조를 가질 수도 있다. 기판 처리실(20)의 내부에 설치된 서셉터(22)는 임피던스 정합기(66)를 통하여 바이어스 전원 공급원(64)에 연결된다. 서셉터(22)는 바이어스 전원의 공급이 없는 구조일 수도 있다.
기판 처리실(20)의 천정과 서셉터(22) 사이에는 하나 이상의 배플 평판(26)이 구비된다. 방전관 헤드(50)의 내부에도 하나 이상의 방전관 헤드용 배플 평판(54)이 설치될 수 있다. 방전관 헤드(50)의 가스 입구(52)를 통하여 유입된 공정 가스는 방전관 헤드용 배플 평판(54)을 통해서 분배되어 복수개의 방전관(32)으로 공급된다. 메인 전원 공급원(60)으로부터 무선 주파수 전력이 복수개의 코일 안테나(34)로 공급되면 복수개의 방전관(32) 내부로 유도 기전력이 제공되어 공정 가스가 이온화되어 플라즈마 방전이 이루어진다. 플라즈마 가스는 기판 처리실(20)의 개구부(28)를 통하여 유입되고 배플 평판(26)에 의해 분배되어 서셉터(22) 위의 피처리 기판(24)으로 분사된다. 기판 처리실(20)의 내부에 미반응 가스는 배기 펌프(80)를 통하여 외부로 배기된다. 다중 방전관 어셈블리(30)에 의해서 기판 처리실(20)의 내부에 폭넓게 플라즈마 가스가 공급되며 배플 평판(26)에 의해서 다시 고르게 분배가 이루어짐으로 피처리 기판(24)에 대한 플라즈마 처리는 매우 균일하게 이루어진다.
복수개의 방전관(32)은 둘 이상의 서로 다른 공정 가스가 분리되어 개별적으로 공급될 수 있다. 예를 들어, 중앙에 설치된 방전관과 외곽에 설치된 방전관에 각기 서로 다른 공정 가스가 분리되어 개별적으로 공급될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나, 분리된 개별적인 가스 공급을 위하여 분리된 가스 공급 채널 구조가 방전관 헤드(50)에 구성된다. 이러한 경우 각기 서로 다른 공정 가스가 복수개의 방전관(32)에서 각기 이온화되어 기판 처리실(20)로 공급된다. 이러한 것은 특정 플라즈마 처리 공정에서 유용하게 응용될 수 있다.
기판 처리실(20)의 상부에는 제1 냉각 플레이트(40)가 설치되고, 방전관 헤드(50)의 저면에는 제2 냉각 플레이트(45)가 설치된다. 제1 및 제2 냉각 플레이트(40, 45)는 냉각수 공급원(70)과 연결되어 냉각수의 순환계를 구성한다. 냉각수 순환계에는, 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이, 복수개의 코일 안테나(34)가 포함될 수 있다. 코일 안테나(34)의 하단부는 연결관(36)을 통하여 제1 냉각 플레이트(40)와 연결되고, 상단부는 연결관(38)을 통하여 제2 냉각 플레이트(45)와 연결된다. 그럼으로 제1 및 제2 냉각 플레이트(40, 45)와 코일 안테나(34)를 경유하는 냉각수 유동 경로를 형성한다. 제1 및 제2 냉각 플레이트(40, 45)와 코일 안테나(34)를 경유하여 냉각수 유동 경로가 형성됨으로 다중 방전관 어셈블리(30)가 과열되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 6은 방전관 헤드를 용량 결합 전극으로 구성한 변형 예를 보여주는 플라즈마 챔버의 부분 단면도이다.
도 6을 참조하여, 방전관 헤드(50)는 상부판과 하부판이 용량 결합 전극으로 기능하도록 변형 실시될 수 있다. 이 경우에는 방전관 헤드(50)의 상부판과 하부판 사이에는 절연 부재가 설치된다. 하부판은 제2 냉각 플레이트(45)에 연결됨으로 제2 냉각 플레이트(45)가 임피던스 정합기(62)를 통하여 메인 전원 공급원(60)에 연결된다. 그럼으로 하부판은 제2 냉각 플레이트(45)를 통하여 메인 전원 공급원(60)으로부터 공급되는 무선 주파수 전력을 공급 받고 상부판은 접지됨으로 방전관 헤드(50) 내부에서는 용량 결합 방전이 이루어진다.
이 경우 복수개의 안테나 코일(34)의 상단이 제2 냉각 플레이트(45)에 연결하여 메인 전원 공급원(60)으로부터 공급되는 무선 주파수 전력이 코일 안테나(34)로 공급되도록 할 수도 있다. 또한 복수개의 안테나 코일(34)의 하단이 제1 냉각 플레이트(40)에 연결되도록 하고 제1 냉각 플레이트(40)를 접지로 연결한다. 그럼으로 제1 및 제2 냉각 플레이트(40, 45) 사이에 복수개의 코일 안테나(34)가 병렬로 연결되는 구조를 갖는다. 그러나 복수개의 코일 안테나(34)를 직렬로 연결하여 구성하는 것도 가능하다.
이와 같은 변형예에 의하면, 방전관 헤드(50)의 내부에서 용량 결합 방전이 이루어지고 복수개의 방전관(32)을 통하여 유도 결합 방전이 이루어짐으로 복합적이고 다단계적인 플라즈마 방전이 이루진다. 그럼으로 공정 가스의 플라즈마 방전 효율이 극대화될 수 있어 대면적의 고밀도 플라즈마를 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버의 사시도이고, 도 8은 도 7의 플라즈마 챔버의 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 제2 실시예에 플라즈마 챔버(10a)는 상술한 제1 실시예와 전반적인 구성은 동일하나 방전관 헤드(50)를 구비하지 않는다. 그럼으로 동일한 구성에 대한 반복적인 설명은 생략한다. 복수개의 방전관(32)은 각기 가스 공급을 위한 가스 입구(33)가 개별적으로 구성된다. 가스의 분배 효율을 높이기 위하여 복수개의 방전관(32)의 내부 상단에는 방전관용 배플 평판(35)이 구비될 수 있다. 복수개의 방전관(32)은 동일한 공정 가스가 공급될 수 있으며 또는 서로 다른 공정 가스가 개별적으로 공급될 수도 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버의 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.
10, 10a: 플라즈마 챔버 20: 기판 처리실
24: 피처리 기판 26: 배플 평판
28: 개구부 30, 30a: 다중 방전관 어셈블리
32: 방전관 34: 코일 안테나
35: 배플 평판 36, 38: 연결관
40: 제1 냉각 플레이트 45: 제2 냉각 플레이트
50: 방전관 헤드 52: 가스 입구
54: 배플 평판 60: 메인 전원 공급원
62: 임피던스 정합기 64: 바이어스 전원 공급원
66: 임피던스 정합기 70: 냉각수 공급원
80: 배기 펌프

Claims (10)

  1. 하부에 피처리 기판이 놓이는 서셉터가 마련되고 상부 천정에 복수개의 개구부가 형성된 기판 처리실; 복수개의 개구부에 하단부가 연결된 복수개의 방전관과 복수개의 방전관에 각기 권선되는 복수개의 코일 안테나를 갖는 다중 방전관 어셈블리; 기판 처리실의 천정과 상기 서셉터 사이에 위치하도록 기판 처리실 내부에 설치되는 배플 평판(26)을 구비하는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버에 있어서,
    냉각수가 유동되는 관형 구조를 갖는 복수개의 코일 안테나와;
    복수개의 코일 안테나에 의해 상호 연결되는 제1 및 제2 냉각 플레이트와;
    제1 및 제2 냉각 플레이트와 복수개의 코일 안테나를 경유하는 냉각수 유동 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    다중 방전관 어셈블리는 복수개의 방전관의 상단부가 연결되는 방전관 헤드를 포함하고,
    방전관 헤드는 가스 공급원으로부터 공급되는 공정 가스를 상기 복수개의 방전관으로 공급하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버.
  3. 제2항에 있어서,
    방전관 헤드에 설치되는 제2 냉각 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    방전관 헤드는 상부판과 하부판 그리고 상부판과 하부판의 사이에 설치되는 절연부재를 포함하고, 상부판과 하부판은 용량 결합 전극으로 기능하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버.
  6. 제3항에 있어서,
    복수개의 안테나 코일의 일단은 제1 냉각 플레이트에 타단은 제2 냉각 플레이트에 연결되며,
    제1 냉각 플레이트는 임피던스 정합기를 통하여 메인 전원 공급원에 연결되고, 제2 냉각 플레이트는 접지되는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버.
  7. 제1항에 있어서,
    복수개의 방전관은 둘 이상의 서로 다른 공정 가스가 분리되어 개별적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버.
  8. 제2항에 있어서,
    방전관 헤드는 내부에 설치되는 방전관 헤드용 배플 평판(54)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버.
  9. 제1항에 있어서,
    복수개의 방전관은 각기 내부에 설치되는 방전관용 배플 평판(35)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버.
  10. 제1항에 있어서,
    복수개의 코일 안테나는 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합된 전기적 연결 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버.
KR1020120040306A 2012-04-18 2012-04-18 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버 KR101446554B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120040306A KR101446554B1 (ko) 2012-04-18 2012-04-18 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120040306A KR101446554B1 (ko) 2012-04-18 2012-04-18 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130117270A KR20130117270A (ko) 2013-10-25
KR101446554B1 true KR101446554B1 (ko) 2014-10-06

Family

ID=49636085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120040306A KR101446554B1 (ko) 2012-04-18 2012-04-18 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101446554B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102384274B1 (ko) * 2015-09-22 2022-04-12 (주) 엔피홀딩스 냉각구조를 개선한 플라즈마 반응기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100061126A (ko) * 2008-11-28 2010-06-07 위순임 혼합 플라즈마 반응기
KR20110028414A (ko) * 2009-09-12 2011-03-18 위순임 다중 외부 방전관을 이용한 스퍼터 장치
KR20110131833A (ko) * 2010-05-31 2011-12-07 주식회사 밀레니엄투자 선형 플라즈마 발생기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100061126A (ko) * 2008-11-28 2010-06-07 위순임 혼합 플라즈마 반응기
KR20110028414A (ko) * 2009-09-12 2011-03-18 위순임 다중 외부 방전관을 이용한 스퍼터 장치
KR20110131833A (ko) * 2010-05-31 2011-12-07 주식회사 밀레니엄투자 선형 플라즈마 발생기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130117270A (ko) 2013-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101349195B1 (ko) 코어 커버를 구비한 유도 결합 플라즈마 반응기
US10090134B2 (en) Plasma reactor with inductive excitation of plasma and efficient removal of heat from the excitation coil
US5430355A (en) RF induction plasma source for plasma processing
US7854213B2 (en) Modulated gap segmented antenna for inductively-coupled plasma processing system
US7863582B2 (en) Ion-beam source
KR101095602B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 생성장치
KR100845890B1 (ko) 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기
KR101358780B1 (ko) 히터가 설치된 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 플라즈마반응기
KR100742659B1 (ko) 자성코어를 이용한 유도결합 플라즈마 발생장치
KR101572100B1 (ko) 복합 주파수를 이용한 대면적 플라즈마 반응기
KR100980287B1 (ko) 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기
KR20080028848A (ko) 대면적 플라즈마 처리를 위한 유도 결합 플라즈마 반응기
KR20110032374A (ko) 다중 플라즈마 영역을 갖는 플라즈마 반응기
KR101281188B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 반응기
KR100845917B1 (ko) 대면적 플라즈마 처리를 위한 유도 결합 플라즈마 반응기
KR101446554B1 (ko) 다중 방전관 어셈블리를 갖는 플라즈마 챔버
KR101384583B1 (ko) 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기
KR100772452B1 (ko) 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기
KR101585890B1 (ko) 수직 듀얼 챔버로 구성된 대면적 플라즈마 반응기
KR100743842B1 (ko) 자속 채널에 결합된 플라즈마 챔버를 구비한 플라즈마반응기
KR101411994B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 소스가 내장된 서셉터 및 이를 구비한플라즈마 처리 챔버
KR101283645B1 (ko) 내장 무선 주파수 안테나를 구비한 유도 결합 플라즈마반응기
KR100845885B1 (ko) 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기
KR20090073327A (ko) 고밀도 원격 플라즈마 처리 장치
KR100777841B1 (ko) 향상된 수직 식각 성능을 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170925

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180928

Year of fee payment: 5