KR101496841B1 - 혼합형 플라즈마 반응기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혼합형 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 복합형 플라즈마 반응기는 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 구비하며 복수개의 개구부를 갖는 반응기 몸체, 상기 개구부에 연결되며 유도 결합 플라즈마가 발생하기 위한 하나 이상의 방전 경로를 제공하는 외부 방전 브리지, 상기 외부 방전 브리지에 장착되어 상기 외부 방전 브리지와 상기 반응기 몸체의 내부를 경유하는 유도 결합 플라즈마를 발생하기 위한 일차 권선을 갖는 마그네틱 코어, 및 상기 기판 지지대에 대향하여 상기 반응기 몸체의 일 면에 구비되어 상기 반응기 몸체의 내부에 용량 결합 플라즈마를 발생하기 위한 용량 결합 전극을 포함한다. 본 발명의 혼합형 플라즈마 반응기에 의하면 외부 방전 브리지를 이용한 유도 결합 플라즈마와 용량 결합 전극을 이용한 용량 결합 플라즈마를 복합적으로 발생하여 보다 고밀도의 균일한 플라즈마 발생이 가능하며 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높아서 보다 균일한 기판 처리가 가능하다.
용량 결합 플라즈마, 유도 결합 플라즈마, 혼합형

Description

혼합형 플라즈마 반응기{COMPOUND PLASMA REACTOR}
본 발명은 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 보다 외부 방전 브리지를 경유하는 공정 챔버 내의 유도 결합 플라즈마와 용량 결합 전극을 이용한 공정 챔버 내의 용량 결합 플라즈마를 복합적으로 발생하는 혼합형 플라즈마 반응기에 관한 것이다.
플라즈마는 같은 수의 양이온(positive ions)과 전자(elctrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 라디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예를 들어, 식각(eching), 증착(deposition), 세정(cleaning), 에싱(ahing) 등에 사용된다. 플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 무선 주파수(radio frequency)를 사용한 용량 결합 플라즈마(capacitively coupled plasma) 소스와 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma) 소스가 그 일례이다.
용량 결합 플라즈마는 정확한 용량 결합 조절과 이온 조절 능력이 높아서 타 플라즈마 소스에 비하여 공정 생산력이 높다는 장점을 갖는다. 반면, 무선주파수 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 무선 주파수 전력의 한계성을 갖게 된다.
한편, 유도 결합 플라즈마는 무선 주파수 전원의 증가에 따라 이온 밀도를 쉽게 증가시킬 수 있으며 이에 따른 이온 충격은 상대적으로 낮아서 고밀도 플라즈마를 얻기에 매우 적합한 것으로 알려져 있다. 그러나 유도 코일이 플라즈마 이온 에너지를 거의 또는 전혀 제어하지 못함으로 이온 에너지의 조절을 위해서는 별도의 개별적인 장치를 부가하여야만 했다. 예를 들어, 플라즈마 반응기 내부에 구비되는 기판 지지대에 독립된 무선 주파수를 인가하는 바이어스 기술이 그 일 예이다. 그러나 기판 지지대에 인가되는 바이어스 전원은 플라즈마 이온 에너지의 제어성이 낮아서 공정 생산력이 낮다는 문제점이 있었다.
반도체 장치의 제조를 위한 웨이퍼나 LCD 글라스 기판은 더욱 대형화 되어 가고 있다. 그럼으로 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높은 플라즈마 소스가 요구되고 있다. 외부 방전 브리지를 구비한 플라즈마 반응기의 경우에도 대면적의 플라즈마를 고밀도로 균일하게 발생하고 이와 더불어 플라즈마에 대한 이온 에너지의 효과적인 제어가 가능하여야 하지만 단순히 외부 방전 브리지의 구조를 개선하는 것만으로는 어려움이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부 방전 브리지를 이용한 유도 결합 플라즈마와 용량 결합 전극을 이용한 용량 결합 플라즈마를 복합적으로 발생하여 보다 고밀도의 균일한 플라즈마 발생이 가능하며 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높아서 보다 균일한 기판 처리가 가능한 혼합형 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 혼합형 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 혼합형 플라즈마 반응기는: 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 구비하며 복수개의 개구부를 갖는 반응기 몸체; 상기 개구부에 연결되며 유도 결합 플라즈마가 발생하기 위한 하나 이상의 방전 경로를 제공하는 외부 방전 브리지; 상기 외부 방전 브리지에 장착되어 상기 외부 방전 브리지와 상기 반응기 몸체의 내부를 경유하는 유도 결합 플라즈마를 발생하기 위한 일차 권선을 갖는 마그네틱 코어; 및 상기 기판 지지대에 대향하여 상기 반응기 몸체의 일 면에 구비되어 상기 반응기 몸체의 내부에 용량 결합 플라즈마를 발생하기 위한 용량 결합 전극을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 용량 결합 전극을 경유하는 제1 가스 공급 채널을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 용량 결합 전극은 가스가 유동하는 중공의 전극 본체; 상기 전극 본체 내에 구비되어 상기 가스를 분배하는 가스 분배판; 및 상기 분배된 가스가 상기 공정 챔버의 내부로 분산 유입되도록 상기 전극 본체에 구성된 다수개의 가스 공급공을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 외부 방전 브리지를 경유하는 제2 가스공급채널을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 외부 방전 브리지로부터 유입되는 가스를 확산시키기 위하여 반응기 몸체의 내부에 구성되는 가스 확산 부재를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 용량 결합 전극과 상기 반응기 몸체의 사이에 구성되는 진공 절연 부재를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 용량 결합 전극과 상기 반응기 몸체의 사이에 구성되는 전기적 절연 부재를 포함한다.
본 발명의 혼합형 플라즈마 반응기에 의하면, 외부 방전 브리지를 이용한 유도 결합 플라즈마와 용량 결합 전극을 이용한 용량 결합 플라즈마를 복합적으로 발생하여 보다 고밀도의 균일한 플라즈마 발생이 가능하며 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높아서 보다 균일한 기판 처리가 가능하다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보 다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 혼합형 플라즈마 반응기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 혼합형 플라즈마 반응기에서 다수개의 개구부와 용량 결합 전극이 설치된 반응기 몸체의 상부를 보여주는 도면이다. 그리고 도 3은 도 1의 혼합형 플라즈마 반응기의 주요 구성을 보여주기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 혼합형 플라즈마 반응기(10)는 반응기 몸체(11), 반응기 몸체(12)의 상부에 설치되며 일차 권선(미도시)을 갖는 마그네틱 코어(22)가 장착된 외부 방전 브리지(20), 및 반응기 몸체(12)의 일면에 설치되는 용량 결합 전극(30)을 포함한다. 플라즈마 반응기(10)는 외부 방전 브리지(20)에 의해서 발생되는 유도 결합 플라즈마와 용량 결합 전극(30)에 의해서 발생되는 용량 결합 플라즈마를 복합적으로 발생하여 플라즈마 반응기(10)의 내부에 보다 고밀도의 균일한 플라즈마를 발생할 수 있으며 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높아서 보다 균일한 기판 처리가 가능하다.
반응기 몸체(12)는 그 상부 중심에 용량 결합 전극(30)이 위치하고, 그 주변으로 외부 방전 브리지(20)의 다수개의 방전관 브리지(21)가 연결되는 다수개의 개구부(13)가 마련된다. 용량 결합 전극(30)의 중심부에도 하나의 방전관 브리지가 연결될 수 있도록 관통 영역(32)이 마련된다. 후술되겠지만, 용량 결합 전극(30)은 가스 공급 채널을 형성할 수 있는데 이 경우 가스 공급을 위한 가스 주입구(33)가 구성된다. 반응기 몸체(12)의 내부에는 피처리 기판(14)이 놓이는 지지대(11)가 구비된다.
반응기 몸체(12)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 제작될 수 있다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 제작될 수도 있다. 또는 탄소나노튜브가 공유 결합된 복합 금속을 사용할 수도 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)으로 제작될 수도 있다. 또 다른 대안으로 반응기 몸체(12)를 전체적 또는 부분적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작하는 것도 가능하다. 이와 같이 반응기 몸체(12)는 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 어떠한 물질로도 제작 될 수 있다.
반응기 몸체(11)의 구조는 피처리 기판(13)에 따라 그리고 플라즈마의 균일한 발생을 위하여 적합한 구조 예를 들어, 원형 구조나 사각형 구조 그리고 이외에도 어떠한 형태의 구조를 가질 수 있다. 피처리 기판(14)은 예를 들어, 반도체 장치, 디스플레이 장치, 태양전지 등과 같은 다양한 장치들의 제조를 위한 웨이퍼 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 기판들이다. 반응기 몸체(12)에 구비되는 가스 출구(15)는 진공펌프(미도시)에 연결된다.
외부 방전 브리지(20)는 관형 구조를 갖는 다수개의 방전관 브리지(21)와 중공의 방전관 헤드(23)로 구성된다. 다수개의 방전관 브리지(21)는 반응기 몸체(12)의 천정에 형성된 복수개의 개구부(13)에 연결되어 반응기 몸체(12)의 내부 를 경유하는 하나 이상의 방전 경로를 제공한다. 예를 들어, 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 다수개의 방전관 브리지(21)는 중심에 위치하는 하나의 방전관 브리지와 그 주변에 방사형으로 배치되는 네 개의 방전관 브리지를 포함한다. 다수개의 방전관 브리지(21)의 상부에는 중공형의 방전관 헤드(23)를 구비된다. 방전관 헤드(23)의 상부에는 가스 입구(24)가 구비되며, 가스 입구(24)는 가스 공급원(미도시)에 연결된다. 방전관 헤드(23)는 중공의 원반형 구조를 갖고, 내부에 가스 분배를 위한 하나 이상의 가스 분배판(25)이 구비될 수 있다. 방전관 헤드(23)와 다수개의 방전관 브리지(21)는 반응기 몸체(12)와 동일하게 금속 또는 비금속 물질로 구성될 수 있다.
다수개의 방전관 브리지(21)에는 각기 일차 권선(26)을 갖는 마그네틱 코어(22)가 장착된다. 예를 들어, 다섯 개의 방전관 브리지(21)가 구비되는 경우에는 각각의 방전관 브리지(21)에 일차 권선(26)을 갖는 마그네틱 코어(22)가 각기 장착된다. 일차 권선(26)은 임피던스 정합기(41)를 통하여 제1 메인 전원 공급원(40)에 전기적으로 연결된다.
도 4는 도 1에서 용량 결합 전극을 확대하여 보여주는 부분 단면도이고, 도 5는 도 4의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 4를 참조하여, 용량 결합 전극(30)은 반응기 몸체(12)의 천정의 일부를 구성한다. 예를 들어, 기판 지지대(11)에 대향되도록 반응기 몸체(12)의 상부에 설치된다. 용량 결합 전극(30)은 반응기 몸체(12)의 내부에 직접적으로 노출되는 구조이지만, 반응기 몸체(12)의 내부 영역과 절연 물질을 사이에 두고 설치되도록 할 수도 있다. 용량 결합 전극(30)은 임피던스 정합기(43)를 통하여 제2 메인 전원 공급원(42)에 전기적으로 연결된다.
용량 결합 전극(30)은 가스 공급 채널이 구비될 수 있다. 예를 들어, 용량 결합 전극(30)은 가스가 유동하는 중공의 전극 본체(31), 전극 본체(31) 내에 구비되어 가스를 분배하는 가스 분배판(34), 분배된 가스가 상기 공정 챔버의 내부로 분산 유입되도록 전극 본체에 구성된 다수개의 가스 공급공(35)을 포함하여 전체적으로 가스 샤워 헤드 구조를 갖는다.
플라즈마 반응기(10)는 외부 방전 브리지(20)를 경유하는 하나의 가스 공급 채널과 용량 결합 전극(30)을 경유하는 다른 하나의 가스 공급 채널을 구비할 수 있다. 이 두 개의 가스 공급 채널은 각기 서로 다른 가스(Gas1, Gas2)가 분리 공급될 수 있다. 또는 동일한 가스가 두 개의 가스 공급 채널로 같이 공급될 수도 있다. 또는 어느 하나의 가스 공급 채널을 통해서만 선택적으로 가스 공급이 이루어질 수도 있다.
반응기 몸체(12)가 금속성 물질로 구성되는 경우에 용량 결합 전극(30)과 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 전기적 절연부재(50)(예를 들어, 세라믹 링)를 사이에 두고 용량 결합 전극(30)의 전극 본체(31)와 반응기 몸체(12)가 연결된다. 이때, 진공 절연을 위한 진공 절연 부재(51)(예를 들어, 진공 오링)를 용량 결합 전극(30)과 반응기 몸체(12) 사이에 같이 구성한다. 특히, 전기적 절연 부재(50)가 내측으로 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 방전관 헤드(23)와 다수개의 방전관 브리지(21)가 반응기 몸체(12)와 동 일하게 금속 물질로 구성되는 경우에는 에디 전류(eddy current)가 발생되는 것을 차단하기 위하여 전기적인 절연 영역을 구비한다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 방전관 브리지(21)와 반응기 몸체(12)의 사이에 전기적 절연 부재(52)가 구비되며, 이때 진공 절연 부재(53)도 같이 구비된다. 이러한 전기적 절연 구조와 진공 절연 구조는 용량 결합 전극(30)과 관통 영역(32)에 설치되는 방전관 브리지사이에도 동일하게 구성된다.
도 6은 외부 방전 브리지에 장착된 다수의 마그네틱 코어의 일차 권선들과 전원 공급원의 전기적 연결 구조의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하여, 다수개의 방전관 브리지(21)에는 각기 일차 권선(26)을 갖는 마그네틱 코어(22)가 장착된다. 다수개의 일차 권선(26)은 직렬로 연결되고 그 일단은 임피던스 정합기(41)를 통하여 제1 메인 전원 공급원(40)에 전기적으로 연결되고, 다른 일단은 접지된다. 또는 다수개의 일차 권선(26)은 제1 메인 전원 공급원(40)에 병렬로 연결되거나 직렬과 병렬이 혼합된 구조로 연결될 수 있다. 병렬로 연결되는 경우에는 다수개의 일차 권선으로 공급되는 전류가 상호 균형을 이루도록 자동 전류 균형 회로가 구성될 수 있다.
용량 결합 전극(30)은 임피던스 정합기(43)를 통하여 제2 메인 전원 공급원(42)에 전기적으로 연결된다. 제1 및 제2 메인 전원 공급원(40, 42)은 서로 다른 무선 주파수를 발생한다. 그러나 서로 동일한 주파수를 발생할 수도 있다. 또는 하나의 전원 공급원을 사용하여 일차 권선(26)과 용량 결합 전극(30)을 동시에 또는 선택적으로 구동할 수도 있다. 제1 및 제2 메인 전원 공급원(40, 42)은 각기 임피던스 정합기(41, 43)를 사용하지만, 별도의 임피던스 정합기 없이 출력의 제어가 가능한 무선 주파수 발생기를 사용하여 구성될 수도 있다.
도 7은 외부 방전 브리지로부터 유입되는 가스를 확산시키기 위하여 반응기 몸체의 내부에 구성되는 가스 확산 부재를 보여주는 부분 단면도이다.
도 7을 참조하여, 반응기 몸체(12)에 내부에는 다수개의 방전 브리지(21)로부터 유입되는 가스를 확산시키기 위하여 반응기 몸체(12)의 내부에 가스 확산 부재(16)가 구성될 수 있다. 가스 확산 부재(16)는 예를 들어, 반응기 몸체(12)의 천정에 형성된 다수개의 개구부(13)에 설치될 수 있다. 또한, 용량 결합 전극(30)의 중앙에 형성된 관통 영역(32)의 하부에 설치될 수 있다.
다시, 도 3을 참조하여, 기판 지지대(11)는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원(44, 45)에 연결되어 바이어스 된다. 예를 들어, 서로 다른 무선 주파수 전원을 공급하는 두 개의 바이어스 전원 공급원(44, 45)이 공통 임피던스 정합기(44)(또는 각각의 임피던스 정합기)를 통하여 기판 지지대(11)에 전기적으로 연결되어 바이어스 된다. 기판 지지대(11)의 이중 바이어스 구조는 반응기 몸체(12)의 내부에 플라즈마 발생을 용이하게 하고, 플라즈마 이온 에너지 조절을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 향상 시킬 수 있다. 또는 단일 바이어스 구조로 변형 실시할 수도 있다. 또는 기판 지지대(11)는 바이어스 전원의 공급 없이 제로 퍼텐셜(zero potential)을 갖는 구조로 변형 실시될 수도 있다. 기판 지지대(11)는 정전척을 포함할 수 있으며, 이와 더불어 또는 별개로 히터를 포함할 수 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합형 플라즈마 반응 기(10)는 외부 방전 브리지(20)를 통하여 제1 가스(Gas1)가 공급되고 제1 메인 전원 공급원(40)으로부터 무선 주파수가 다수개의 일차 권선(26)으로 공급되면 외부 방전 브리지(20)의 다수개의 방전관 브리지(21)를 경유하는 유도 결합 플라즈마가 발생된다. 이와 더불어, 제2 가스(Gas2)가 용량 결합 전극(30)을 통하여 공급되고, 제2 메인 전원 공급원(42)으로부터 무선 주파수가 용량 결합 전극(30)으로 공급되면 반응기 몸체(12)의 내부에는 용량 결합 플라즈마가 발생된다. 이와 같이 하여 반응기 몸체(12)의 내부에는 외부 방전 브리지(20)에 의한 유도 결합 플라즈마와 용량 결합 전극(30)에 의한 용량 결합 플라즈마가 복합적으로 발생된다. 특히, 유도 결합 플라즈마와 용량 결합된 플라즈마는 상호 수직으로 교차되도록 형성됨으로서 반응기 몸체(12)의 내부에서 가스 이온 입자들의 나선 운동을 가속시켜 가스 분해 능력이 매우 높으며 균일한 플라즈마를 발생할 수 있다. 제1 및 제2 메인 전원 공급원(40, 42)의 전력 제어에 따라 매우 용이하게 플라즈마 이온 밀도를 제어할 수 있어서 과도한 이온 에너지의 증가 없이 높은 플라즈마 이온 밀도를 얻을 수 있다.
본 발명의 혼합형 플라즈마 반응기(10)는 외부 방전 브리지(20)와 용량 결합 전극(30)을 선택적으로 구동할 수도 있다. 또는 어느 하나를 먼저 구동하여 다른 하나는 나중에 구동하는 방식을 취할 수도 있다. 또는 어느 하나를 먼저 구동하여 하나의 공정을 진행한 후에 정지하고, 다른 하나를 후에 구동하여 다른 공정을 연속해서 진행할 수도 있다.
도 8은 일 변형에 따른 외부 방전 브리지가 장착된 혼합형 플라즈마 반응기 의 사시도이고, 도 9는 도 8의 외부 방전 브리지의 평면적 배치 구조를 보여주는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하여, 일 변형에 따른 외부 방전 브리지(20)는 방전관 헤드(23, 도 1을 참조)를 구비하지 않고 다수개의 방전관 브리지(21)만을 구비할 수 있다. 다수개의 방전관 브리지(21)도 중심에 위치되는 하나의 방전관 브리지와 그 주변에 방사형으로 여덟 개의 방전관 브리지로 구성될 수 있다. 각각의 방전관 브리지(21)에는 일차 권선(도면에는 도시하지 않음)을 갖는 마그네틱 코어(22)가 장착된다. 이와 같이 외부 방전 브리지(20)는 별도의 방전관 헤드(23)를 구비하지 않을 수도 있으며, 다수개의 방전관 브리지(21)의 개수도 다양하게 구성할 수 있다. 또한, 다수개의 방전관 브리지(21)에 모두 마그네틱 코어(22)를 장착하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 중앙에 위치하는 방전관 브리지에는 마그네틱 코어를 장착하지 않을 수도 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 혼합형 플라즈마 반응기의 사시도이고, 도 11은 도 10의 혼합형 플라즈마 반응기에서 다수개의 개구부가 형성된 반응기 몸체의 상부를 보여주는 도면이다. 그리고 도 12는 도 10의 혼합형 플라즈마 반응기의 주요 구성을 보여주기 위한 단면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 혼합형 플라즈마 반응기(10)는 상술한 제1 실시예의 경우와 기본적으로 동일한 구성을 갖는다. 다만, 외부 방전 브리지(20)가 C 형상을 갖는 다수개의 방전관 브리지(21)가 병렬로 배열되어 반응기 몸체(12)의 상부에 설치된다. 반응기 몸체(12)의 천정에는 C 형상을 갖는 다수개의 방전관 브리지(21)와 연결되도록 대응되게 다수개의 개구부(13)가 간격을 두고 구성된다.
반응기 몸체(12)의 평면 구조는 정사각 또는 직사각형의 구조를 갖고 그 내부에 위치하는 기판 지지대(11)도 평면 구조가 사각형 구조를 갖는다. 용량 결합 전극(30)의 형상도 정사각 또는 직사각형의 구조를 갖고 반응기 몸체(12)의 상부에 설치되어 다수개의 방전 브리지(21) 아래 영역에 위치하는 배치 구조를 갖는다.
외부 방전 브리지(20)를 C 형상을 갖는 다수개의 방전관 브리지(21)로 병렬 구성함으로 용량 결합 전극(30)은 상술한 제1 실시예와 같이 중심부에 별도의 관통 영역(32)(도 2 및 도 3 참조)을 구비하지 않는다. 이와 같은 구성을 갖는 제2 실시예의 혼합형 플라즈마 반응기(10)의 동작은 상술한 제1 실시예와 동일함으로 반복된 설명은 생략한다.
이와 같이, 혼합형 플라즈마 반응기(10)는 반응기 몸체(12)와 기판 지지대(11) 용량 결합 전극(30)의 평면적 구조를 피처리 기판의 형상에 따라 다양한 형태로 변형하여 실시될 수 있다. 또한 외부 방전 브리지(20)의 구조도 그에 적합하게 다양한 변형이 가능하다.
이상에서 설명된 본 발명의 혼합형 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 특 허청구범위의 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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 혼합형 플라즈마 반응기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 혼합형 플라즈마 반응기에서 다수개의 개구부와 용량 결합 전극이 설치된 반응기 몸체의 상부를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 혼합형 플라즈마 반응기의 주요 구성을 보여주기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1에서 용량 결합 전극을 확대하여 보여주는 부분 단면도이다.
도 5는 도 4의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 6은 외부 방전 브리지에 장착된 다수의 마그네틱 코어의 일차 권선들과 전원 공급원의 전기적 연결 구조의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 외부 방전 브리지로부터 유입되는 가스를 확산시키기 위하여 반응기 몸체의 내부에 구성되는 가스 확산 부재를 보여주는 부분 단면도이다.
도 8은 일 변형에 따른 외부 방전 브리지가 장착된 혼합형 플라즈마 반응기의 사시도이다.
도 9는 도 8의 외부 방전 브리지의 평면적 배치 구조를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 혼합형 플라즈마 반응기의 사시도이다.
도 11은 도 10의 혼합형 플라즈마 반응기에서 다수개의 개구부가 형성된 반응기 몸체의 상부를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 10의 혼합형 플라즈마 반응기의 주요 구성을 보여주기 위한 단면 도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 플라즈마 반응기 11: 기판 지지대
12: 반응기 몸체 13: 개구부
14: 피처리 기판 15: 가스 출구
16: 가스 확산 부재 20: 외부 방전 브리지
21: 방전관 브리지 22: 마그네틱 코어
23: 방전관 헤드 24: 가스 입구
25: 가스 분배판 26: 일차 권선
30: 용량 결합 전극 31: 전극 본체
32: 관통 영역 33: 가스 주입구
50: 절연 부재

Claims (7)

  1. 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 구비하며 복수개의 개구부를 갖는 반응기 몸체;
    상기 개구부에 연결되며 유도 결합 플라즈마가 발생하기 위한 하나 이상의 방전 경로를 제공하고 제1 가스공급채널을 갖는 외부 방전 브리지;
    상기 외부 방전 브리지에 장착되어 상기 외부 방전 브리지와 상기 반응기 몸체의 내부를 경유하는 유도 결합 플라즈마를 발생하기 위한 일차 권선을 갖는 마그네틱 코어; 및
    상기 기판 지지대에 대향하여 상기 반응기 몸체의 일 면에 구비되어 상기 반응기 몸체의 내부에 용량 결합 플라즈마를 발생하기 위한 용량 결합 전극을 포함하고,
    상기 용량 결합 전극은
    가스가 유동하는 중공의 전극 본체;
    상기 용량 결합 전극을 경유하는 제2 가스 공급 채널;
    상기 전극 본체 내에 구비되어 상기 가스를 분배하는 가스 분배판; 및
    상기 분배된 가스가 상기 반응기 몸체의 내부로 분산 유입되도록 상기 전극 본체에 구성된 다수개의 가스 공급공을 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합형 플라즈마 반응기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 방전 브리지로부터 유입되는 가스를 확산시키기 위하여 반응기 몸체의 내부에 구성되는 가스 확산 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합형 플라즈마 반응기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 용량 결합 전극과 상기 반응기 몸체의 사이에 구성되는 진공 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합형 플라즈마 반응기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 용량 결합 전극과 상기 반응기 몸체의 사이에 구성되는 전기적 절연 부 재를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합형 플라즈마 반응기.
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