KR20040042400A - 플라즈마 프로세스 챔버 및 시스템 - Google Patents

플라즈마 프로세스 챔버 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 프로세스 챔버에 관한 것으로, 플라즈마 프로세스 챔버는 가스 소오스와 연결되는 가스 입구를 구비하고, 내측에 가스 분사기가 설치된 상부 하우징, 진공 펌프와 연결되는 가스 출구를 구비하고, 내측 저면에 웨이퍼가 놓여지는 서브스트레이트가 설치된 하부 하우징을 구비한다. 플라즈마 프로세스 챔버의 상부 하우징과 하부 하우징 사이에 플라즈마 반응기가 설치된다. 플라즈마 반응기는 주 몸체의 외주면에는 적어도 하나 이상의 말굽 형상의 반응기 튜브가 장착되며, 반응기 튜브에는 폐쇄된 자기 코어가 결합되고, 자기 코어에는 AC 파워와 전기적으로 연결되는 코일이 구비된다. 플라즈마 프로세스 챔버는 플라즈마 반응기가 프로세스 챔버의 중간 영역에 위치하고, 외주를 따라 다수의 반응기 튜브가 설치됨으로서 플라즈마 반응이 프로세스 챔버의 내부에 고르게 분포되어 일어나며 높은 밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다. 그리고 발생된 플라즈마 이온 입자들을 플라즈마 프로세스 챔버의 내부에 고르게 확산시키기 위한 확산 유도 전극을 구비하여 플라즈마 프로세스 챔버의 세정 효과를 높일 수 있다.

Description

플라즈마 프로세스 챔버 및 시스템{PLASMA PROCESS CHAMBER AND SYSTEM}
본 발명은 플라즈마 프로세스 챔버 및 시스템(plasma process chamber and system)에 관한 것으로, 구체적으로는 플라즈마를 이용한 공정 진행시 플라즈마 프로세스 챔버 내의 플라즈마 균일도 및 플라즈마 발생 밀도를 향상 시킬 수 있는 구조를 갖는 플라즈마 프로세스 챔버 및 시스템에 관한 것이다.
플라즈마 소오스(source)는 반도체 장치를 제조하기 위한 여러 공정들, 예를 들어, 식각(etching), 박리(stripping), 세정(cleaning) 등에서 널리 사용되고 있다. 플라즈마 프로세스 챔버는 반도체 제조 공정에서 플라즈마 가스를 이용하여 식각, 박리 등의 공정을 진행하면서 반도체 장치를 제조한다.
플라즈마 기술 분야에 있어서, 플라즈마를 안정적으로 발생시키는 것과 높은이온화율을 갖도록 하는 것은 이 분야의 기술자들에게는 지속적인 연구과제가 되고 있다. 더불어, 플라즈마 균일도를 높이기 위한 기술적 연구가 지속적으로 전계되고 있다. 플라즈마를 이용한 공정에서 플라즈마 프로세스 챔버 내에 플라즈마 가스가 균일하게 분포해야만 해당 공정이 효과적으로 진행될 수 있다.
최근 반도체 생산 효율을 높이기 위해 웨이퍼 사이즈를 증가시키고 있는데, 이와 더불어 반도체 제조 공정상에서는 여러 가지 기술적 해결 과제를 발생시키고 있으며 그 중 하나로서 균일한 플라즈마를 얻을 수 있는 플라즈마 프로세스 챔버가 요구되고 있다. 그리고 플라즈마 프로세스 챔버의 내부에 플라즈마 이온 입자들이 고르게 확산되어야 플라즈마 프로세스 챔버를 세정하는데 있어 보다 효과적이 될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 플라즈마 균일도와 밀도를 높게 얻을 수 있는 플라즈마 프로세스 챔버를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마 프로세스 챔버의 내부에 플라즈마 이온 입자들이 고르게 확산될 수 있는 플라즈마 프로세스 챔버를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버 시스템의 개략적인 블록도;
도 2는 도 1의 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도;
도 3은 도 2의 플라즈마 반응기의 평면도;
도 4는 도 2의 플라즈마 프로세스 챔버의 단면도;
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버 시스템의 개략적인 블록도;
도 6은 도 5의 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도;
도 7은 도 6의 플라즈마 프로세스 챔버의 단면도;
도 8a 및 도 8b는 도 7의 플라즈마 프로세스 챔버의 확산 유도 전극의 전기적 연결 관계를 보여주는 회로도;
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버의 단면도;
도 10은 도 9의 가스 샤워 헤드와 이에 장착된 확산 유도 코일의 사시도;
도 11은 도 9의 확산 유도 코일의 전기적 연결 관계를 보여주는 회로도; 그리고
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10, 12: 가스 소오스20: 플라즈마 프로세스 챔버
30, 32: AC 파워31, 33: 인피던스 정합기
40: 진공 펌프50: 플라즈마 반응기
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 플라즈마 프로세스 챔버는: 제1 가스 소오스와 연결되는 제1 가스 입구를 구비하고, 내측에 가스 샤워 헤드가 설치된 상부 하우징; 진공 펌프와 연결되는 가스 출구를 구비하고, 내측 저면에 웨이퍼가 놓여지는 서브스트레이트가 설치된 하부 하우징 및; 상부 하우징과 하부 하우징 사이에 결합 설치되는 플라즈마 반응기를 포함하고, 상기 플라즈마 반응기는 주 몸체, 주 몸체의 외주에 장착되는 적어도 하나 이상의 말굽 형상의 반응기 튜브, 반응기 튜브는 제2 가스 소오스와 연결되는 제2 가스 입구를 구비하며, 반응기 튜브에 결합된 폐쇄된 자기 코어, 자기 코어에 권선되어 제1 임피던스 정합기를 통해 제1 AC 파워와 전기적으로 연결되는 코일을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 플라즈마 반응기에 의해 발생된 플라즈마 가스를 확산시키기 위한 확산 유도 수단을 더 구비한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 확산 유도 수단은 상기 상부 하우징의 내측 상부에 설치된 가스 샤워 헤드를 제1 전극을 사용하고 상기 하부 하우징의 내측에 설치된 서브스트레이트를 제2 전극으로 사용하며, 상기 제1 및 제2 전극은 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 가스 샤워 헤드와 상부 하우징을 절연시키기 위한 제1 절연체와 상기 서브스트레이트와 하부 하우징을 절연시키기 위한 제2 절연체를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 상부 하우징 또는 하부 하우징을 접지 전극으로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 확산 유도 수단은 상기 상부 하우징의 내측 상부에 설치된 가스 샤워 헤드의 상부에 장착되고 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결되는 확산 유도 코일을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 확산 유도 수단은 상부 하우징의 외측 상부에 설치되는 적어도 하나 이상의 자기 코어와 자기 코어에 권선되고 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결되는 코일을 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 플라즈마 프로세스 시스템은: 제1 가스를 공급하기 위한 제1 가스 소오스; 제2 가스를 공급하기 위한 제2 가스 소오스; 제1 가스를 받아들이기 위한 제1 가스 입구와 연결되는 가스 샤워 헤드가 장착된 상부 하우징, 웨이퍼가 놓여지는 서브스트레이트와 가스 출구가 마련된 하부 하우징을 구비한 플라즈마 프로세서 챔버; 상부 하우징과 하부 하우징 사이에 결합 설치되는 주 몸체, 주 몸체의 외주에 장착되고 제2 가스 소오스와 연결되는 제2 가스 입구를 구비하는 적어도 하나 이상의 말굽 형상의 반응기 튜브, 반응기 튜브에 결합된 폐쇄된 자기 코어와 자기 코어에 권선되는 코일을 구비하는 플라즈마 반응기; 상기 자기코어에 권선된 코일로 AC 전원을 공급하기 위한 제1 AC 파워 및; 상기 자기 코어에 권선된 코일과 제1 AC 파워 사이에 연결되는 제1 임피던스 정합기를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 반응기에 의해 플라즈마 프로세스 챔버의 내부에 발생된 플라즈마 이온 입자들을 확산시키기 위한 확산 유도 수단; 상기 확산 유도 수단으로 AC 전원을 공급하기 위한 제2 AC 파워; 상기확산 유도 수단과 제2 AC 파워 사이에 결합되는 제2 임피던스 정합기를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 확산 유도 수단은 상기 상부 하우징의 내측 상부에 설치된 가스 샤워 헤드를 제1 전극을 사용하고 상기 하부 하우징의 내측에 설치된 서브스트레이트를 제2 전극으로 사용하며, 상기 제1 및 제2 전극은 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 가스 샤워 헤드와 상부 하우징을 절연시키기 위한 제1 절연체와 상기 서브스트레이트와 하부 하우징을 절연시키기 위한 제2 절연체를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 상부 하우징 또는 하부 하우징을 접지 전극으로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 확산 유도 수단은 상기 상부 하우징의 내측 상부에 설치된 가스 샤워 헤드의 상부에 장착되고 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결되는 확산 유도 코일을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 확산 유도 수단은 상부 하우징의 외측 상부에 설치되는 적어도 하나 이상의 자기 코어와 자기 코어에 권선되고 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결되는 코일을 포함한다.
(실시예)
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.도면에 있어서 동일한 기능의 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다. 각 도면에 있어서 본 발명을 설명하기 위한 주 요소 외의 부분들의 도시는 간략히 하거나 생략하였으며, 이 분야의 통상적인 지식을 갖는 기술자들이 기본적으로 적용할 수 있는 구성요소들의 도시는 생략하였고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다. 특히, 각 구성 요소들 사이의 크기 비가 다소 상이하게 표현되거나 서로 결합되는 부품들 사이의 크기가 상이하게 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면의 표현의 차이는 이 분야의 통상적인 기술자들에게는 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 별도의 상세한 설명은 생략한다. 그리고 각 실시예서 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기하고 중복되는 설명은 생략한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버 시스템의 개략적인 블록도이다.
도면을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 시스템은 크게 제1 가스 소오스(10), 제2 가스 소오스(12), 플라즈마 프로세스 챔버(20), AC 파워(30), 임피던스 정합기(31), 진공 펌프(40) 및, 플라즈마 반응기(50)를 포함하여 구성된다.
플라즈마 반응기(50)는 플라즈마 프로세스 챔버(20)에 탑재되는데 일체형 또는 분리형 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 이 실시예에서는 분리형을 예로 설명한다. 진공 펌프(40)는 플라즈마 프로세스 챔버(10)의 내부를 일정한 진공 상태로유지시키는 것과 공정 진행 후의 가스를 외부로 배출시킨다.
제1 가스 소오스(10)는 웨이퍼 가공 프로세스를 위한 공정 가스를 저장하고, 제2 가스 소오스(12)는 플라즈마 프로세스 챔버(20)의 세정을 위한 세정 가스를 저장한다. 이 실시예에서, 공정 가스는 직접 플라즈마 프로세스 챔버(20)로 유입되고 세정 가스는 플라즈마 반응기(50)를 통해 플라즈마 프로세스 챔버(20)로 유입된다. 그러나 세정 가스를 공정 가스의 유입 경로를 따라 유입되도록 변경 가능하다. AC 파워(30)는 임피던스 정합기(31)를 통해 플라즈마 반응기(50)와 연결되어 플라즈마 반응을 위한 이온화 에너지를 공급한다.
좀더 구체적으로, 플라즈마 프로세스 챔버(20)의 구조를 첨부도면 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 도 1의 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도이고, 도 3은 도 2의 플라즈마 반응기의 평면도이다. 그리고 도 4는 도 2의 플라즈마 프로세스 챔버의 단면도이다.
도면을 참조하여, 플라즈마 프로세스 챔버(20)는 플라즈마 반응기(50)를 탑재하여 전체적으로 원통 형상을 갖는 하나의 챔버로서 구성된다. 플라즈마 프로세스 챔버(20)는 크게 상부 하우징(21)과 하부 하우징(22)으로 구성되며, 상부 하우징(21)과 하부 하우징(22) 사이에 플라즈마 반응기(50)가 탑재되는데 진공 밀폐를 위해 상부 하우징(21)과 하우 하우징(22)의 각 사이에 오링(56, 57)이 삽입된다.
상부 하우징(21)의 중심부에는 가스 소오스(10)와 연결되는 가스 입구(23)가 설치되며 상부 하우징(21)의 내측으로 유입된 가스 입구(23)의 끝단에는 가스 샤워 헤드(25)가 설치된다. 하부 하우징(22)의 하단부에는 진공 펌프(40)와 연결되는가스 출구(24)가 구비되며, 저면 중심부에는 웨이퍼(26)가 놓여지는 서브스트레이트(27)가 구비된다.
플라즈마 반응기(50)는 원통의 링 형상을 갖는 주 몸체(50a)와 주 몸체(50a)의 외주면에 균일한 간격으로 장착된 적어도 하나 이상의 말굽 형상의 반응기 튜브(51)가 구비된다. 반응기 튜브(51)는 금속재로 구성되며 주 몸체(50a)에 절연체(52)를 사이에 두고 접속된다. 다수개의 반응기 튜브(51)에는 각기 폐쇄된 자기 코어(54)가 결합된다. 각각의 자기 코어(54)에는 AC 파워(30)에 전기적으로 연결된 코일(55)이 권선 된다. 각 코일들(55)은 AC 파워(30)와 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되나 각기 별도의 AC 파워에 전기적으로 연결될 수도 있다. 반응기 튜브(51)의 일 측에는 점화 플러그(53)가 각각 구비되며, 각 점화 플러그(53)는 점화 전원(미도시)에 전기적으로 연결된다.
각 반응기 튜브(51)에 제2 가스 소오스(12)와 연결되는 가스 입구(60)가 각기 설치된다. 플라즈마 반응기(50)의 내측으로는 반응기 튜브(51)의 개구부(58)를 막거나 개방하기 위한 셔터(59)가 구비된다. 플라즈마 반응기(50)가 미동작시에는 셔터(59)가 반응기 튜브(51)의 개구부(58)를 막고, 동작시에는 개구부(58)를 개방시킨다.
플라즈마 프로세스 챔버(20)의 세정을 위한 공정에서 제2 가스 소오스(12)로부터 제공되는 세정 가스를 받아들인다. 이때, 반응기 튜브(51)의 개구부(58)를 막고 있던 셔터(59)가 개방되고, AC 파워(30)에서 제공되는 AC 파워가 임피던스 정합기(31)를 통해서 각 코일(55)로 인가된다. 그러면 자기 코어(54)에 자기유도가이루어지고 반응기 튜브(51)의 형상을 따라 프로세스 챔버(20)의 내부에 이르기까지 폐쇄된 루프를 형성하는 2차 전계가 발생된다. 그리고 점화 플러그(53)에 점화 전원이 인가되면 플라즈마 반응이 일어난다.
플라즈마 프로세스 챔버(20)는 플라즈마 반응기(50)가 프로세스 챔버(20)의 중간 영역에 위치하고, 외주를 따라 다수의 반응기 튜브(51)가 설치됨으로서 프로세스 챔버(20)의 내부에 고르게 분포되어 플라즈마 반응이 일어나 높은 밀도의 균일한 플라즈마를 얻을 수 있다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버 시스템의 개략적인 블록도이다.
도면을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 시스템은 크게 제1 가스 소오스(10), 제2 가스 소오스(12), 플라즈마 프로세스 챔버(20), 제1 AC 파워(30), 제2 AC 파워(32), 제1 임피던스 정합기(31), 제2 임피던스 정합기(33), 진공 펌프(40) 및, 플라즈마 반응기(50)를 포함하여 구성된다.
제1 AC 파워(30)는 제1 임피던스 정합기(31)를 통해 플라즈마 반응기(50)와 연결되어 플라즈마 반응을 위한 이온화 에너지를 공급한다. 제2 AC 파워(32)는 제2 임피던스 정합기(33)를 통해 플라즈마 프로세스 챔버(20) 내부의 플라즈마 가스로 확산 에너지를 공급한다. 여기서 확산 에너지란 플라즈마 가스를 플라즈마 프로세스 챔버(20) 내부에 고르게 확산시키기 위한 에너지를 말한다.
도 6은 도 5의 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도이고, 도 7은 도 6의 플라즈마 프로세스 챔버의 단면도이다. 그리고 도 8a 및 도 8b는 도 7의 플라즈마 프로세스 챔버의 확산 유도 전극의 전기적 연결 관계를 보여주는 회로도이다.
도면을 참조하여, 확산 에너지를 플라즈마 프로세스 챔버(20)의 내부로 전달하기 위한 확산 유도 전극으로서 플라즈마 프로세스 챔버(20)의 상부 하우징(21)에 구비된 가스 샤워 헤드(25)를 일 전극으로 사용하고, 하부 하우징(22)에 구비된 서브스트레이트(27)를 다른 하나의 전극으로 사용한다. 가스 샤워 헤드(25)와 서브스트레이트(27)를 확산 유도 전극으로 사용하기 위해 상부 하우징(21)의 상판과 하부 하우징(22)의 하판의 중심부에 가스 샤워 헤드(25)와 서브스트레이트(27)를 절연시키기 위한 절연체(61, 62)가 각각 장착된다.
가스 샤워 헤드(25)와 서브스트레이트(27)를 확산 유도 전극으로 사용하고 이들을 제2 AC 파워(32)에 전기적으로 접속시키는 방법은, 도 8a에 도시된 바와 같이, 서브스트레이트(26)에 접속된 노드(a)는 제2 임피던스 정합기(33) 통해서 제2 AC 파워(32)에 전기적으로 접속되고, 가스 샤워 헤드(25)에 접속된 노드(b)는 제2 AC 파워(32)에 전기적으로 접속된다. 다른 실시예로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 노드(a)와 노드(b)를 공통으로 접속하여 제2 임피던스 정합기(33)를 통해 제2 AC 파워(32)에 접속하고, 하부 하우징(22)(또는 상부 하우징(21))에 접속된 노드(c)는 제2 AC 파워(32)에 전기적으로 접속된다.
이와 같이 구성된 플라즈마 프로세스 챔버(20)는 플라즈마 반응기(50)가 동작하여 플라즈마가 발생될 때, 제2 AC 파워(32)로부터 가스 샤워 헤드(25)와 서브스트레이트(27)로 교류 전원이 인가되어 가스 샤워 헤드(25)와 서브스트레이트(27) 사이에 전계가 발생된다. 그럼으로 플라즈마 반응기(50)가 설치된 플라즈마 프로세스 챔버(50)의 중심부에서 발생되는 플라즈마 상태의 이온 입자들이 가스 샤워 헤드(25)와 서브스트레이트(27)로 이끌려 확산된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버(20)는 가스 샤워 헤드(25)와 서브스트레이트(27)를 확산 유도 전극으로 사용함으로서 플라즈마 프로세스 챔버(20)의 중심 영역에서 발생된 플라즈마 이온 입자들을 내부에 고르게 확산시켜 세정 공정 효율을 높일 수 있다.
실시예 3
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버의 단면도이고, 도 10은 도 9의 가스 샤워 헤드와 이에 장착된 확산 유도 코일의 사시도이다. 그리고 도 11은 도 9의 확산 유도 코일의 전기적 연결 관계를 보여주는 회로도이다.
도면을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버(20)는 가스 샤워 헤드(25)의 상부에 확산 유도 코일(63)이 탑재된다. 확산 유도 코일(63)의 양단(64a, 64b)은 상부 하우징(21)의 상부면에 설치된 두 개의 절연된 홀(65a, 65b)을 통해 외부로 배출되며, 양단(64a, 64b)에 전기적으로 접속된 노드(d, e)는 제2 임피던스 정합기(33)를 통해서 제2 AC 파워(32)에 접속된다.
이와 같이 구성된 플라즈마 프로세스 챔버(20)는 플라즈마 반응기(50)가 동작하여 플라즈마가 발생될 때, 제2 AC 파워(32)로부터 확산 유도 코일(63)로 교류전원이 인가되어 자계유도에 의한 2차 전계가 가스 샤워 헤드(25) 주변에 발생된다. 그럼으로 플라즈마 반응기(50)가 설치된 플라즈마 프로세스 챔버(50)의 중심부에서 발생되는 플라즈마 상태의 이온 입자들이 가스 샤워 헤드(25)로 이끌려 확산된다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버(20)는 가스 샤워 헤드(25)에 확산 유도 코일(63)을 탑재함으로서 플라즈마 프로세스 챔버(20)의 중심 영역에서 발생된 플라즈마 이온 입자들을 가스 샤워 헤드(25)로 확산시켜 세정 공정 효율을 높일 수 있다. 특히, 이 실시예는 가스 샤워 헤드(25)가 공정 진행 과정에서 많이 오염되는 경우 가스 샤워 헤드(25)를 세정하는데 효과적이다.
실시예 4
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버의 사시도이다.
도면을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버(20)는 상부 하우징(21)의 상부면에 코일(66)이 권선된 말굽 형상의 자기 코어(65)가 다수 설치된다. 각 자기 코어(65)에 권선된 코일(66)은 제2 임피던스 정합기(33)를 통해 제2 AC 파워(32)에 직렬 또는 병렬로 전기적으로 접속된다.
이와 같이 구성된 플라즈마 프로세스 챔버(20)는 플라즈마 반응기(50)가 동작하여 플라즈마가 발생될 때, 제2 AC 파워(32)로부터 코일(66)로 교류 전원이 인가되어 자계유도에 의한 2차 전계가 상부 하우징(21)의 내측 상부에 설치된 가스샤워 헤드(25) 주변에 발생된다. 그럼으로 플라즈마 반응기(50)가 설치된 플라즈마 프로세스 챔버(50)의 중심부에서 발생되는 플라즈마 상태의 이온 입자들이 가스 샤워 헤드(25)로 이끌려 확산된다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버(20)는 플라즈마 프로세스 챔버(20)의 중심 영역에서 발생된 플라즈마 이온 입자들을 가스 샤워 헤드(25)로 확산시켜 세정 공정 효율을 높일 수 있다. 특히, 이 실시예는 상술한 제3 실시예의 경우와 동일하게 가스 샤워 헤드(25)가 공정 진행 과정에서 많이 오염되는 경우 가스 샤워 헤드(25)를 세정하는데 효과적이다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버 및 시스템의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 플라즈마 프로세스 챔버 및 시스템은 플라즈마 반응이 프로세스 챔버의 내부에 고르게 분포되어 일어남으로서 플라즈마 균일성을 확보할 수 있으며, 다수의 반응기 튜브에 의해 플라즈마 반응이 일어남으로서 높은 밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다.

Claims (14)

  1. 제1 가스 소오스와 연결되는 제1 가스 입구를 구비하고, 내측에 가스 샤워 헤드가 설치된 상부 하우징;
    진공 펌프와 연결되는 가스 출구를 구비하고, 내측 저면에 웨이퍼가 놓여지는 서브스트레이트가 설치된 하부 하우징 및;
    상부 하우징과 하부 하우징 사이에 결합 설치되는 플라즈마 반응기를 포함하고,
    상기 플라즈마 반응기는 주 몸체, 주 몸체의 외주에 장착되는 적어도 하나 이상의 말굽 형상의 반응기 튜브, 반응기 튜브는 제2 가스 소오스와 연결되는 제2 가스 입구를 구비하며, 반응기 튜브에 결합된 폐쇄된 자기 코어, 자기 코어에 권선되어 제1 임피던스 정합기를 통해 제1 AC 파워와 전기적으로 연결되는 코일을 포함하는 플라즈마 프로세스 챔버.
  2. 제1 항에 있어서,
    플라즈마 반응기에 의해 발생된 플라즈마 가스를 확산시키기 위한 확산 유도 수단을 더 구비하는 플라즈마 프로세스 챔버.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 확산 유도 수단은 상기 상부 하우징의 내측 상부에 설치된 가스 샤워 헤드를 제1 전극을 사용하고 상기 하부 하우징의 내측에 설치된 서브스트레이트를 제2 전극으로 사용하며, 상기 제1 및 제2 전극은 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결되는 플라즈마 프로세스 챔버.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 가스 샤워 헤드와 상부 하우징을 절연시키기 위한 제1 절연체와 상기 서브스트레이트와 하부 하우징을 절연시키기 위한 제2 절연체를 더 포함하는 플라즈마 프로세스 챔버.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 상부 하우징 또는 하부 하우징을 접지 전극으로 사용하는 플라즈마 프로세스 챔버.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 확산 유도 수단은 상기 상부 하우징의 내측 상부에 설치된 가스 샤워 헤드의 상부에 장착되고 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결되는 확산 유도 코일을 포함하는 플라즈마 프로세스 챔버.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 확산 유도 수단은 상부 하우징의 외측 상부에 설치되는 적어도 하나 이상의 자기 코어와 자기 코어에 권선되고 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결되는 코일을 포함하는 플라즈마 프로세스 챔버.
  8. 제1 가스를 공급하기 위한 제1 가스 소오스;
    제2 가스를 공급하기 위한 제2 가스 소오스;
    제1 가스를 받아들이기 위한 제1 가스 입구와 연결되는 가스 샤워 헤드가 장착된 상부 하우징, 웨이퍼가 놓여지는 서브스트레이트와 가스 출구가 마련된 하부 하우징을 구비한 플라즈마 프로세서 챔버;
    상부 하우징과 하부 하우징 사이에 결합 설치되는 주 몸체, 주 몸체의 외주에 장착되고 제2 가스 소오스와 연결되는 제2 가스 입구를 구비하는 적어도 하나 이상의 말굽 형상의 반응기 튜브, 반응기 튜브에 결합된 폐쇄된 자기 코어와 자기 코어에 권선되는 코일을 구비하는 플라즈마 반응기;
    상기 자기코어에 권선된 코일로 AC 전원을 공급하기 위한 제1 AC 파워;
    상기 자기 코어에 권선된 코일과 제1 AC 파워 사이에 연결되는 제1 임피던스 정합기를 포함하는 플라즈마 프로세스 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기에 의해 플라즈마 프로세스 챔버의 내부에 발생된 플라즈마 이온 입자들을 확산시키기 위한 확산 유도 수단;
    상기 확산 유도 수단으로 AC 전원을 공급하기 위한 제2 AC 파워;
    상기 확산 유도 수단과 제2 AC 파워 사이에 결합되는 제2 임피던스 정합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세스 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 확산 유도 수단은 상기 상부 하우징의 내측 상부에 설치된 가스 샤워 헤드를 제1 전극을 사용하고 상기 하부 하우징의 내측에 설치된 서브스트레이트를 제2 전극으로 사용하며, 상기 제1 및 제2 전극은 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결되는 플라즈마 프로세스 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 가스 샤워 헤드와 상부 하우징을 절연시키기 위한 제1 절연체와 상기 서브스트레이트와 하부 하우징을 절연시키기 위한 제2 절연체를 더 포함하는 플라즈마 프로세스 시스템.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 상부 하우징 또는 하부 하우징을 접지 전극을 사용하는 플라즈마 프로세스 챔버.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 확산 유도 수단은 상기 상부 하우징의 내측 상부에 설치된 가스 샤워 헤드의 상부에 장착되고 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결되는 확산 유도 코일을 포함하는 플라즈마 프로세스 시스템.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 확산 유도 수단은 상부 하우징의 외측 상부에 설치되는 적어도 하나 이상의 자기 코어와 자기 코어에 권선되고 제2 임피던스 정합기를 통해 제2 AC 파워에 전기적으로 연결되는 코일을 포함하는 플라즈마 프로세스 시스템.
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