KR20040088628A - Inductively-coupled plasma source producing uniform plasma by using multi-coils - Google Patents

Inductively-coupled plasma source producing uniform plasma by using multi-coils Download PDF

Info

Publication number
KR20040088628A
KR20040088628A KR1020030022566A KR20030022566A KR20040088628A KR 20040088628 A KR20040088628 A KR 20040088628A KR 1020030022566 A KR1020030022566 A KR 1020030022566A KR 20030022566 A KR20030022566 A KR 20030022566A KR 20040088628 A KR20040088628 A KR 20040088628A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
induction
induction coil
coils
wound
Prior art date
Application number
KR1020030022566A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100532365B1 (en
Inventor
엄용택
설여송
김형준
이승욱
김완승
김종복
고영진
Original Assignee
주식회사 아이피에스
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 주식회사 아이피에스 filed Critical 주식회사 아이피에스
Priority to KR10-2003-0022566A priority Critical patent/KR100532365B1/en
Publication of KR20040088628A publication Critical patent/KR20040088628A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100532365B1 publication Critical patent/KR100532365B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • C21D1/63Quenching devices for bath quenching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

PURPOSE: An inductively-coupled multi-coil plasma source for providing uniform plasma is provided to maximize uniformity of magnetic field by maximizing the intensity of inductive magnetic field within a limited area. CONSTITUTION: An inductively-coupled multi-coil plasma source includes a first inductive coil, a plurality of second inductive coils, and a power supply. The second inductive coils(250) are arranged around the outside of the first inductive coil(210). The second inductive coils facing the first inductive coil are parallel to the first inductive coil. The power supply(410) is used for supplying the power to the first inductive coil and the second inductive coils in order to provide the inductive magnetic field enabling the first inductive coil and the second inductive coils to generate plasma.

Description

균일한 플라즈마를 제공하는 유도 결합형 다중 코일 플라즈마 소스{Inductively-coupled plasma source producing uniform plasma by using multi-coils}Inductively-coupled plasma source producing uniform plasma by using multi-coils}

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 특히, 반도체 제조용 챔버(chamber)에서 최대 코일(coil) 면적을 가질 수 있으며 균일한 플라즈마(plasma)를 제공하는 유도 결합형 다중 코일 플라즈마 소스(plasma source)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to an inductively coupled multi-coil plasma source which can have a maximum coil area in a semiconductor manufacturing chamber and provides a uniform plasma. It is about.

현재, 반도체 제조 공정, 특히, 식각이나 증착 공정에 플라즈마를 도입함으로써 공정상의 많은 개선들이 이루어지고 있다. 이와 함께, 고밀도 플라즈마를 생성시키고 플라즈마 균일도를 향상하기 위해서도 많은 시도들이 행해져오고 있다. 이러한 시도들 중의 한 예가 유도 결합형 플라즈마(ICP:Inductively Coupled Plasma)이다.At present, many improvements in the process have been made by introducing plasma into semiconductor manufacturing processes, in particular etching or deposition processes. In addition, many attempts have been made to generate high density plasma and improve plasma uniformity. One example of such attempts is Inductively Coupled Plasma (ICP).

이러한 유도 결합 플라즈마 소스의 예들은 미국 특허 제5435881호(John S. Ogle 에 의한 "Apparatus for producing planar plasma using varying magnetic poles", 1995년 7월 25일 등록)나 미국 특허 제6,273,022 B1호(Bryan Y. Pu 등에 의한 "Distributed inductively-couped plasma source", 2001년 8월 14일 등록)에 제시된 바와 같다. 이러한 문헌들에는 유도 코일을 다수 개 배열함으로써 유도 결합 플라즈마 소스를 개선하고자 하고 있다.Examples of such inductively coupled plasma sources are described in US Pat. No. 54,358,81 ("Apparatus for producing planar plasma using varying magnetic poles" by John S. Ogle, registered July 25, 1995) or US Pat. No. 6,273,022 B1 (Bryan Y). Pudis et al., "Distributed inductively-couped plasma source", registered August 14, 2001. These documents seek to improve the inductively coupled plasma source by arranging a plurality of induction coils.

이와 같이 유도 결합 플라즈마 소스에 대한 개선들이 시도되어 왔으나, 여전히 유도 코일들에 의해서 구현되는 유도 자기장의 불균일에 대한 개선이 계속 요구되고 있다. 특히, 방사상의 플라즈마의 불균일도는 더욱 개선되어야할 사항으로 인식되고 있다. 방사상의 플라즈마 불균일 현상은 유도 자기장이 방사상으로 고르게 분포되지 못하고 있는 현상에 의해서 주로 기인된다. 플라즈마 소스의 중심부와 외곽부의 유도 자기장이 불균일해지면 발생되는 플라즈마는 방사상으로 고르게 분포되지 못하여 플라즈마의 균일도는 현저하게 감소하게 된다.Although improvements to inductively coupled plasma sources have been attempted, there is still a need for improvements to non-uniformity of induction magnetic fields implemented by induction coils. In particular, it is recognized that the nonuniformity of the radial plasma should be further improved. Radial plasma nonuniformity is mainly due to the phenomenon that the induced magnetic field is not evenly distributed radially. When the induced magnetic fields of the center and the outer portion of the plasma source become uneven, the generated plasma is not evenly distributed radially, and the uniformity of the plasma is significantly reduced.

따라서, 플라즈마의 균일도를 증가시키기 위해서는 유도 결합 플라즈마 소스가 보다 방사상으로 균일한 유도 자기장을 제공하여야 한다. 이에 따라, 방위각상 뿐만 아니라 방사상으로 보다 균일한 유도 자기장을 제공할 수 있는 유도 결합 플라즈마 소스가 절실히 요구된다. 특히, 현재 반도체 제조 공정이 300㎜ 구경의 대구경 웨이퍼를 사용하는 것이 크게 요구되고 있으므로, 이러한 방사상으로 균일한 유도 자기장을 제공할 수 있는 유도 결합 플라즈마 소스의 개발이 더욱 절실하게 요구되고 있다.Thus, in order to increase the uniformity of the plasma, the inductively coupled plasma source must provide a more radially uniform induced magnetic field. Accordingly, there is an urgent need for an inductively coupled plasma source capable of providing a more uniform induction magnetic field as well as azimuthally. In particular, since the semiconductor manufacturing process currently requires a large diameter wafer having a 300 mm diameter, there is an urgent need for the development of an inductively coupled plasma source capable of providing such a radially uniform induction magnetic field.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 주어진 면적 안에서 유도 자기장의 세기를 최대화하며 유도 자기장의 균일도를 극대화할 수 있는 유도 코일 배치를 가져 균일한 플라즈마를 제공할 수 있는 유도 결합형 다중 코일 플라즈마 소스를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an inductively coupled multi-coil plasma source capable of providing a uniform plasma with an induction coil arrangement that maximizes the intensity of the induction magnetic field and maximizes the uniformity of the induction magnetic field within a given area. There is.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유도 결합형 플라즈마 소스가 챔버에 설치된 상태를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which an inductively coupled plasma source is installed in a chamber according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유도 결합형 플라즈마 소스를 구성하는 제1유도 코일과 제2유도 코일들의 상호 간의 배치를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다.FIG. 2 is a plan view schematically illustrating the arrangement between the first induction coil and the second induction coil constituting the inductively coupled plasma source according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 유도 결합형 플라즈마 소스를 구성하는 제1유도 코일과 제2유도 코일이 감긴 상태를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 사시도이다.3 is a perspective view schematically illustrating a state in which a first induction coil and a second induction coil constituting an inductively coupled plasma source according to an exemplary embodiment of the present invention are wound.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 유도 결합형 플라즈마 소스를 구성하는 제1유도 코일과 제2유도 코일에의 전력 공급 상태를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도들이다.4A and 4B are plan views schematically illustrating power supply states of a first induction coil and a second induction coil constituting an inductively coupled plasma source according to an embodiment of the present invention.

도 5 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 의한 유도 결합형 플라즈마 소스를 구성하는 제1유도 코일과 제2유도 코일들의 상호 간의 배치에 대한 변형예들을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도들이다.5 to 10 are schematic plan views illustrating modifications of the arrangement of the first induction coil and the second induction coil constituting the inductively coupled plasma source according to the embodiment of the present invention.

도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 의한 유도 결합형 플라즈마 소스에 의해서 구현될 수 있는 효과를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 웨이퍼 맵(wafer map)이다.11 and 12 are wafer maps schematically illustrated to explain the effects that can be realized by an inductively coupled plasma source according to an embodiment of the present invention.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 주어진 면적 안에서 유도 자기장의 세기를 최대화하며 유도 자기장의 균일도를 극대화할 수 있는 유도 결합형 다중 코일 플라즈마 소스를 제공할 수 있다. 상기 유도 결합형 플라즈마 소스는 제1유도 코일과, 상기 제1유도 코일의 외곽을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1유도 코일에 대향되는 코일 부분이 상기 제1유도 코일과 평행하도록 감긴 다수의 제2유도 코일들, 및 상기 제1유도 코일 및 상기 제2유도 코일들이 플라즈마를 발생할 유도 자장을 제공하도록 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하여 구성될 수 있다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem, can provide an inductively coupled multi-coil plasma source capable of maximizing the intensity of the induction magnetic field in a given area and maximizing the uniformity of the induction magnetic field. The inductively coupled plasma source includes a plurality of second induction coils and a plurality of second induction coils arranged so as to surround an outer portion of the first induction coil and the coil portions opposed to the first induction coil are parallel to the first induction coil. Coils, and the first induction coil and the second induction coil may include a power supply for supplying power to provide an induction magnetic field for generating a plasma.

여기서, 상기 제1유도 코일은 원형을 이루도록 감긴 코일일 수 있다. 또는, 상기 제1유도 코일은 다각형 또는 정다각형을 이루도록 감긴 코일일 수 있다. 이때, 상기 제2유도 코일들은 상기 다각형 또는 정다각형을 이루는 제1유도 코일의 변에 해당되는 수만큼 배치되고 개개의 상기 제2유도 코일은 상기 제1유도 코일의 변에 대향되는 코일 부분이 상기 변에 대해서 평행하도록 감긴 코일일 수 있다.Here, the first induction coil may be a coil wound to form a circle. Alternatively, the first induction coil may be a coil wound to form a polygon or a regular polygon. In this case, the second induction coils are arranged by the number corresponding to the sides of the first induction coil constituting the polygon or the regular polygon, and each of the second induction coil has a coil portion facing the side of the first induction coil It may be a coil wound to be parallel to.

상기 유도 코일은 솔레노이드형 코일, 평면 나선형 코일 또는 솔리노이드형과 평면 나선형이 혼재된 형태로 감긴 코일일 수 있다. 또한, 상기 제1유도 코일은 상기 전력 공급부에 연결되는 인입단이 상기 발생될 플라즈마와는 반대측인 상측에 위치하고 접지될 인출단이 하측에 위치하도록 내려 감기로 감긴 코일일 수 있다. 또는, 상기 제1유도 코일은 상기 전력 공급부에 연결되는 인입단과 접지될 인출단이 동일하게 상기 발생될 플라즈마와는 반대측인 상측에 위치하도록 내려 감고 다시 올려 감는 방식으로 감긴 코일일 수 있다. 또한, 상기 제2유도 코일은 상기 제2유도 코일들 상호간에 대향하는 코일 부분이 상호간에 평행하도록 감긴 코일일 수 있다. 이때, 상기 제1유도 코일의 직경은 상기 제2유도 코일 및 제1유도 코일을 포함하는 전체 외주에 대한 직경에 대해 1/2 내지 1/4일 수 있다. 또한, 상기 유도 결합형 플라즈마 소스는 상기 유도 코일 각각의 중심에 삽입되는 자기 코어(magnetic core)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The induction coil may be a solenoid coil, a flat spiral coil, or a coil wound in a form in which a solenoid type and a flat spiral are mixed. In addition, the first induction coil may be a coil wound down so that the inlet end connected to the power supply unit is located on the upper side opposite to the generated plasma and the outlet end to be grounded is located on the lower side. Alternatively, the first induction coil may be a coil wound in such a manner that the lead end connected to the power supply unit and the lead end to be grounded are located on the upper side opposite to the plasma to be generated. In addition, the second induction coil may be a coil wound so that coil portions facing each other between the second induction coils are parallel to each other. In this case, the diameter of the first induction coil may be 1/2 to 1/4 of the diameter of the entire outer circumference including the second induction coil and the first induction coil. The inductively coupled plasma source may further include a magnetic core inserted into the center of each of the induction coils.

한편, 상기 전력 공급부는 상기 제2유도 코일들이 인접하는 상호 간에 반대 극성인 자장을 발생시키고 상기 제1유도 코일이 어느 하나의 극성의 자장을 발생시키도록 상기 제1유도 코일 및 상기 제2유도 코일들에 상기 전력을 공급하거나 또는 공급한다. 또는, 또는 상기 제2유도 코일들이 인접하는 상호 간에 반대 극성인 자장을 발생시키도록 상기 인접하는 두 제2유도 코일들은 상호 간에 반대 방향으로 감긴 코일들로 각각 이루어진 것일 수 있다.On the other hand, the power supply unit generates the magnetic field of the opposite polarity of the second induction coil adjacent to each other and the first induction coil and the second induction coil to generate a magnetic field of any one polarity Or supply the power. Alternatively, the two adjacent second induction coils may be formed of coils wound in opposite directions to each other so that the second induction coils generate magnetic fields having opposite polarities.

본 발명에 따르면, 주어진 면적 안에서 유도 자기장의 세기를 최대화하며 유도 자기장의 균일도를 극대화할 수 있는 유도 코일 배치를 가져 방사상으로도 균일한 플라즈마를 제공할 수 있는 유도 결합형 다중 코일 플라즈마 소스를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide an inductively coupled multi-coil plasma source capable of providing a radially uniform plasma with an induction coil arrangement that maximizes the intensity of the induced magnetic field within a given area and maximizes the uniformity of the induced magnetic field. Can be.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.

본 발명의 실시예들에서는 보다 균일한 유도 자기장을 제공할 수 있어 유도 자기장에 의해 발생되는 플라즈마의 균일도를 극대화할 수 있도록 유도 코일들이 배치된 유도 결합형 플라즈마 소스를 제공한다. 이러한 유도 결합형 플라즈마 소스는 반도체 제조용 챔버에 장착되어 300㎜의 대구경의 웨이퍼를 사용하는 데 효과적으로 이용될 수 있다. 이러한 유도 결합형 플라즈마 소스는, 특히 방위각상으로의 플라즈마의 균일도를 제고하기 위해서, 중심의 제1유도 코일과 제1유도 코일 주변으로 배열되는 다수의 제2유도 코일들을 포함하여 구성되고, 이때, 제2유도 코일들과 제1유도 코일의 대향하는 면들에서 이러한 코일들은 상호간에 평행하게 배치된다. 이와 같이 제1유도 코일과 제2유도 코일이 대향하는 면에서 서로 평행하게 배치됨에 따라, 유도 자기장이 중심부로부터 외곽 방향으로, 즉, 방사상으로 매우 균일하게 발생될 수 있다. 방사상으로 균일한 유도 자기장이 발생할 수 있으므로, 이에 의해 발생되는 플라즈마는 매우 균일하게 된다.Embodiments of the present invention provide an inductively coupled plasma source in which induction coils are arranged to provide a more uniform induction magnetic field to maximize the uniformity of the plasma generated by the induction magnetic field. Such an inductively coupled plasma source can be mounted in a chamber for semiconductor manufacturing and used effectively to use a 300 mm large diameter wafer. Such an inductively coupled plasma source comprises a plurality of second induction coils arranged around the first induction coil and the first induction coil, in particular in order to improve the uniformity of the plasma in azimuth, On opposite sides of the second induction coils and the first induction coil, these coils are arranged parallel to each other. As the first induction coil and the second induction coil are arranged in parallel with each other on opposite surfaces, the induced magnetic field can be generated very uniformly from the center to the outer direction, that is, radially. Since a radially uniform induced magnetic field may occur, the plasma generated thereby becomes very uniform.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유도 결합형 플라즈마 소스가 챔버에 설치된 상태를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 제1유도 코일과 제2유도 코일들의 배치를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 제1유도 코일과 제2유도 코일이 감긴 상태를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 4a 및 도 4b는본 발명의 실시예에 의한 제1유도 코일과 제2유도 코일에의 전력 공급 상태를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which an inductively coupled plasma source is installed in a chamber according to an embodiment of the present invention. 2 is a plan view schematically illustrating the arrangement of the first induction coil and the second induction coil according to an embodiment of the present invention. 3 is a perspective view schematically illustrating a state in which a first induction coil and a second induction coil according to an exemplary embodiment of the present invention are wound. 4A and 4B are plan views schematically illustrating power supply states to a first induction coil and a second induction coil according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 유도 결합형 플라즈마 소스는 챔버(100)의 상측에 설치될 수 있다. 챔버(100)는 반도체 제조 공정, 예컨대, 식각 공정이 수행될 웨이퍼(150), 예컨대, 300㎜ 구경의 웨이퍼(150)가 장착되는 공간을 제공한다. 챔버(100) 내부는 챔버 뚜껑(101)에 의해서 밀폐되어 진공이 구현될 수 있다. 이러한 챔버 뚜껑(101)은 디스크(disc) 형태의 절연체로 이루어질 수 있다. 또한, 웨이퍼(150)의 뒷면에는 공정에 따라 RF(Radio Frequency) 전력이 제공되어질 수도 있다.1 and 2 together, an inductively coupled plasma source according to an embodiment of the present invention may be installed above the chamber 100. The chamber 100 provides a space in which a wafer 150 to be subjected to a semiconductor manufacturing process, for example, an etching process, for example, a wafer 150 having a 300 mm diameter is mounted. The chamber 100 may be sealed by the chamber lid 101 to implement a vacuum. The chamber lid 101 may be made of an insulator in the form of a disc. In addition, RF (Radio Frequency) power may be provided on the back side of the wafer 150 depending on the process.

유도 결합형 플라즈마 소스는 기본적으로 중앙부의 제1유도 코일(210)과 도 2에 제시된 바와 같이 제1유도 코일(210)의 주위를 감싸며 배열 배치되는 다수의 제2유도 코일(250)들로 구성될 수 있다. 이러한 유도 코일들(210, 250)은 각각의 코일 지지부들(310, 350)들에 감긴 상태로 도입된다. 코일 지지부들(310, 350)은 소스 지지판(390)에 올려져 실질적으로 하나의 플라즈마 소스의 형태로 결합된다. 소스 지지판(390)은 챔버 뚜껑(101) 상에 올려지게 되어 결국 유도 결합형 플라즈마 소스가 챔버(100)의 상측에 위치하게 한다. 그리고, 이러한 챔버(100)에는 이러한 유도 결합형 플라즈마 소스를 가려주는 커버(cover:105)가 더 설치된다.The inductively coupled plasma source is basically composed of a first induction coil 210 in the center and a plurality of second induction coils 250 arranged around the first induction coil 210 as shown in FIG. 2. Can be. These induction coils 210 and 250 are introduced while being wound around the respective coil supports 310 and 350. The coil supports 310 and 350 are mounted on the source support plate 390 to be coupled in the form of substantially one plasma source. The source support plate 390 is mounted on the chamber lid 101 so that an inductively coupled plasma source is located above the chamber 100. The chamber 100 is further provided with a cover 105 covering the inductively coupled plasma source.

유도 코일들(210, 250)들에는 유도 자장을 발생시키기 위한 전력이 공급할 전원 공급부(410)가 연결된다. 이러한 전원 공급부(410)는 교류 전류 발생기나 RF 발생기 등을 포함할 수 있다. 이러한 전원 공급부(410)는 유도 코일들(210, 250)이서로 다른 위상의 전기를 공급하여 유도 코일들(210, 250)이 서로 같거나 혹은 다른 극성의 자장을 발생시키도록 허용한다. 이러한 위상차를 주기 위해서 전원 공급부(410)와 유도 코일들(210, 250)은 다양한 회로 형태로 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 전원 공급부(410)와 유도 코일들(210, 250) 사이에 다양한 매칭 네트워크(matching network:450)가 구성될 수 있다. 이와 같은 기본 적인 구성은 본 출원인에 의한 국내 특허 출원 제2002-65178호("건식식각용 반도체 제조장치", 2002년 10월 24일자 출원)에서 제시된 바에 의해서 설명될 수 있다.The induction coils 210 and 250 are connected to a power supply unit 410 to which electric power for generating an induction magnetic field is supplied. The power supply unit 410 may include an AC current generator or an RF generator. The power supply 410 supplies induction coils 210 and 250 with different phases of electricity to allow the induction coils 210 and 250 to generate magnetic fields of the same or different polarity. To provide such a phase difference, the power supply unit 410 and the induction coils 210 and 250 may be electrically connected in various circuit forms. That is, various matching networks 450 may be configured between the power supply 410 and the induction coils 210 and 250. Such a basic configuration may be described by the present invention in Korean Patent Application No. 2002-65178 ("Dry etching semiconductor manufacturing apparatus", filed October 24, 2002) by the applicant.

도 2를 참조하면, 제1유도 코일(210)은 중앙부에 위치하고 제2유도 코일(250)들은 이러한 제1유도 코일(210) 주위를 감싸도록 배치된다. 이때, 제1유도 코일(210)과 제2유도 코일(250)이 대향하는 부분, 예를 들어, 도 2의 201과 같은 부분에서의 코일들은 상호 간에 평행하도록 한다. 즉, 제1유도 코일(210)이 도 2에 제시된 바와 같이 정8각형의 이루도록 제1코일 지지부(310)에 감긴 경우, 정8각형의 변(201)을 이루는 제1유도 코일(210) 부분과, 이러한 변(201)에 대향되는 제2유도 코일(250) 부분은 상호 간에 평행하게 도입된다.Referring to FIG. 2, the first induction coil 210 is positioned at the center portion, and the second induction coils 250 are disposed to surround the first induction coil 210. In this case, the coils in the portions in which the first induction coil 210 and the second induction coil 250 face each other, for example, 201 of FIG. 2, are parallel to each other. That is, when the first induction coil 210 is wound around the first coil support 310 to form a regular octagon, as shown in FIG. 2, a portion of the first induction coil 210 constituting the side of the regular octagon 201. And portions of the second induction coil 250 opposite to the side 201 are introduced in parallel to each other.

이와 같이 두 유도 코일(210, 250)들이 상호간에 일정 부분에서 상호 간에 평행하기 위해서는 도 3에 제시된 바와 같이 코일 지지부들(310, 350)들의 형태를 이에 맞게 조절함으로써 가능해진다. 즉, 도 3에 제시된 바와 같이 제1코일 지지부(310)를 정8각형의 기둥 형상으로 구현하고, 그 측면에 코일을 위한 코일홈(전도성 층)을 구현한 후, 이러한 코일홈(전도성 층)에 코일, 예컨대, 직경 2㎜의 구리선을 감아 제1유도 코일(210)이 정8각형 형태를 가지도록 할 수 있다. 또한,이에 대응하여 제2코일 지지부(350)는 제1코일 지지부(310)의 측면에 대응되는 측면을 가지는 다각형 형태, 예컨대, 도 3에 제시된 바와 같은 사각 사변형 기둥 형태로 형성될 수 있다. 이러한 제2코일 지지부(350)의 측면에도 코일홈(351)이 구비되고, 이러한 코일홈(351)에 코일이 감겨 제2유도 코일(250)이 구현된다.As described above, in order for the two induction coils 210 and 250 to be parallel to each other at a predetermined portion, the shape of the coil supports 310 and 350 may be adjusted accordingly. That is, as shown in FIG. 3, the first coil support 310 is formed in a square octagonal pillar shape, and a coil groove (conductive layer) for the coil is formed on the side thereof, and then the coil groove (conductive layer) is formed. A coil, for example, a copper wire having a diameter of 2 mm may be wound so that the first induction coil 210 may have a square octagonal shape. In addition, the second coil support part 350 may correspond to a polygonal shape having a side surface corresponding to the side surface of the first coil support part 310, for example, a quadrilateral quadrangular pillar shape as shown in FIG. 3. The coil groove 351 is also provided on the side surface of the second coil support 350, and the coil is wound around the coil groove 351 to implement the second induction coil 250.

이때, 도 3에 제시된 바와 같이 제1코일 지지부(310)의 측면과 제2코일 지지부(350)의 측면이 서로 평행하게 대향시킴으로써, 제1유도 코일(210)과 제2유도 코일(250)의 변이 상호간에 평행하게 대향되게 된다.In this case, as shown in FIG. 3, the side of the first coil support 310 and the side of the second coil support 350 face each other in parallel to each other, such that the first induction coil 210 and the second induction coil 250 are in parallel with each other. The sides are opposed to each other in parallel.

이러한 제2유도 코일(250)을 위한 제2코일 지지부(350)는 제1코일 지지부(310)가 정8각형과 같은 정다각형이나 또는 다각형 형태로 이루어질 경우, 정다각형 또는 다각형의 변의 수만큼 구비되어 설치된다. 이때, 각각의 제2코일 지지부(350)들은 도 2에 제시된 바와 같이 제1유도 코일(210)과 대향되는 부분의 제2유도 코일(250)들이 제1유도 코일(210)과 상호 간에 평형을 구현하도록 설치된다. 이때, 제1유도 코일(210)과 제2유도 코일(250)간의 이격 간격은 허용하는 한 최소가 되는 것이 바람직하다. 또한, 제2유도 코일(250)들 간의 이격 간격 또한 허용하는 한 최소가 되도록 하는 것이 바람직하다.The second coil support part 350 for the second induction coil 250 is installed when the first coil support part 310 is formed in a regular polygon or polygonal shape such as a regular octagon, and is provided as many as the number of sides of the regular polygon or polygon. do. In this case, each of the second coil supports 350 may have an equilibrium between the second induction coils 250, which are opposite to the first induction coil 210, as shown in FIG. 2. Installed to implement At this time, it is preferable that the separation interval between the first induction coil 210 and the second induction coil 250 is as small as possible. In addition, it is preferable to minimize the spacing between the second induction coils 250 as well.

이와 같이 상호 대향되는 부분에서 제1유도 코일(210)과 제2유도 코일(250)이 평행하게 되면, 중심으로부터 외곽으로 방사상으로 자기장 분포가 보다 고르게 분포되도록 하는 데 이점이 있다. 만일, 제1유도 코일과 제2유도 코일이 평행하지 않고 어는 한 점에서만 첨예하게 대향되도록 한다면, 예를 들어, 제2유도 코일이 쐐기 형태로 감긴 코일이라면, 쐐기의 끝점을 지나는 방사상 방향과 다른 방사상방향 사이에서의 유도 자장 분포는 달라질 수 있다. 이는 심각한 자장 분포의 불균일을 초래하는 것으로 이해될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 설명한 바와 같이 상호 대향되는 부분에서 제1유도 코일(210)과 제2유도 코일(250)이 평행하여 방사상으로의 자기장 분포가 보다 균일하도록 유도할 수 있다. 이때, 제2유도 코일(250)들 간의 대향하는 부분 또한 상호 간에 평행한 것이 보다 균일한 자기장 분포에 더욱 유리하다.As such, when the first induction coil 210 and the second induction coil 250 are parallel to each other, there is an advantage in that the magnetic field distribution is more evenly distributed radially from the center to the outside. If the first induction coil and the second induction coil are not parallel and are sharply opposed at only one freezing point, for example, if the second induction coil is a wedge-shaped coil, it is different from the radial direction passing through the end of the wedge. The induced magnetic field distribution between the radial directions can vary. It can be understood that this results in severe non-uniformity of the magnetic field distribution. However, in the embodiment of the present invention, as described above, the first induction coil 210 and the second induction coil 250 may be parallel to each other to induce a more uniform radial magnetic field distribution. At this time, the opposite portions between the second induction coils 250 are also parallel to each other, which is more advantageous for a more uniform magnetic field distribution.

한편, 도 2를 다시 참조하면, 제1유도 코일(210)은 인가되는 RF 전력에 의해서 N 극성의 자장을 발생시키게 되며, 주위의 제2유도 코일(250)들은 상호간에 다른 극성의 자장을 발생시키게 된다. 이러한 자장의 발생은 전원 공급부(410)로부터의 공급되는 RF 전력의 위상에 의해서 순차적으로 변화될 수 있다. 예를 들어, RF 전력을 13.56 MHz로 인가할 때, 제2유도 코일(250)과 제1유도 코일(210)에 위상차가 상호 간에 대략 90°정도로 주면, 제1유도 코일(210)과 제2유도 코일(250) 간에는 서로 다른 극성의 자장이 발생될 수 있다. 또한, 제2유도 코일(250)들 간에도 이러한 위상차로 전력을 공급하면, 상호간에 서로 다른 극성의 자장들이 순차적으로 발생되도록 유도할 수 있다. 또는, 동일한 위상 시에도 제2유도 코일(250)들이 상호간에 반대 방향으로 감긴 경우 서로 다른 극성의 자장들이 순차적으로 발생되도록 유도될 수 있다.Meanwhile, referring again to FIG. 2, the first induction coil 210 generates a magnetic field of N polarity by the applied RF power, and the surrounding second induction coils 250 generate magnetic fields of different polarities. Let's go. The generation of the magnetic field may be sequentially changed by the phase of the RF power supplied from the power supply 410. For example, when the RF power is applied at 13.56 MHz, when the phase difference between the second induction coil 250 and the first induction coil 210 is approximately 90 ° to each other, the first induction coil 210 and the second Magnetic fields of different polarities may be generated between the induction coils 250. In addition, when the second induction coils 250 are supplied with such a phase difference, magnetic fields having different polarities may be sequentially generated. Alternatively, even when the second induction coils 250 are wound in opposite directions with each other in the same phase, magnetic fields having different polarities may be sequentially generated.

한편, 도 2와 도 3을 다시 참조하면, 제1유도 코일(210)은 제1코일 지지부(310)에 감기는 방법에 따라, 유도 결합형 플라즈마 소스가 발생시키는 유도 자장의 균일도에 영향을 미칠 수 있다. 도 3에 제시된 바는 제1코일 지지부(310)에제1유도 코일(210)을 감을 때 상측에서부터 하측으로 일단 내려 감기를 한 후 다시 올려 감기를 하여, 제1유도 코일(210)의 인입단(211)과 인출단(215)이 대등한 높이를 가지도록 하고 동일한 방향으로 연장되도록 유도할 수 있다. 인입단(211)에는 RF 전력이 공급되고, 인출단(215)은 챔버(100)나 커버(105)로 연장되어 접지되게 된다. 이와 같이 인입단(211)과 인출단(215)이 모두 제1유도 코일(210)의 상측으로 연장될 수 있으면, 제1유도 코일(210) 또는 제2유도 코일(250) 하측으로 형성되는 유도 자장에의 영향을 최소화할 수 있다.Meanwhile, referring back to FIGS. 2 and 3, the first induction coil 210 may influence the uniformity of the induction magnetic field generated by the inductively coupled plasma source according to the method of winding the first coil support 310. Can be. As shown in FIG. 3, when the first induction coil 210 is wound on the first coil support part 310, the coil is first lowered from the upper side to the lower side and then wound up again to rewind the induction end of the first induction coil 210. 211 and the lead end 215 may be of equal height and guided to extend in the same direction. RF power is supplied to the lead end 211, and the lead end 215 extends to the chamber 100 or the cover 105 to be grounded. In this way, if both the inlet end 211 and the lead end 215 can be extended to the upper side of the first induction coil 210, the induction is formed below the first induction coil 210 or the second induction coil 250 The influence on the magnetic field can be minimized.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 도 4a는 설명한 바와 같이 제1유도 코일(210)에서의 인출단(215)을 인입단(211)과 대등한 높이 또는 같은 방향에 설치한 상태를 보여주고 있다. 이에 비해 도 4b는 인입단(211)과 인출단(215')가 다른 높이로 구현되는 경우로, 이러한 경우는 제1유도 코일(210)이 도 3에 제시된 바와 달리, 상측에서부터 하측으로 내려 감기로 제1코일 지지부(310)에 감긴 경우에 해당된다. 이러한 경우, 인출단(215')은 제1유도 코일(210) 아래로 제2유도 코일(250) 아래 부분을 지나 인출될 수밖에 없어 형성되는 유도 자장에 영향을 미치게 된다.4A and 4B, FIG. 4A illustrates a state where the lead end 215 of the first induction coil 210 is installed at the same height or in the same direction as the lead end 211 as described above. . On the contrary, in FIG. 4B, the inlet end 211 and the outlet end 215 ′ are implemented at different heights. In this case, unlike the case illustrated in FIG. 3, the first induction coil 210 is wound down from the upper side to the lower side. Corresponds to the case where the coil is wound around the first coil support 310. In this case, the lead end 215 ′ is forced to be drawn out below the first induction coil 210 under the second induction coil 250, thereby affecting the induced magnetic field.

이와 달리, 제2유도 코일(250)의 경우 인입단(251)과 인출단(255)이 서로 다른 높이로 구현될 지라도 인출단(255)이 발생되는 자장 중을 통과하지 않고도 인출되어 접지될 수 있다. 따라서, 제2유도 코일(250)은 내려 감기 방식으로 제2코일 지지부(350)에 감겨도 무방하다.In contrast, in the case of the second induction coil 250, although the inlet end 251 and the outlet end 255 are implemented at different heights, the induction end 255 may be drawn out and grounded without passing through the generated magnetic field. have. Therefore, the second induction coil 250 may be wound around the second coil support part 350 in a winding down manner.

한편, 도 3을 다시 참조하면, 제1 및 제2코일 지지부(310, 350)는 내부에 빈 관통하는 공간이 구현되도록 프레임(frame) 형태로 구현되는 것이 바람직하다. 이는 유도 코일들(210,250)이 유도 자장을 발생시키는 동작에서 발생될 수 있는 열을 방산하는 데 보다 유리하기 때문이다.Meanwhile, referring back to FIG. 3, it is preferable that the first and second coil supports 310 and 350 are implemented in a frame form so as to implement a space therethrough. This is because the induction coils 210 and 250 are more advantageous in dissipating heat that may be generated in the operation of generating the induction magnetic field.

이제까지 제1유도 코일(210)이 평면상에서 볼 때 정8각형 형태로 구현되고, 대등한 평면 상에서 이러한 제1유도 코일(210)의 주위로 상기 정 8각형의 변의 수만큼 제2유도 코일(250)들을 평행하게 도입하는 바를 예로 들어 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 변형된 형태들로도 구현될 수 있다.Until now, the first induction coil 210 is embodied in an octagonal shape when viewed in a plan view, and the second induction coil 250 is equal to the number of sides of the regular octagon around the first induction coil 210 in an equivalent plane. In the following, the embodiments of the present invention have been described with reference to the introduction of the elements in parallel, but the present invention may be embodied in various forms.

도 5 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 의한 제1유도 코일과 제2유도 코일들의 배치에 대한 변형예들을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도들이다.5 to 10 are schematic plan views illustrating modifications to the arrangement of the first induction coil and the second induction coil according to an embodiment of the present invention.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 제1유도 코일(210) 및 제2유도 코일(250)은 제시된 바와 같이 대향되는 부분에서의 코일들이 평행 상태를 유지하는 한 다양한 형태로 변형될 수 있다. 평면 상에서 볼 때 주어진 제한된 면적 안에서 다수의 코일을 설계함에 있어 단위 면적당 유도 코일 단면적에 합을 가장 크게 할 수 있는 형태로 제1유도 코일(210) 및 제2유도 코일(250)의 형태가 설계되는 것이 바람직하다.5 to 8, the first induction coil 210 and the second induction coil 250 may be modified in various forms as long as the coils in the opposing portions maintain the parallel state as shown. The first induction coil 210 and the second induction coil 250 are designed in such a manner that the sum of the induction coil cross sections per unit area is the largest in designing a plurality of coils in a given limited area in plan view. It is preferable.

유도 코일에 의해서 유도되는 자기장은 유도 코일 단면적에 비례하므로 도 2에서 도시된 바와 같은 정8각형 형태로 제1유도 코일(210)이 도입되고 이에 대응되게 제2유도 코일(250)이 도입될 수 있으나, 제1유도 코일(210)이 도 5, 도 6 및 도 7 등에 제시된 바와 같이 정6각형이나 정4각형 형태의 정다각형 형태를 가질 수도 있다. 또한, 제시되지는 않았으나, 제1유도 코일(210)은 다각형 형태로도 구현될 수 있다. 또한, 이에 대응되게 제2유도 코일(250)도 다양하게 제시될 수 있고, 제2유도 코일(250)의 외곽 부분 또한 도 5 및 도 6에 제시된 바와 같이 원형이나 도 7에 제시된 바와 같이 LCD(Liquid Crystal Display)에 적합하게 정사각형 또는 사각형으로 구현될 수도 있다.Since the magnetic field induced by the induction coil is proportional to the induction coil cross-sectional area, the first induction coil 210 may be introduced in a octagonal shape as shown in FIG. 2, and the second induction coil 250 may be introduced accordingly. However, as shown in FIGS. 5, 6, and 7, the first induction coil 210 may have a regular polygonal shape of a regular hexagon or a regular tetragonal shape. In addition, although not shown, the first induction coil 210 may be implemented in a polygonal shape. In addition, correspondingly, the second induction coil 250 may be variously presented, and the outer portion of the second induction coil 250 may also be circular as shown in FIGS. 5 and 6 or as shown in FIG. 7. It may be implemented as a square or a square to suit a liquid crystal display.

더욱이, 도 8에 제시된 바와 같이 제1유도 코일(210)이 원형으로 구현될 수 있고, 또한, 이에 대응되게 제2유도 코일(250)이 제1유도 코일(210)에 대응되게 오목하게 구현될 수도 있다. 이 경우, 제2유도 코일(250)이 오목한 형상으로 감기는 것은 코일 지지부를 구현하기가 다소 난해하나 불가능한 것은 아니다.Furthermore, as shown in FIG. 8, the first induction coil 210 may be implemented in a circular shape, and accordingly, the second induction coil 250 may be concave to correspond to the first induction coil 210. It may be. In this case, the winding of the second induction coil 250 in a concave shape is somewhat difficult to implement the coil support, but is not impossible.

이와 같이 제1유도 코일(210)과 제2유도 코일(250)은 서로 대향되는 부분이 평행한 상태를 유지하는 한 다양한 평면 형태들로 구현될 수 있으나, 제1유도 코일(210)의 직경이 전체 외주에 대한 직경에 대해서 1/4배 내지 1/2배 범위인 것이 실재 유도 자장의 균일도 유지에 바람직하다. 실질적으로는 제1유도 코일(210)의 직경이 전체 외주 직경에 비해 2/5배 정도인 것이 실험적으로는 바람직하다.As described above, the first induction coil 210 and the second induction coil 250 may be implemented in various planar shapes as long as the portions facing each other are parallel to each other, but the diameter of the first induction coil 210 may vary. It is preferable to maintain the uniformity of the actual induced magnetic field in the range of 1/4 to 1/2 times the diameter with respect to the entire outer circumference. In practice, it is preferable that the diameter of the first induction coil 210 is about 2/5 times that of the total outer circumference.

이제까지 설명한 제1유도 코일(210) 및 제2유도 코일(250)은 그 내부에 자기 코어(magnetic core)를 도입하지 않은 상태에 대해서 설명하였다. 본 발명에서는 단위 면적당 유도 코일 면적이 최대가 되는 독특한 코일 배열을 제시하고 있어, 자기 코어 없이도 단일 코일에 상응하는 자기장을 발생시킬 수 있다. 이와 함께, 본 발명의 실시예들에서 설명한 바와 같은 다중 유도 코일 배열의 경우 유도 코일을 다수 개 사용하여 단일 코일에는 이룰 수 없는 균일도의 향상을 꾀할 수 있다. 그리고, 이웃하는 코일의 자기 극성을 반대로 하여 자기장을 웨이퍼 방향이 아닌 이웃하는 코일 방향으로 생성시켜 웨이퍼 방향으로의 자기 투과 거리를 줄여 웨이퍼손상을 줄이는 이점이 있다. 따라서, 자기 코어 도입에 따른 발열과 균일도 저하는 유발하지 않고 다중 유도 코일의 장점인 높은 균일도와 낮은 자기 투과 거리는 그대로 유지할 수 있다.The first induction coil 210 and the second induction coil 250 described above have been described in a state in which a magnetic core is not introduced therein. The present invention proposes a unique coil arrangement in which the induction coil area per unit area is maximum, so that a magnetic field corresponding to a single coil can be generated without a magnetic core. In addition, in the case of the multiple induction coil arrangement as described in the embodiments of the present invention, it is possible to improve the uniformity which cannot be achieved in a single coil by using a plurality of induction coils. In addition, the magnetic polarity of the neighboring coils is reversed to generate a magnetic field in the neighboring coil direction instead of the wafer direction, thereby reducing wafer damage by reducing the magnetic transmission distance in the wafer direction. Therefore, high uniformity and low magnetic transmission distance, which are advantages of the multiple induction coil, can be maintained without causing heat generation and uniformity deterioration due to the introduction of the magnetic core.

그럼에도 불구하고, 이러한 다중 유도 코일 배열은 여러 개의 유도 코일을 사용함으로 인해 단위 면적당 유도 코일 면적이 단일 코일 이상으로 높아지기는 어렵다. 따라서, 상대적으로 자기장 손실이 발생하는 것을 회피하기는 실질적으로 매우 어렵다. 따라서, 이러한 유도 코일 면적 감소에 의한 자기장 손실을 보상해 주어 자기장의 강화가 상대적으로 크게 요구될 때, 유도 코일 속에 도 9에 제시된 바와 같은 자기 코어(910, 950), 예컨대, 페라이트(ferrite) 코어를 삽입할 수 있다.Nevertheless, such multiple induction coil arrangements are difficult to increase the induction coil area per unit area by more than a single coil due to the use of multiple induction coils. Therefore, it is substantially very difficult to avoid the occurrence of relatively magnetic field loss. Therefore, the magnetic cores 910 and 950 as shown in FIG. 9, such as ferrite cores, as shown in FIG. You can insert

이러한 자기 코어(910, 950)는 여러 개가 하나의 코일 내에 삽입될 수도 있다. 이때, 자기 코어(910, 950)는 동일한 재질과 크기의 것들이 사용되는 것이 바람직한 데, 이는 자기 코어(910, 950)를 동일한 재질과 크기의 것을 사용하지 않으면 자기장의 균일도의 저하를 초래하는 원인이 될 수도 있기 때문이다. 이러한 자기 코어(910, 950)는 자기장을 높여 주는 장점이 있는 반면 유도 코일 속에 존재함으로 인해 유도 가열되어 발열되는 단점이 있다. 이러한 발열은 도 3에 제시된 바와 같이 코일 지지부(310, 350)가 프레임 형태로 이루어져 열 방산을 용이하게 유도하는 것으로 보상할 수 있다.Multiple magnetic cores 910 and 950 may be inserted into one coil. In this case, the magnetic cores 910 and 950 are preferably ones of the same material and size, which is a cause of deterioration of the uniformity of the magnetic field if the magnetic cores 910 and 950 are not the same material and size. Because it may be. While the magnetic cores 910 and 950 have an advantage of increasing the magnetic field, they are disadvantageously generated by induction heating due to being present in the induction coil. Such heat generation can be compensated for by easily inducing heat dissipation of the coil supports 310 and 350 having a frame shape as shown in FIG. 3.

이제까지의 제1유도 코일(210) 및 제2유도 코일(250)은 모두 기본적으로 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 솔레노이드 형태로 감긴 코일들을 이용하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예에 의한 유도 결합형 플라즈마 소스는 이러한 솔레노이드 형태로 감긴 코일들을 제1유도 코일(210) 및 제2유도 코일(250)로 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 도 10에 제시된 바와 같이 평면 나선형태로 감긴 제1유도 코일(210') 및 제2유도 코일(250')들로도 구성될 수 있다.The first induction coil 210 and the second induction coil 250 so far have been described using coils wound in a solenoid form as described with reference to FIG. 3. However, the inductively coupled plasma source according to the embodiment of the present invention can use the coils wound in the form of the solenoid as the first induction coil 210 and the second induction coil 250, as shown in FIG. 10. The first induction coil 210 'and the second induction coil 250' wound in a planar spiral shape may also be configured.

이러한 경우에도 제1유도 코일(210')과 제2유도 코일(250')의 대향하는 부분은 평행 상태로 도입되고, 또한, 제2유도 코일(250')들 상호 간에도 평행 상태로 도입된다. 또한, 도 10에서는 전체 외곽 형태가 정사각형 형태로 제시되고 있으나, 앞서 설명한 바와 같이 상기한 바와 같은 평행 상태를 유지하는 한 필요에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.Even in this case, opposing portions of the first induction coil 210 'and the second induction coil 250' are introduced in parallel, and also the second induction coil 250 'is introduced in parallel with each other. In addition, although the entire outer shape is presented in a square shape in FIG. 10, as described above, as long as it maintains the parallel state as described above, it may be modified into various shapes as necessary.

또한, 경우에 따라 솔레노이드형태와 평면 나선형태가 혼재된 형태로 감긴 코일들이 제1유도 코일(210') 및 제2유도 코일(250')로 이용될 수 있다.In some cases, coils wound in a form in which a solenoid shape and a planar spiral shape are mixed may be used as the first induction coil 210 'and the second induction coil 250'.

도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 의한 유도 결합형 플라즈마 소스에 의해서 구현되는 효과를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 웨이퍼 맵(wafer map)이다.11 and 12 are wafer maps schematically illustrated to explain the effects realized by the inductively coupled plasma source according to an embodiment of the present invention.

도 11 및 도 12는 도 2에 제시된 바와 같이 제1유도 코일(210) 및 제2유도 코일(250)을 포함하는 유도 결합형 플라즈마 소스를 이용하여 300㎜ 웨이퍼 상에 식각 공정을 수행했을 때, 웨이퍼 상에서 얻어지는 맵들을 도시한 것들이다. 도 11은 제1유도 코일(210)을 도 3을 인용하여 설명한 바와 같이 제1코일 지지부(310)에 코일을 내려감은 후 다시 올려 감아 제1유도 코일(210)을 구현한 경우이고, 도 12는 내려 감기만으로 제1유도 코일(210)을 구현한 경우이다.11 and 12 show an etching process on a 300 mm wafer using an inductively coupled plasma source comprising a first induction coil 210 and a second induction coil 250 as shown in FIG. These are the maps obtained on the wafer. FIG. 11 illustrates a case in which the first induction coil 210 is rolled down and then rolled up again to the first coil support 310 as described with reference to FIG. 3 to implement the first induction coil 210. Is a case where the first induction coil 210 is implemented only by winding down.

도 11 및 도 12의 결과들을 살펴보면, 도 12의 맵에 비해 도 11의 맵이 보다높은 식각 균일성이 구현된 것을 알 수 있다. 도 11의 결과는 대략 ±1% 대의 낮은 불균일도(최소-최대)가 구현된 것이고, 도 12의 결과는 대략 ±7% 대의 상대적으로 높은 불균일도가 구현된 것을 보여주고 있다. 도 12의 결과는 인출단으로부터 접지단 쪽으로의 식각률이 낮게 나타난 것으로 파악되므로, 도 4b에서와 같은 내려감기 방식이 균일도 개선에 불리함을 보여준다. 이와 함께 도 11의 결과는 본 발명의 실시예에 의해서 매우 높은 식각 균일도를 구현할 수 있음을 보여주고 있고, 따라서, 본 발명의 실시예에 의해서 매우 높은 유도 자장 균일도를 구현할 수 있음을 입증하고 있다. 또한, 제2유도 코일(250)의 경우 내려감기 방식이나 내려감은 후 올려 감은 경우 모두 식각 불균일도의 영향은 미미한 것으로 나타난다.Referring to the results of FIGS. 11 and 12, it can be seen that the map of FIG. 11 has higher etching uniformity than the map of FIG. 12. The results in FIG. 11 show low nonuniformity (min-max) of approximately ± 1% and the results of FIG. 12 show relatively high nonuniformity of about ± 7%. The result of FIG. 12 indicates that the etch rate from the lead end to the ground end is low, and thus, the downward winding method as shown in FIG. 4B is disadvantageous in improving the uniformity. In addition, the results of FIG. 11 show that very high etching uniformity can be realized by the embodiment of the present invention, and thus, it can be proved that very high induced magnetic field uniformity can be realized by the embodiment of the present invention. In addition, in the case of the second induction coil 250, both the down winding method and the down winding up and down, the influence of the etching nonuniformity appears to be insignificant.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.

상술한 본 발명에 따르면, 단위 면적당 유도 코일 면적이 최대가 되는 독특한 코일 배열을 함으로써, 자기 코어 도입 없이도 단일 코일에 상응하는 자기장을 발생시킬 수 있다. 또한, 제1유도 코일과 제2유도 코일이 대향하는 부분이 평행한 상태로 도입되므로, 유도되는 자장의 균일도를 방사상으로도 매우 높일 수 있다. 따라서, 높은 식각 균일도 또는 유도 자장 균일도, 플라즈마 균일도와 하께 낮은 자기 투과 거리는 그대로 유지할 수 있다. 따라서, 300 mm 구경의 반도체 기판 상에서도 공정 능력을 크게 향상시킬 수 있다.According to the present invention described above, by making a unique coil arrangement in which the induction coil area per unit area is maximum, a magnetic field corresponding to a single coil can be generated without introducing a magnetic core. In addition, since the portions in which the first induction coil and the second induction coil face each other are introduced in parallel, the uniformity of the induced magnetic field can be extremely increased radially. Therefore, high etch uniformity or induced magnetic field uniformity, plasma uniformity and low magnetic transmission distance can be maintained as it is. Therefore, the processing capability can be greatly improved even on a semiconductor substrate having a 300 mm diameter.

Claims (11)

제1유도 코일;A first induction coil; 상기 제1유도 코일의 외곽을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1유도 코일에 대향되는 코일 부분이 상기 제1유도 코일과 평행하도록 감긴 다수의 제2유도 코일들; 및A plurality of second induction coils disposed to surround the outer side of the first induction coil and wound so that a coil portion opposed to the first induction coil is parallel to the first induction coil; And 상기 제1유도 코일 및 상기 제2유도 코일들이 플라즈마를 발생할 유도 자장을 제공하도록 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합형 플라즈마 소스.And a power supply for supplying power to the first induction coil and the second induction coil to provide an induction magnetic field for generating a plasma. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1유도 코일은 원형을 이루도록 감긴 코일인 것을 특징으로 하는 유도 결합형 플라즈마 소스.And said first induction coil is a coil wound to form a circle. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1유도 코일은 다각형 또는 정다각형을 이루도록 감긴 코일인 것을 특징으로 하는 유도 결합형 플라즈마 소스.And the first induction coil is a coil wound to form a polygon or a regular polygon. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제2유도 코일들은 상기 다각형 또는 정다각형을 이루는 제1유도 코일의변에 해당되는 수만큼 배치되고 개개의 상기 제2유도 코일은 상기 제1유도 코일의 변에 대향되는 코일 부분이 상기 변에 대해서 평행하도록 감긴 코일인 것을 특징으로 하는 유도 결합형 플라즈마 소스.The second induction coils are arranged in a number corresponding to the sides of the first induction coil forming the polygon or the regular polygon, and each of the second induction coils has a coil portion opposed to the sides of the first induction coil. An inductively coupled plasma source, characterized in that it is a coil wound in parallel. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유도 코일은 솔레노이드형 코일, 평면 나선형 코일 또는 솔리노이드형과 평면 나선형이 혼재된 형태로 감긴 코일인 것을 특징으로 하는 유도 결합형 플라즈마 소스.The inductively coupled plasma source of the induction coil is a solenoid coil, a flat spiral coil or a coil wound in a form in which the solenoid type and the flat spiral are mixed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1유도 코일은 상기 전력 공급부에 연결되는 인입단이 상기 발생될 플라즈마와는 반대측인 상측에 위치하고 접지될 인출단이 하측에 위치하도록 내려감기로 감긴 코일인 것을 특징으로 하는 유도 결합형 플라즈마 소스.The first induction coil is an inductively coupled plasma source characterized in that the inlet end connected to the power supply unit is coiled by winding down so that the inlet end to be grounded is located on the upper side opposite to the generated plasma. . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1유도 코일은 상기 전력 공급부에 연결되는 인입단과 접지될 인출단이 동일하게 상기 발생될 플라즈마와는 반대측인 상측에 위치하도록 내려 감고 다시 올려 감는 방식으로 감긴 코일인 것을 특징으로 하는 유도 결합형 플라즈마 소스.The first induction coil is a coil wound in such a way that the lead end connected to the power supply unit and the lead end to be grounded are wound down and rewinded so as to be positioned on an upper side opposite to the plasma to be generated. Plasma source. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2유도 코일은 상기 제2유도 코일들 상호간에 대향하는 코일 부분이 상호간에 평행하도록 감긴 코일인 것을 특징으로 하는 유도 결합형 플라즈마 소스.And the second induction coil is a coil wound so that coil portions facing each other between the second induction coils are parallel to each other. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1유도 코일의 직경은 상기 제2유도 코일 및 제1유도 코일을 포함하는 전체 외주에 대한 직경에 대해 1/2 내지 1/4인 것을 특징으로 하는 유도 결합형 플라즈마 소스.Inductively coupled plasma source, characterized in that the diameter of the first induction coil is 1/2 to 1/4 of the diameter of the entire outer circumference including the second induction coil and the first induction coil. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유도 코일 각각의 중심에 삽입되는 자기 코어(magnetic core)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합형 플라즈마 소스.And a magnetic core inserted into a center of each of the induction coils. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전력 공급부는 상기 제2유도 코일들이 인접하는 상호 간에 반대 극성인 자장을 발생시키고 상기 제1유도 코일이 어느 하나의 극성의 자장을 발생시키도록 상기 제1유도 코일 및 상기 제2유도 코일들에 상기 전력을 공급하거나The power supply unit may generate magnetic fields having opposite polarities to each other where the second induction coils are adjacent to each other, and the first induction coil may generate magnetic fields of any one polarity to the first induction coil and the second induction coils. Supply the power or 또는 상기 제2유도 코일들이 인접하는 상호 간에 반대 극성인 자장을 발생시키도록 상기 인접하는 두 제2유도 코일들은 상호 간에 반대 방향으로 감긴 코일들로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 결합형 플라즈마 소스.Or the two adjacent second induction coils are composed of coils wound in opposite directions so that the second induction coils generate magnetic fields of opposite polarity to one another.
KR10-2003-0022566A 2003-04-10 2003-04-10 Inductively-coupled plasma source producing uniform plasma by using multi-coils KR100532365B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0022566A KR100532365B1 (en) 2003-04-10 2003-04-10 Inductively-coupled plasma source producing uniform plasma by using multi-coils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0022566A KR100532365B1 (en) 2003-04-10 2003-04-10 Inductively-coupled plasma source producing uniform plasma by using multi-coils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040088628A true KR20040088628A (en) 2004-10-20
KR100532365B1 KR100532365B1 (en) 2005-11-30

Family

ID=37370306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0022566A KR100532365B1 (en) 2003-04-10 2003-04-10 Inductively-coupled plasma source producing uniform plasma by using multi-coils

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100532365B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170017855A (en) * 2016-11-07 2017-02-15 주식회사 윈텔 Plasma Processing Apparatus
KR20170017046A (en) * 2015-08-04 2017-02-15 주식회사 윈텔 Plasma Processing Apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5767628A (en) * 1995-12-20 1998-06-16 International Business Machines Corporation Helicon plasma processing tool utilizing a ferromagnetic induction coil with an internal cooling channel
US5683548A (en) * 1996-02-22 1997-11-04 Motorola, Inc. Inductively coupled plasma reactor and process
US5944942A (en) * 1998-03-04 1999-08-31 Ogle; John Seldon Varying multipole plasma source
US6273022B1 (en) * 1998-03-14 2001-08-14 Applied Materials, Inc. Distributed inductively-coupled plasma source
JP3787079B2 (en) * 2001-09-11 2006-06-21 株式会社日立製作所 Plasma processing equipment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170017046A (en) * 2015-08-04 2017-02-15 주식회사 윈텔 Plasma Processing Apparatus
KR20170017855A (en) * 2016-11-07 2017-02-15 주식회사 윈텔 Plasma Processing Apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR100532365B1 (en) 2005-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100486712B1 (en) Inductively coupled plasma generating apparatus with double layer coil antenna
US10276348B2 (en) Methods and apparatus for a hybrid capacitively-coupled and an inductively-coupled plasma processing system
KR100797206B1 (en) Uniform gas distribution in large area plasma source
KR920004912B1 (en) Plasma apparatus
KR100678696B1 (en) Magnetically enhanced plasma source having ferrite core assembly for forming toroidal plasma
KR100486724B1 (en) Inductively coupled plasma generating apparatus with serpentine coil antenna
KR101160906B1 (en) Capacitively coupled plasma reactor
TWI580325B (en) Antenna for inductively coupled plasma generation, inductively coupled plasma generator, and method of driving the same
KR101328520B1 (en) Plasma apparatus
KR20070010628A (en) Plasma reactor having multiple antenna structure
US20130292057A1 (en) Capacitively coupled plasma source with rf coupled grounded electrode
KR100742659B1 (en) Inductively coupled plasma generating apparatus with magnetic core
KR20120027639A (en) Plasma reactor for texturing of solar cell
KR20100061126A (en) Compound plasma reactor
KR100532365B1 (en) Inductively-coupled plasma source producing uniform plasma by using multi-coils
KR100806522B1 (en) Inductively coupled plasma reactor
KR20100129368A (en) Plasma reactor using multi-frequency
KR100772452B1 (en) Inductively coupled plasma reactor having multi rf antenna
TWI406336B (en) High-density plasma generator
KR101411994B1 (en) Susceptor having inductively coupled plasma source and plasma process chamber
CN218677035U (en) Plasma antenna and semiconductor processing equipment
KR101104093B1 (en) Internal antenna and plasma generation apparatus
KR102407388B1 (en) Antenna structure for generating inductively coupled plasma
KR20040021809A (en) Inductively coupled plasma generating apparatus having antenna with different cross sections
KR101297269B1 (en) Plasma processing device and method thereof

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: 20121016

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130904

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140917

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee