KR20050042701A - 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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Abstract

헬리컬 공진기형 플라즈마 처리장치가 개시된다. 개시된 플라즈마 처리 장치는, 처리 기판을 지지하는 기판 홀더를 가진 공정 챔버와, 공정 챔버 내부와 연통되도록 공정 챔버의 상부에 설치되는 유전체 관과, 유전체 관의 외부관 둘레에 감겨진 헬릭스 코일과, 헬릭스 코일에 RF 전력을 공급하기 위한 RF 전원을 구비한다. 상기 유전체 관은 내부관과 외부관으로 이루어진 2중 관 형태를 가지며, 상기 외부관에는 내부관과 외부관 사이의 공간에 플라즈마 소스가스를 공급하기 위한 소스가스 공급구가 형성된다. 상기 유전체 관의 내부에는 플라즈마의 전위를 제어하기 위한 제어 전극이 설치되며, 상기 제어 전극에는 소정의 전위를 인가하기 위한 가변 DC 전원이 연결된다. 이와 같은 구성에 의하면, 처리 기판의 반경방향을 따라 플라즈마의 밀도 분포가 보다 균일하게 이루어질 수 있으며, 플라즈마의 전위도 용이하게 제어할 수 있게 된다.

Description

헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치{Helical resonator type plasma processing apparatus}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 헬릭스 코일을 이용한 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
현재 반도체 소자나 평판 디스플레이 장치(flat display panel)의 제조를 위한 기판의 미세가공 공정에는 플라즈마를 응용한 기술이 많이 이용되고 있다. 즉, 플라즈마는 반도체 소자 제조용 웨이퍼나 LCD(liquid crystal display) 제조용 기판의 표면을 식각하거나 그 표면상에 소정의 물질막을 증착하는데 널리 사용되고 있다. 이에 따라, 각각의 공정에 적합한 플라즈마 처리 장치의 개발은 반도체 소자 및 평판 디스플레이 장치의 제조와 이에 필요한 장치의 개발에 있어 핵심적인 요소가 되고 있다.
최근의 반도체 기술의 비약적인 발전으로 인하여 반도체 소자의 집적도는 급격히 높아지고 있으며, 반도체 소자 제조 공정의 효율을 올리기 위하여 반도체 소자의 제조에 사용되는 웨이퍼의 크기도 대구경화 되고 있다. 이와 같은 반도체 산업의 경향에 부응하기 위해서는 박막 증착과 식각 공정에 사용되는 플라즈마의 균일도 확보가 필수적이다. 이에 따라, 저온 상태에서 고밀도, 고균일의 플라즈마를 안정적으로 얻기 위한 시도로서, 유도결합 플라즈마(ICP:Inductively Coupled Plasma), 전자 싸이클로트론 공진(ECR:Electron Cyclotron Resonance), 헬리콘 플라즈마(Helicon Plasma)를 비롯하여 헬리컬 공진기형 플라즈마(Helical Resonator type Plasma)를 근본으로 하는 많은 연구가 활발하게 진행되고 있다.
위에서 언급한 여러가지 종류의 플라즈마 발생 기구(mechanism) 중에 저온의 고밀도 플라즈마를 방전 및 유지하기 위한 소스로서 헬리컬 공진기가 적합하다는 많은 연구 결과들이 발표되고 있는 실정이다. 특히, 헬리컬 공진기의 구조적 특성에 따른 이온 입자의 직진성은 식각 장치로서의 응용성을 더욱 높이는 것이다. 그러나, 이러한 장점에도 불구하고 헬리컬 공진기형 플라즈마 소스가 현재의 반도체 공정, 예컨대 박막 증착 및 식각 공정에 널리 사용되지 못하고 있는 것은 공정챔버 내부에서 반경방향으로의 플라즈마 균일도를 확보하는 것이 상당히 어렵기 때문이다.
도 1은 종래의 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 공정챔버 내의 웨이퍼 가까이에서의 플라즈마 밀도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 석영으로 만들어진 유전체 관(10)의 둘레에는 헬릭스 코일(20)이 감겨져 있다. 유전체 관(10)의 상단부에는 플라즈마 소스 가스가 유입되는 가스 유입구(12)가 형성되어 있다. 헬릭스 코일(20)의 하측단은 접지되어 있고, 상측단은 개방되어 있다. 헬릭스 코일(20)의 소정 위치에는 탭(22)이 마련되어 있으며, 이 탭(22)에는 정합 회로(matching network, 24)를 통해 RF 전원(26)이 연결되어 있다. 헬릭스 코일(20)의 둘레에는 금속 실린더(30)가 배치된다. 금속 실린더(30), 헬릭스 코일(20) 및 유전체 관(10)은 공정 챔버(40) 위에 동축적으로 배치되어 있다. 공정 챔버(10)의 내부는 진공상태로 유지되며, 이를 위해 공정 챔버(10)의 바닥벽에는 진공펌프(49)에 연결되는 진공흡입구(48)가 형성되어 있다. 공정 챔버(10) 내부의 아래쪽에는 처리될 기판, 예컨대 웨이퍼(50)를 지지하는 웨이퍼 홀더(42)가 마련되어 있다. 이 웨이퍼 홀더(42)에는 바이어스 전력을 인가하기 위한 RF 전원(46)이 정합 회로(44)를 통해 연결된다.
상기 가스 유입구(12)를 통해 유전체 관(10) 내부에 플라즈마 소스 가스가 공급되고, RF 전원(26)으로부터 생성된 RF 전력이 정합 회로(matching network, 24)와 탭(22)을 통해 헬릭스 코일(20)에 공급되면, 유전체 관(10) 내부에는 고밀도의 플라즈마가 생성된다. 이와 같이 생성된 플라즈마는 공정 챔버(40) 내부로 확산되어 웨이퍼(50) 표면과의 화학반응과정을 통해 웨이퍼(50)의 표면을 식각하거나 웨이퍼(50)의 표면에 소정의 물질층을 증착하게 된다.
플라즈마는 보다 작은 직경의 유전체 관(10) 내부에서 생성되며, 이로부터 보다 큰 직경의 공정 챔버(40) 내부로 도입된다. 일단 고밀도의 플라즈마가 공정 챔버(40) 내부에 도입되면, 플라즈마는 웨이퍼(50) 쪽으로의 수직 이동과 함께 웨이퍼(50)의 반경방향으로도 어느 정도 확산된다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 플라즈마의 반경방향의 확산에도 불구하고, 헬리컬 공진기의 특성인 플라즈마의 직진성에 의해 웨이퍼(50)의 중심 부위에서 플라즈마의 밀도가 가장 높고 웨이퍼(50)의 가장자리 부위에서는 플라즈마의 밀도가 낮아지게 된다. 즉, 웨이퍼(50)의 반경방향을 따라 불균일한 플라즈마 밀도 분포가 형성되는 것이다.
상기한 바와 같이, 종래의 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 밀도 분포의 균일도를 확보하기가 곤란한 문제점을 가지고 있다. 특히, 이러한 문제점은 웨이퍼(50)의 대구경화에 따라 더욱 심해지게 된다. 이와 같이 플라즈마 밀도 분포가 비균일하게 되면, 웨이퍼(50)의 식각 깊이나 웨이퍼(50) 표면에 증착되는 물질막의 두께 및 성질이 위치에 따라 차이가 나게 된다. 이는 반도체 소자의 품질이나 수율을 현저하게 떨어뜨리게 된다.
한편, 생성된 플라즈마의 전위는 공정 종류나 조건에 따라 적절히 조절될 필요가 있다. 예컨대, 웨이퍼 홀더(42)에 연결된 RF 전원(46)으로부터 웨이퍼(50) 자체에 비교적 높은 바이어스 전위가 인가되면, 고종횡비를 가진 박막의 모서리 부위에 전계가 집중되어 그 부위가 플라즈마에 의해 심하게 깍여 나가는 클리핑(cliffing) 현상이 발생하게 된다. 따라서, 고종횡비를 가진 박막의 식각 공정에서는 이러한 클리핑(cliffing) 현상을 방지하기 위해 바이어스 전위는 낮추는 대신에 플라즈마의 전위는 높여줄 필요가 있다. 반대로, 나노 단위의 박막 증착이나 식각 공정에서는 공정의 정밀도를 위해 플라즈마의 전위를 낮게 유지할 필요가 있다. 그러나, 종래의 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 이러한 플라즈마의 전위 제어가 곤란하여 공정의 종류나 조건에 적절히 대처하지 못하는 단점이 있다.
따라서, 플라즈마 처리 장치의 개발에 있어서, 높은 플라즈마 밀도의 유지와 아울러 플라즈마 밀도 분포의 균일도 및 플라즈마의 전위 제어의 용이성은 가장 먼저 확보되어야 하는 요소기술이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 특히 처리될 기판 가까이에서 플라즈마 밀도 분포의 균일도를 향상시킬 수 있으며 플라즈마의 전위를 용이하게 제어할 수 있는 구조를 가진 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
처리 기판을 지지하는 기판 홀더를 가진 공정 챔버;
상기 공정 챔버 내부와 연통되도록 상기 공정 챔버의 상부에 설치되는 것으로, 내부관과 상기 내부관을 둘러싸는 외부관으로 이루어진 2중 관 형태를 가지며, 상기 외부관에 상기 내부관과 외부관 사이의 공간에 플라즈마 소스가스를 공급하기 위한 소스가스 공급구가 형성된 유전체 관;
상기 유전체 관의 외부관 둘레에 감겨진 헬릭스 코일; 및
상기 헬릭스 코일에 RF 전력을 공급하기 위한 RF 전원;을 구비하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
여기에서, 본 발명에 따른 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치는, 상기 유전체 관의 내부에 설치되어 상기 유전체 관 내부에 생성된 플라즈마의 전위를 제어하기 위한 제어 전극과, 상기 제어 전극에 소정의 전위를 인가하기 위한 가변 DC 전원을 더 구비할 수 있다.
상기 제어 전극은 상기 내부관의 상단부와 상기 외부관의 상단부 사이에 배치된 것이 바람직하다.
상기 소스가스 공급구는 상기 외부관의 상단부에 형성되고, 상기 제어 전극은 상기 소스가스 공급구의 아래쪽에 배치되며 플라즈마 소스가스가 통과할 수 있도록 다수의 구멍을 가진 것이 바람직하다.
상기 유전체 관의 하단부에는 다수의 구멍이 형성된 플라즈마 분배판이 배치된 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 플라즈마 분배판은 상기 유전체 관의 내부관과 외부관 사이의 공간에 대응되는 링 형상을 가진 것이 바람직하다.
상기 헬릭스 코일의 일단은 접지되고 타단은 전기적으로 개방되며, 개방된 상기 타단은 세라믹으로 감싸인 것이 바람직하다.
상기 헬릭스 코일에는 다수의 탭이 서로 다른 위치에 마련되고, 상기 다수의 탭과 상기 RF 전원 사이에는 스위치가 마련되어, 상기 다수의 탭에 택일적으로 RF 전력이 인가될 수 있도록 된 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 다수의 탭은 상기 헬릭스 코일의 두 개의 턴마다 하나씩 마련될 수 있다.
상기 헬릭스 코일은 사각형의 단면 형상을 가진 것이 바람직하다.
상기 헬릭스 코일의 둘레에는 금속 실린더가 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 금속 실린더의 내부에는 상기 헬릭스 코일에서 발생된 열을 외부로 발산시키기 위한 방열 팬이 설치되고, 상기 금속 실린더의 덮개에는 다수의 공기 배출구가 형성된 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치는, 상기 공정 챔버의 내부에 그 내주면을 따라 소정 간격을 두고 배치된 다수의 마그네트를 더 구비할 수 있다.
상기 공정 챔버의 내부에는 그 내주면 가까이에 상기 다수의 마그네트를 지지하기 위한 원통 형상의 마그네트 지지부재가 설치될 수 있으며, 상기 마그네트 지지부재에는 상기 다수의 마그네트가 각각 끼워지는 다수의 슬롯이 형성된 것이 바람직하다. 또한, 상기 마그네트 지지부재에는 상기 마그네트를 냉각시키기 위한 냉각 라인이 마련된 것이 바람직하다.
상기 마그네트 지지부재의 내측에는 플라즈마로부터 상기 마그네트를 보호하기 위한 원통 형상의 보호부재가 설치된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치는, 상기 공정 챔버 내부에 기판 처리를 위한 공정가스를 주입하기 위한 공정가스 주입 유닛을 더 구비할 수 있다.
상기 공정가스 주입 유닛은, 상기 공정 챔버의 벽을 관통하여 설치되는 가스 유입구와; 상기 공정 챔버의 내부에 설치되며, 상기 가스 유입구를 통해 유입된 공정가스를 상기 공정 챔버 내부로 분배하여 주입하는 다수의 가스 분배구를 가진 링 형상의 인젝터;를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 RF 전원은 정합회로를 통해 상기 헬릭스 코일에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 기판 홀더에는 바이어스 전원이 연결될 수 있으며, 상기 바이어스 전원은 RF 전원이고, 상기 RF 전원은 정합회로를 통해 상기 기판 홀더에 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명은,
처리 기판을 지지하는 기판 홀더를 가진 공정 챔버;
상기 공정 챔버 내부와 연통되도록 상기 공정 챔버의 상부에 설치되는 것으로, 그 내부 공간에 플라즈마 소스가스를 공급하기 위한 소스가스 공급구를 가진 유전체 관;
상기 유전체 관의 외부관 둘레에 감겨진 헬릭스 코일;
상기 헬릭스 코일에 RF 전력을 공급하기 위한 RF 전원;
상기 유전체 관의 내부에 설치되어 상기 유전체 관 내부에 생성된 플라즈마의 전위를 제어하기 위한 제어 전극; 및
상기 제어 전극에 소정의 전위를 인가하기 위한 가변 DC 전원;을 구비하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 유전체 관 내에서 생성되어 공정 챔버 내의 처리 기판쪽으로 확산되는 플라즈마의 밀도 분포가 처리 기판의 반경방향을 따라 보다 균일하게 이루어지게 되며, 플라즈마의 전위를 용이하게 제어할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 수직 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 유전체 관, 제어 전극, 헬릭스 코일 및 플라즈마 분배판을 도시한 사시도이다.
도 3과 도 4를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치는 헬리컬 공진기(Helical resonator, 100)에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 공정 챔버(Processing chamber, 150) 내에 로딩된 처리 기판, 예컨대 반도체 소자 제조용 실리콘 웨이퍼(W)의 표면을 식각하거나 그 표면 상에 소정의 물질막을 증착하는 등 미세가공하기 위한 반도체 제조 장치이다.
상기 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치는, 웨이퍼(W)를 지지하는 기판 홀더(160)를 가진 공정 챔버(150)와, 상기 공정 챔버(150)의 상부에 설치되어 플라즈마를 발생시키는 헬리컬 공진기(100)를 구비한다.
상기 헬리컬 공진기(100)는, 공정 챔버(150)의 상부에 설치되는 유전체 관(Dielectric tube, 110)과, 상기 유전체 관(110) 둘레에 감겨진 헬릭스 코일(Helix coil, 120)과, 상기 헬릭스 코일(120)에 RF 전력을 공급하기 위한 RF 전원(128)을 구비한다.
상기 유전체 관(110)은 바람직하게는 석영으로 제조되며, 상기 공정 챔버(150)의 천정벽에 형성된 연결공(152)을 통해 공정 챔버(150) 내부와 연통된다. 그리고, 상기 유전체 관(110)은 내부관(inner tube, 112)과 상기 내부관(112)을 둘러싸는 외부관(outer tube, 114)으로 이루어진 2중 관 형태를 가진다. 상기 내부관(112)의 상단부는 막혀 있고, 그 하단부는 개방되어 있다. 상기 외부관(114)의 상단부에는 내부관(112)과 외부관(114) 사이의 공간에 플라즈마 소스가스를 공급하기 위한 소스가스 공급구(116)가 형성되어 있으며, 외부관(114)의 하단부는 공정 챔버(150) 내부를 향해 개방되어 있다.
이와 같이 2중 관 형태를 가진 유전체 관(110)에 의하면, 소스가스 공급구(116)를 통해 공급된 플라즈마 소스가스는 내부관(112)의 내부 공간에는 채워지지 못하고 내부관(112)과 외부관(114) 사이의 공간에만 채워지게 된다. 따라서, 상기 헬릭스 코일(120)을 통한 RF 전력의 공급에 의해 생성되는 플라즈마도 내부관(112)과 외부관(114) 사이의 공간에만 존재하게 된다. 이에 따라, 플라즈마는 도우넛 형상을 가지게 되며, 이러한 플라즈마는 공정 챔버(150) 내에 로딩된 웨이퍼(W) 가까이에서 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 보다 균일한 밀도 분포를 나타내게 된다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
그리고, 상기 유전체 관(110)의 하단부에는 다수의 구멍(118a)이 형성된 플라즈마 분배판(118)이 배치된 것이 바람직하다. 즉, 상기 플라즈마 분배판(118)은 유전체 관(110)과 공정 챔버(150) 사이에 배치된다. 상기 플라즈마 분배판(118)은 상기 유전체 관(110)의 내부관(112)과 외부관(114) 사이의 공간에 대응되는 링 형상을 가질 수 있으며, 공정 챔버(150)의 천정벽에 형성된 연결공(152)에 끼워질 수 있다.
이와 같은 플라즈마 분배판(118)은, 유전체 관(110) 내부에서 생성되어 공정 챔버(150) 내부로 확산되는 플라즈마가 다수의 구멍(118a)을 통과하면서 보다 균일하게 분배되고 넓게 확산되도록 한다. 따라서, 공정 챔버(150) 내부에서의 플라즈마의 밀도 분포가 보다 균일하게 이루어질 수 있게 된다.
상기 헬릭스 코일(120)은 유전체 관(110)의 둘레에 다수의 턴으로 감겨지며, 그 일단, 통상 하측단은 접지되고, 타단, 통상 상측단은 전기적으로 개방된다. 이하에서는 하측단을 접지단이라고 하고 상측단을 개방단이라고 한다. 상기 헬릭스 코일(120)의 개방단은 세라믹(121)으로 감싸여 마감된 것이 바람직하다. 상기 세라믹(121)은 헬릭스 코일(120)의 개방단과 이에 인접한 다른 구성요소 사이에서 발생할 수 있는 방전(spark discharge)을 방지하게 된다.
상기 헬릭스 코일(120)에는 상기한 바와 같이 RF 전원(128)으로부터 RF 전력이 공급된다. 이 때, RF 전력의 전달 효율을 높이기 위해, RF 전원(128)에서 생성된 RF 전력은 정합회로(Matching network, 126)를 통해 헬릭스 코일(120)에 공급될 수 있다.
상기 헬릭스 코일(120)의 임의의 지점에 RF 전력이 인가되면, 헬릭스 코일(120)에 흐르는 전류에 의해 시변화 자기장이 생성되고, 시변화 자기장에 의해 전기장이 유도된다. 유도된 전기장은 플라즈마 소스가스를 이온화하여 플라즈마를 생성하게 된다. 이 때, 헬릭스 코일(120)의 RF 전력 인가 지점으로부터 한 쪽, 즉 접지단 쪽에는 인덕턴스가 유도되고, 다른 쪽, 즉 개방단 쪽에는 커패시턴스가 유도되어 이들의 공진(LC 공진)에 의해 헬릭스 코일(120)로의 효율적인 에너지 전달이 가능하게 된다. 따라서, 헬리컬 공진기(100)에 의하면 고밀도의 플라즈마가 생성될 수 있는 것이다.
상기 헬릭스 코일(120)에는 RF 전원(128)이 연결되는 다수의 탭(Tap, 122)이 마련된다. 상기 다수의 탭(122) 각각은 헬리스 코일(120)의 서로 다른 위치에 배치된다. 예컨대, 상기 다수의 탭(122)은 헬릭스 코일(120)의 두 개의 턴마다 하나씩 마련될 수 있다. 그리고, 상기 다수의 탭(122)과 RF 전원(128) 사이에는 스위치(124)가 마련되어, 상기 다수의 탭(122)에 택일적으로 RF 전력이 인가될 수 있도록 되어 있다.
종래에는 최적의 공진 상태를 얻을 수 있는 RF 전력 인가 지점을 찾기 위해서는 탭의 위치를 옮겨 가며 측정을 하여야 하는 불편한 점이 있었다. 그러나, 본 발명에 의하면 상기 스위치(124)의 조작에 의해 최적의 공진 상태를 얻을 수 있는 RF 전력 인가 지점을 편리하게 찾을 수 있게 된다. 이와 같이, 상기 다수의 탭(122)과 스위치(124) 구조에 의하면, 최적의 공진 상태를 용이하게 얻을 수 있으므로, 고밀도 플라즈마를 효율적으로 확보할 수 있게 된다.
상기 헬릭스 코일(120)은 일반적인 원형의 단면 형상을 가질 수도 있으나. 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 사각형의 단면 형상을 가진 것이 바람직하다. 이와 같이 사각형의 단면 형상을 가진 헬릭스 코일(120)은 그 표면적이 넓어지게 되어 플라즈마 발생 효율이 보다 높아지게 된다. 보다 상세하게 설명하면, 헬릭스 코일(120)의 표면적이 넓어지게 되면, 헬릭스 코일(120)의 접지단 쪽에서는 저항이 감소하게 되고, 이에 따라 전류가 증가하게 되어 인덕턴스가 낮아지게 된다. 따라서, 유도 결합 플라즈마 발생 효율이 높아지게 된다. 한편, 헬릭스 코일(120)의 표면적이 넓어지게 되면, 헬릭스 코일(120)의 개방단 쪽에서는 커패시턴스가 높아지게 되므로, 용량 결합 플라즈마의 발생 효율도 높아지게 되는 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 상기 유전체 관(110)의 내부에 설치되어 유전체 관(110) 내부에 생성된 플라즈마의 전위를 제어하기 위한 제어 전극(130)과, 상기 제어 전극(130)에 소정의 전위를 인가하기 위한 가변 DC 전원(132)을 더 구비할 수 있다.
상기 제어 전극(130)은 상기 내부관(112)의 상단부와 외부관(114)의 상단부 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 소스가스 공급구(132)가 상기 외부관(114)의 상단부에 형성되어 상기 제어 전극(130)이 소스가스 공급구(132)보다 아래쪽에 위치한 경우에는, 상기 제어 전극(130)에는 플라즈마 소스가스가 통과할 수 있도록 다수의 구멍(130a)이 형성된다. 그런데, 소스가스 공급구(116)가 제어 전극(130)보다 아래쪽에 위치한 경우에는, 제어 전극(130)에 다수의 구멍(130a)을 형성할 필요가 없다.
한편, 도 5에는 상기 제어 전극(130)의 다른 형상이 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어 전극(130)은 다수의 구멍(130a)이 배열되어 있는 메쉬 형상을 가질 수도 있다.
이러한 제어 전극(130)은, 상기한 바와 같이, 유전체 관(110) 내부에 생성된 플라즈마의 전위를 용이하게 제어할 수 있게 한다. 상세하게 설명하면, 전술한 바와 같이, 고종횡비를 가진 박막의 식각 공정에서는 기판 홀더(160)에 인가되는 바이어스 전위는 낮추는 대신에 플라즈마의 전위는 높여줄 필요가 있다. 이 경우에는, 상기 가변 DC 전원(132)으로부터 상기 제어 전극(130)에 플라즈마와 동일한 극성, 즉 양의 전위를 인가함으로써 통상적으로 양의 극성을 가진 플라즈마의 전위를 높여 준다. 이에 따라, 웨이퍼(W) 자체에 인가되는 바이어스 전위가 낮아져 고종횡비를 가진 박막의 모서리 부위에 전계가 집중되어 발생되는 클리핑(cliffing) 현상이 방지될 수 있으며, 또한 높아진 전위를 가진 플라즈마에 의해 식각 공정도 효율적으로 진행될 수 있다. 반대로, 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)과 같은 나노 단위의 박막 증착이나 나노 단위의 미세한 식각 공정에서는 공정의 정밀도를 위해 플라즈마의 전위를 낮게 유지할 필요가 있다. 이 경우에는, 상기 가변 DC 전원(132)으로부터 제어 전극(130)에 플라즈마와 반대의 극성, 즉 음의 전위를 인가함으로써 플라즈마의 전위를 낮추어 준다.
이와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 상기 제어 전극(130)을 구비함으로써, 공정의 종류나 조건에 적절히 대처하여 효율적이고 정밀한 공정 수행이 가능하게 된다.
한편, 위에서 상기 제어 전극(130)은 2중 관 형태의 유전체 관(110) 내부에 설치된 것으로 도시되고 설명되었지만, 도 1에 도시된 바와 같은 일반적인 단일 관 형태의 유전체 관 내부에 마련될 수도 있다. 이 경우에도, 상기 제어 전극(130)에 의해 플라즈마의 전위를 용이하게 제어할 수 있다. 그리고, 위 또는 아래에서 기술되는 본 발명의 다른 여러가지 특징들에 의해 플라즈마 밀도 분포의 균일도도 향상될 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 금속 실린더의 덮개와 방열 팬을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 3과 도 6을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 헬릭스 코일(120)의 둘레에는 상기 유전체 관(110)과 헬릭스 코일(120)을 보호하고 전자파를 차단하기 위한 원통 형상의 금속 실린더(140)가 설치될 수 있다. 상기 금속 실린더(140)는 알루미늄으로 제조될 수도 있으나, 열 및 전기 전도성이 보다 우수하고 강도가 높은 구리로 제조된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 금속 실린더(140)의 내부에는 헬릭스 코일(120)에서 발생된 열을 외부로 발산시키기 위한 방열 팬(146)이 설치된 것이 바람직하다. 상기 방열 팬(146)은 상기 금속 실린더(140)의 덮개(142)에 지지될 수 있다. 그리고, 상기 금속 실린더(142)의 덮개(142)에는 금속 실린더(140) 내부의 뜨거운 공기가 외부로 방출될 수 있도록 다수의 공기 배출구(144)가 형성된다.
이와 같은 방열 팬(146)과 덮개(142) 구조에 의해 헬리컬 공진기(100)의 과열을 방지할 수 있어서 보다 안정적이고 지속적인 작동이 가능하게 된다.
한편, 상기한 바와 같은 구성을 가진 헬리컬 공진기(100)는 하나의 공정 챔버(150) 위에 다수개가 배열되어 설치될 수 있다. 즉, 처리 기판의 크기가 매우 큰 경우에는, 헬리컬 공진기(100)의 직경을 키우는 것만으로는 기판의 반경방향으로 균일한 플라즈마 분포를 확보하는데 한계가 있다. 이는, 헬리컬 공진기(100)의 직경이 과도하게 커지게 되면, 헬릭스 코일(120)에 인가되는 전압이 매우 높아져야 하는 문제점이 있기 때문이다. 따라서, 처리 기판의 크기에 따라 적절한 수, 예컨대 2~4 개의 헬리컬 공진기(100)를 하나의 공정 챔버(150) 위에 설치하게 되면, 매우 큰 처리 기판에 대해서도 균일한 플라즈마 밀도 분포를 얻을 수 있게 된다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 공정 챔버(150)의 내부는 진공상태로 유지되며, 이를 위해 공정 챔버(150)의 바닥벽에는 진공펌프(156)에 연결되는 진공흡입구(154)가 형성된다. 그리고, 상기 공정 챔버(110) 내부의 아래쪽에는 웨이퍼(W)를 지지하는 기판 홀더(160)가 마련된다.
상기 기판 홀더(160)에는 바이어스 전원(164)이 연결될 수 있다. 상기 바이어스 전원(164)은 헬리컬 공진기(100)에 의해 생성된 플라즈마가 기판 홀더(160)에 놓여진 웨이퍼(W) 쪽으로 이동할 수 있도록 기판 홀더(160)에 바이어스 전압을 제공하는 역할을 하게 된다. 이러한 바이어스 전원(164)으로는 RF 전원이 사용될 수 있으며, 이 외에도 펄스 DC 전원이 사용될 수 있다. 상기 바이어스 전원(164)이 RF 전원인 경우에는, RF 전력의 전달 효율을 높이기 위해, 바이어스 전원(164)과 기판 홀더(160) 사이에 정합회로(162)가 마련될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 상기 공정 챔버(150) 내부에 자기장을 형성하기 위한 수단으로서, 공정 챔버(150)의 내부에 설치된 다수의 마그네트(170)를 더 구비할 수 있다. 상기 마그네트(170)로는 영구자석이 사용될 수 있다.
상기 마그네트(170)는 공정 챔버(150)의 내주면을 따라 소정 간격을 두고 다수 개가 배치된다. 따라서, 상기 다수의 마그네트(170)를 위한 설치 구조가 공정 챔버(150) 내에 마련된다.
도 7은 도 3에 도시된 마그네트의 설치 구조를 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 공정 챔버(150)의 내부에는 그 내주면 가까이에 상기 다수의 마그네트(170)를 지지하기 위한 원통 형상의 마그네트 지지부재(172)가 설치된다. 상기 마그네트 지지부재(172)에는 다수의 슬롯(174)이 형성되어 있으며, 상기 다수의 마그네트(170)는 상기 다수의 슬롯(174) 각각에 하나씩 끼워져 지지된다. 상기 다수의 슬롯(174)은, 도 7에 도시된 바와 같이 2열로 배열될 수 있으며, 1열 또는 3열 이상으로 배열될 수도 있다.
상기 마그네트(170)의 자기적 특성은 통상적으로 온도가 높아질수록 저하된다. 따라서, 상기 마그네트(170)를 가능한 한 낮은 온도로 유지할 필요가 있다. 이를 위해, 상기 마그네트 지지부재(172)에는 상기 다수의 마그네트(170)를 냉각시키기 위한 냉각 라인(176)이 마련되는 것이 바람직하다. 상기 냉각 라인(176)은 유입구(176a)와 배출구(176b)를 가지며, 상기 지지부재(172)의 가장자리 부위를 따라 배치될 수 있다.
그리고, 상기 마그네트(170)는 공정 챔버(150) 내의 플라즈마에 의해 그 표면이 손상되거나 물질막으로 덮여질 수 있다. 이 경우, 마그네트(170)의 자기적 특성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 이와 같은 문제점을 방지하기 위해, 상기 마그네트 지지부재(172)의 내측에는 플라즈마로부터 상기 마그네트(170)를 보호하기 위한 원통 형상의 보호부재(178)가 설치될 수 있다.
상기 유전체 관(110)으로부터 공정 챔버(150) 내부로 확산되는 플라즈마는 공정 챔버(150) 내부의 주변 영역에서 그 밀도가 낮아지게 된다. 그러나, 상기 마그네트(170)에 의해 공정 챔버(110)의 내측면 가까이에 자기장이 형성되어 있으므로, 공정 챔버(150) 내부의 주변 영역에서의 플라즈마 밀도가 보상될 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 가장자리 부위에서의 플라즈마 밀도가 보다 높아지게 되어 웨이퍼(W)의 반경방향을 따라 보다 균일한 플라즈마 밀도 분포를 확보할 수 있게 된다.
도 8은 도 3에 도시된 공정가스 주입 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 3과 도 8을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 공정가스 주입 유닛(180)을 더 구비할 수 있다. 상기 공정가스 주입 유닛(180)은 공정 챔버(150) 내부에 웨이퍼(W) 처리를 위한 공정가스, 예컨대 화학기상증착용 가스와 건식 에슁(ashing)용 가스 등을 주입하기 위한 장치이다.
상기 공정가스 주입 유닛(180)은, 외부로부터 공정가스가 유입되는 통로인 가스 유입구(gas inlet, 182)와, 상기 가스 유입구(182)를 통해 유입된 공정가스를 공정 챔버(150) 내부로 분배하여 주입하는 다수의 가스 분배구(186)를 가진 링 형상의 인젝터(184)를 포함한다. 상기 가스 유입구(110)는 공정 챔버(150)의 벽을 관통하여 설치되고, 상기 인젝터(184)는 공정 챔버(150)의 내면에 밀착되도록 설치되며, 상기 다수의 가스 분배구(186)는 상기 인젝터(184)의 내주면을 따라 등간격으로 배치된다.
이와 같은 공정가스 주입 유닛(180)에 의하면, 다양한 공정가스를 공정 챔버(150) 내부에 균일하게 주입할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 사용하여 건식 식각 공정 뿐만 아니라 화학기상증착 공정 및 건식 에슁 공정 등 다양한 공정을 수행할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명에 따른 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치에 있어서, 공정 챔버 내의 웨이퍼 가까이에서의 플라즈마 밀도 분포를 보여주는 개략적인 도면이다.
도 9를 참조하면, 2중 관 형상을 가진 유전체 관(110) 내에서 생성된 플라즈마는 공정 챔버(150) 내부의 웨이퍼(W)쪽으로 흐르게 된다. 상기 플라즈마는 유전체 관(110)의 내부관(112) 내에서는 생성되지 않고 내부관(112)과 외부관(114) 사이의 공간에서만 생성되므로 도우넛 형상을 가지게 된다. 이러한 형상의 플라즈마로 인해 웨이퍼(W)의 가장자리 가까이에서의 플라즈마 밀도가 종래에 비해 높아지게 된다. 그리고, 도우넛 형상의 플라즈마가 웨이퍼(W)의 반경방향으로 확산되면서 웨이퍼(W)의 중심부위에서 겹쳐져 웨이퍼(W) 중심부위에서의 플라즈마 밀도도 다른 부위의 플라즈마 밀도만큼 높아질 수 있다. 또한, 공정 챔버(150) 내부에 마련된 마그네트(170)에 의해 공정 챔버(150)의 벽면 가까이에서의 플라즈마 밀도도 보상될 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 가까이에서의 플라즈마 밀도 분포가 웨이퍼(W)의 반경방향을 보다 균일하게 이루어지게 된다. 그리고, 유전체 관(110)의 하단부에 다수의 구멍이 형성된 플라즈마 분배판(118)이 마련됨으로써, 플라즈마가 공정 챔버(150) 내부로 보다 균일하게 분배되어 확산될 수 있으므로, 플라즈마 밀도 분포의 균일도가 보다 향상될 수 있다.
예를 들어, 4 인치(inch) 웨이퍼용으로 제작된 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 공정 챔버 내에서, 웨이퍼의 반경 방향의 플라즈마 밀도 분포를 측정한 결과, 플라즈마 밀도는 평균적으로 2 x 1011cm-3 이었고, 플라즈마의 밀도 편차, 즉 최대 밀도와 최소 밀도의 차이를 최대 밀도로 나눈 값은 대략 4% 정도인 것으로 나타났다. 이러한 결과로 비추어 보면, 종래의 플라즈마 처리 장치에서 플라즈마 밀도 편차가 10~20%인 점에 비하여 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 플라즈마 밀도 편차가 상당히 개선되었음을 알 수 있다.
본 발명은 개시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 유전체 관이 2중 관 형태를 가짐으로써, 유전체 관 내에서 생성되어 공정 챔버 내의 처리 기판쪽으로 확산되는 플라즈마의 밀도 분포가 처리 기판의 반경방향을 따라 보다 균일하게 이루어지게 된다. 그리고, 유전체 관의 하단부에 다수의 구멍이 형성된 플라즈마 분배판을 설치한 경우에는, 플라즈마가 공정 챔버 내부로 균일하게 분배되어 확산될 수 있다. 따라서, 대구경의 웨이퍼 및 평판 디스플레이 장치 제조용 대면적의 기판에 대해서도 균일한 처리가 가능하게 된다.
둘째, 유전체 관 내부에 제어 전극이 마련됨으로써, 유전체 관 내부에 생성된 플라즈마의 전위를 용이하게 제어할 수 있다. 따라서, 공정의 종류나 조건에 적절히 대처하여 효율적이고 정밀한 공정 수행이 가능하게 된다.
셋째, 헬릭스 코일에 RF 전력이 택일적으로 인가되는 다수의 탭이 마련됨으로써, 최적의 공진 상태를 용이하게 얻을 수 있으므로 고밀도 플라즈마를 효율적으로 확보할 수 있게 된다.
넷째, 사각형의 단면 형상을 가진 헬릭스 코일이 사용됨으로써, 그 표면적이 보다 넓어지게 되어 플라즈마 발생 효율이 보다 높아지게 된다.
다섯째, 공정 챔버의 내측 벽면을 따라 다수의 마그네트가 설치됨으로써, 처리 기판의 가장자리 부위에서의 플라즈마 밀도가 보상되어 처리 기판의 반경방향을 따라 보다 균일한 플라즈마 밀도 분포를 확보할 수 있게 된다.
여섯째, 공정 챔버 내에 공정가스 주입 유닛이 설치됨으로써, 건식 식각 뿐만 아니라 화학기상증착 공정 및 건식 에슁 공정 등 다양한 공정을 수행할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 공정 챔버 내의 웨이퍼 가까이에서의 플라즈마 밀도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 수직 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 유전체 관, 제어 전극, 헬릭스 코일 및 플라즈마 분배판을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제어 전극의 다른 형상을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 3에 도시된 금속 실린더의 덮개와 방열 팬을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 7은 도 3에 도시된 마그네트의 설치 구조를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 3에 도시된 공정가스 주입 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치에 있어서, 공정 챔버 내의 웨이퍼 가까이에서의 플라즈마 밀도 분포를 보여주는 개략적인 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...헬리컬 공진기 110...유전체 관
112...내부관 114...외부관
116...소스가스 공급구 118...플라즈마 분배판
120...헬릭스 코일 122...탭
124...스위치 126...정합회로
128...RF 전원 130...제어 전극
132...가변 DC 전원 140...금속 실린더
142...실린더 덮개 144...공기 배출구
146...방열 팬 150...공정 챔버
152...연결공 154...진공 흡입구
156...진공 펌프 160...기판 홀더
162...정합회로 164...바이어스 전원
170...마그네트 172...마그네트 지지부재
174...슬롯 176...냉각 라인
178...보호부재 180...공정가스 주입 유닛
182...가스 유입구 184...인젝터
186...가스 분배구

Claims (39)

  1. 처리 기판을 지지하는 기판 홀더를 가진 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내부와 연통되도록 상기 공정 챔버의 상부에 설치되는 것으로, 내부관과 상기 내부관을 둘러싸는 외부관으로 이루어진 2중 관 형태를 가지며, 상기 외부관에 상기 내부관과 외부관 사이의 공간에 플라즈마 소스가스를 공급하기 위한 소스가스 공급구가 형성된 유전체 관;
    상기 유전체 관의 외부관 둘레에 감겨진 헬릭스 코일; 및
    상기 헬릭스 코일에 RF 전력을 공급하기 위한 RF 전원;을 구비하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유전체 관의 내부에 설치되어 상기 유전체 관 내부에 생성된 플라즈마의 전위를 제어하기 위한 제어 전극과, 상기 제어 전극에 소정의 전위를 인가하기 위한 가변 DC 전원을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어 전극은 상기 내부관의 상단부와 상기 외부관의 상단부 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 소스가스 공급구는 상기 외부관의 상단부에 형성되고, 상기 제어 전극은 상기 소스가스 공급구의 아래쪽에 배치되며 플라즈마 소스가스가 통과할 수 있도록 다수의 구멍을 가진 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어 전극은 메쉬 형상을 가진 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 유전체 관은 석영으로 이루어진 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 유전체 관의 하단부에는 다수의 구멍이 형성된 플라즈마 분배판이 배치된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 플라즈마 분배판은 상기 유전체 관의 내부관과 외부관 사이의 공간에 대응되는 링 형상을 가진 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 헬릭스 코일의 일단은 접지되고 타단은 전기적으로 개방되며, 개방된 상기 타단은 세라믹으로 감싸인 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 헬릭스 코일에는 다수의 탭이 서로 다른 위치에 마련되고, 상기 다수의 탭과 상기 RF 전원 사이에는 스위치가 마련되어, 상기 다수의 탭에 택일적으로 RF 전력이 인가될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 다수의 탭은 상기 헬릭스 코일의 두 개의 턴마다 하나씩 마련되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 헬릭스 코일은 사각형의 단면 형상을 가진 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 헬릭스 코일의 둘레에는 금속 실린더가 설치된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 금속 실린더는 구리로 제조된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 금속 실린더의 내부에는 상기 헬릭스 코일에서 발생된 열을 외부로 발산시키기 위한 방열 팬이 설치되고, 상기 금속 실린더의 덮개에는 다수의 공기 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 방열 팬은 상기 금속 실린더의 덮개에 지지되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  17. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 공정 챔버의 내부에 그 내주면을 따라 소정 간격을 두고 배치된 다수의 마그네트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 마그네트는 영구자석인 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 공정 챔버의 내부에는 그 내주면 가까이에 상기 다수의 마그네트를 지지하기 위한 원통 형상의 마그네트 지지부재가 설치된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 마그네트 지지부재에는 상기 다수의 마그네트가 각각 끼워지는 다수의 슬롯이 형성된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 다수의 슬롯은 2열로 배열된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 마그네트 지지부재에는 상기 마그네트를 냉각시키기 위한 냉각 라인이 마련된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 냉각 라인은 상기 지지부재의 가장자리 부위를 따라 배치된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  24. 제 19항에 있어서,
    상기 마그네트 지지부재의 내측에는 플라즈마로부터 상기 마그네트를 보호하기 위한 원통 형상의 보호부재가 설치된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  25. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 공정 챔버 내부에 기판 처리를 위한 공정가스를 주입하기 위한 공정가스 주입 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 공정가스 주입 유닛은,
    상기 공정 챔버의 벽을 관통하여 설치되는 가스 유입구와;
    상기 공정 챔버의 내부에 설치되며, 상기 가스 유입구를 통해 유입된 공정가스를 상기 공정 챔버 내부로 분배하여 주입하는 다수의 가스 분배구를 가진 링 형상의 인젝터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  27. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 RF 전원은 정합회로를 통해 상기 헬릭스 코일에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  28. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 기판 홀더에는 바이어스 전원이 연결되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 바이어스 전원은 RF 전원이고, 상기 RF 전원은 정합회로를 통해 상기 기판 홀더에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  30. 처리 기판을 지지하는 기판 홀더를 가진 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내부와 연통되도록 상기 공정 챔버의 상부에 설치되는 것으로, 그 내부 공간에 플라즈마 소스가스를 공급하기 위한 소스가스 공급구를 가진 유전체 관;
    상기 유전체 관의 외부관 둘레에 감겨진 헬릭스 코일;
    상기 헬릭스 코일에 RF 전력을 공급하기 위한 RF 전원;
    상기 유전체 관의 내부에 설치되어 상기 유전체 관 내부에 생성된 플라즈마의 전위를 제어하기 위한 제어 전극; 및
    상기 제어 전극에 소정의 전위를 인가하기 위한 가변 DC 전원;을 구비하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 소스가스 공급구는 상기 유전체 관의 상단부에 형성되고, 상기 제어 전극은 상기 소스가스 공급구의 아래쪽에 배치되며 플라즈마 소스가스가 통과할 수 있도록 다수의 구멍을 가진 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 제어 전극은 메쉬 형상을 가진 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  33. 제 30항에 있어서,
    상기 기판 홀더에는 바이어스 전원이 연결되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  34. 제 30항에 있어서,
    상기 헬릭스 코일에는 다수의 탭이 서로 다른 위치에 마련되고, 상기 다수의 탭과 상기 RF 전원 사이에는 스위치가 마련되어, 상기 다수의 탭에 택일적으로 RF 전력이 인가될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  35. 제 30항에 있어서,
    상기 헬릭스 코일은 사각형의 단면 형상을 가진 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  36. 제 30항에 있어서,
    상기 헬릭스 코일의 둘레에는 금속 실린더가 설치된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 금속 실린더의 내부에는 상기 헬릭스 코일에서 발생된 열을 외부로 발산시키기 위한 방열 팬이 설치되고, 상기 금속 실린더의 덮개에는 다수의 공기 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  38. 제 30항에 있어서,
    상기 공정 챔버의 내부에 그 내주면을 따라 소정 간격을 두고 배치된 다수의 마그네트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
  39. 제 30항에 있어서,
    상기 공정 챔버 내부에 기판 처리를 위한 공정가스를 주입하기 위한 공정가스 주입 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치.
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