KR20050078275A - 플라즈마 발생 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 플라즈마 발생 장치 및 방법에 관한 것으로서, 플라즈마 밀도 및 균일성을 향상시키기 위하여 영구 자석을 사용하던 기존의 방식 대신, 챔버 측벽에 유도 코일을 형성하고, 유도 코일에 직류 전류를 인가함으로써, 자기장을 형성하는 것이다. 이때 유도 코일에 의해 형성되는 자기장이 인접하는 유도 코일에서 형성되는 자기장과 자기장의 극성 방향이 서로 반대가 되도록 유도 코일을 설치한다. 이 경우 플라즈마내의 하전 입자는 유도 코일에 의해 형성된 자기장에 의해 챔버 측벽으로 부터 효과적으로 격리되어, 반응 챔버내에서 고밀도 및 고균일도의 플라즈마를 생성할 수 있다. 또한, 형성된 플라즈마의 특성에 따라, 이를 조절하는 자기장 역시 변화되어야 하는데, 본 발명의 경우에는 이러한 플라즈마 특성 변화에 효과적으로 대응할 수 있게 된다.

Description

플라즈마 발생 장치 및 방법{DEVICE FOR PRODUCING PLASMA AND METHOD}

본 발명은 건식 식각 혹은 박막 증착 공정에 사용되는 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 발생 장치의 챔버 측벽에 자기장이 형성되도록 코일을 구성함으로써, 챔버 내의 플라즈마 밀도를 높이고, 플라즈마 밀도, 전자 온도 등의 균일성을 향상시키는 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 공정 중 식각(etching) 공정은 감광성 수지인 포토레지스트층의 개구부를 통해 노출된 하부의 박막을 선택적으로 제거하기 위한 것으로서, 크게 습식 식각 방식과 건식 식각 방식으로 구별된다. 습식 식각 방식은 웨이퍼를 보우트에 담아 에칭액이 담긴 수조에 침지하여, 개구부를 애칭액과 화학 반응시킴으로써 식각하는 방식이며, 이는 식각의 정밀도가 떨어지는 단점이 있다. 이에 비하여 건식식각은 미세 패턴을 형성하기 위하여 개발된 방식으로서, 에칭액 대신 에칭 가스를 사용하며, 반도체 공정에서 많이 사용되는 건식 식각 방식 중 하나로서 플라즈마를 이용한 플라즈마 식각 방식을 들 수 있다.

여기서, 플라즈마란 이온화된 기체로서, 양이온, 음이온, 및 중성 입자로 이루어지며, 전기적 성질 및 열적 성질이 정상 상태의 기체와는 매우 상이하여, 물질의 제 4 의 상태라고 칭하기도 한다. 즉, 플라즈마는 이온화된 기체를 포함하고 있기 때문에 전기장 혹은 자기장이 인가되면 플라즈마 내에서 혹은 플라즈마와 접하고 있는 고체 표면상으로 플라즈마 입자들이 가속되거나, 확산하여, 고체 표면에서 화학 반응 및 물리적 반응을 일으키게 된다.

반도체 소자 제조 공정의 발달은 이러한 플라즈마의 활용에 크게 의존하여 왔다. 이러한 플라즈마는 반도체 소자의 제조 공정에 있어, 필수적인 공정인 건식 식각과 박막의 증착 공정 등에서 광범위하게 활용되고 있다. 플라즈마를 이용하는 건식식각의 경우에는 미세가공이 가능하고, 박막의 증착에 있어서는 공정의 저온화가 가능하기 때문이다.

종래에는 반응 챔버 내에 전극을 설치하고, 이들 전극중 하나의 전극(cathode)에 radio frequency 전력을 인가하여 플라즈마를 형성하고, 이를 이용하여 박막을 식각하는 반응성 이온 식각(reactive ion etching)과 박막을 증착하는 플라즈마 증착 기술(plasma enhanced chemical vapor deposition)이 주로 사용되어 왔다. 그러나 이들 기술은 플라즈마의 밀도가 낮고, 플라즈마의 균일성을 확보하기 어려웠다. 이에 따라 플라즈마를 특정 자기장내에 가두어 플라즈마의 밀도와 균일성을 확보하고자 하는 노력이 경주되어 왔다. 이는 플라즈마내의 하전 입자가 자기장의 세기가 큰 영역에서는 자기장을 통과하지 못하고, 반사하는 성질을 이용하는 것이다. 이러한 현상을 소위 "mirror effects"라고 한다.

이에 따라 챔버 주위에 적절한 영구 자석을 설치하여, 영구 자석에 의해 형성되는 자장을 이용하여 mirror effects를 구현하는 기술이 개발되었다. 이러한 챔버 주위에 영구 자석을 설치하여 플라즈마의 확산을 제한(confinement)하고자 하는 방법은 1 도에 도시된 바와 같은 구조로 MRC사에 의해 반응성 이온 식각 (reactive ion etching) 기술에서 적용되었다. 플라즈마를 형성하는 챔버의 상부(1)와 하부에 영구 자석을 설치하고, 영구 자석에 의해 형성되는 자기장을 이용하여 플라즈마를 구속하였다.

이때, 상부에 설치된 영구 자석(2)은 탈착되도록 하여 radio frequency 전력에 의해 형성되는 플라즈마의 상태에 따라 상부에 설치된 영구 자석(3)의 수를 조절하여 챔버내에 형성되는 자기장을 조절하였다. 그러나 이러한 기술은 자기장을 조절하기 위하여 영구 자석을 탈착하여야 하기 때문에 플라즈마 장치의 사용을 매우 어렵게 하고, 제한된 영구 자석 수의 조절로 원하는 자기장의 세기를 모두 만족시킬 수 없다는 단점이 있다.

이러한 영구 자석의 탈착에 따른 어려움을 제거하기 위하여 어플라이드 머티리얼사는 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 플라즈마 발생 장치를 개발하였다. 상기 플라즈마 발생장치는 플라즈마 챔버(9) 주위에 코일(8)을 형성하고, 이를 통해 자기장 (6,7) 을 형성한다. 이때, 코일에 가해지는 전원은 저주파수(수 KHz)를 사용하였고, 이웃하는 코일에 인가되는 전원의 위상차를 다르게 하여 챔버(9) 내부에서 형성되는 플라즈마의 밀도가 높은 영역과 낮은 영역이 회전하도록 하여 건식 식각 속도가 시료의 표면에서 일정하도록 하였다.

이 장치는 챔버 내부에서 형성되는 플라즈마의 밀도가 높은 영역과 낮은 영역이 회전하도록 하여 식각 속도가 시료의 표면에서 일정하게 하고자 하는 것일 뿐, 챔버(9) 내부에서 플라즈마가 균일하게 생성되도록 하는 것은 아니다. 즉, 하부 전극 (10) 위에 장착된 시료 표면에서 식각 속도의 균일성은 얻을 수 있으나, 근본적으로 플라즈마 자체를 균일하게 형성하고자 하는 것은 아니다.

또한, 식각 공정에 의해 제작하고자 하는 반도체 소자의 크기가 작아짐에 따라 이러한 플라즈마의 불균일성으로 인하여 소자의 특성이 악화될 수 있는 단점을 안고 있다. 이러한 단점을 억제하기 위해서는 균일한 플라즈마를 형성하는 것이 가장 중요하다.

이상은 RIE 등의 저밀도 플라즈마 발생 장치에 관하여 기술하였으나, 상술한 문제점은 ICP 등의 고밀도 플라즈마 발생 장치에서도 동일하게 적용된다. 도 3 또는 도 4 는 고밀도 플라즈마 발생장치의 일예로서 종래의 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma)의 구조가 도시되어 있으며, 이를 참조하여 그 동작 원리를 살펴보면 다음과 같다.

플라즈마 발생 장치는 플라즈마가 생성되는 챔버 (9)를 포함하며, 이 챔버는 챔버 벽(20)에 의해 대기와 차단되어 진공을 유지하도록 되어 있다. 이 챔버 (9)에는 반응 가스를 공급하기 위한 가스 주입구 (17)와 챔버 내부를 진공으로 유지하고 반응이 종료되면 반응 가스를 배출하기 위한 진공 펌프 (23) 및 가스 배출구 (25)가 형성된다. 또한, 챔버 (9) 내부에는 웨이퍼 또는 유리 기판 등의 시편 (4)를 탑재하기 위한 척 (chuck) (27)이 설치되어 있으며, 챔버 (9)의 상부 (도 3) 또는 챔버 (9) 의 측벽부 (도 4) 에는 고주파 전원 (11)이 접속된 안테나 (13)가 설치된다. 안테나 (13)와 챔버 (9)의 사이에는 석영 유리 판 (quartz glass plate) (15) 를 설치하여 안테나와 플라즈마 사이의 용량성 결합을 차단함으로써, 고주파 전원 (11)으로부터의 에너지가 유도성 결합을 통해서만 플라즈마로 전달되도록 한다. 상술한 구조의 플라즈마 발생 장치는, 초기에 진공펌프 (23)를 가동하여 챔버 (9) 내부를 진공상태로 만든 후, 가스 주입구 (17)로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 반응 가스를 주입한 후, 안테나 (13)에 고주파 전원 (11)을 인가한다. 전원 (11)이 인가되면, 안테나 (13)가 이루는 평면과 수직 방향으로 시간에 따라 변화하는 자기장이 형성되고, 이 자기장은 챔버 (9) 내부에 유도 전기장을 형성한다. 유도 전기장은 챔버 내부의 가스 입자를 가속시키고, 가속된 입자들은 서로 충돌하여 이온 및 래디컬을 생성하고, 생성된 플라즈마 상태의 이온 및 래디컬은 시편의 식각 및 증착에 이용된다.

그러나, 챔버 내에서 생성된 플라즈마 상태의 이온 및 래디컬은 반응 챔버의 측벽과 충돌하여 소멸되므로, 일정한 정도 이상의 고밀도 및 고균일도 플라즈마를 얻을 수 없다는 문제가 있다. 따라서, 챔버 주위에 적절한 자기장을 형성하여 플라즈마의 밀도 및 균일도를 향상시키고자 하는 시도는 고밀도 플라즈마(High density plasma)에서도 시도되고 있다.

종래에는, 도 5 에 도시된 바와 같이, 반응 챔버 (9) 의 외벽(20)에 영구 자석 (permanent magnet) (30)을 설치하고, 영구 자석 (30)에 의하여 형성되는 자기장에 의해 챔버 내의 전자 또는 이온이 반응 챔버의 측벽과 충돌하지 않도록 함으로써, 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있도록 하였다. 이러한 방식에 의하여 챔버 내에 형성된 전자 또는 이온은 플라즈마 내에 머무르게 되고 그 결과 플라즈마 내에 형성된 입자들과 전자가 더 많이 충돌하게 되어 플라즈마 밀도는 더욱 증가하게 된다. 또한, 플라즈마 상태의 이온 등은 영구자석에 의하여 형성된 자기장에 의하여 챔버 측벽과의 충돌이 차단되어 충돌로 인한 소멸을 방지할 수 있으며, 그 결과 플라즈마 균일도는 향상된다.

그러나, 영구 자석을 사용하는 이러한 구조는 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, 공정의 종류에 따라 플라즈마의 밀도 및 균일도를 조절할 필요가 있을 경우, 자기장의 세기를 용이하게 변환할 수 없기 때문에, 새로운 공정을 개발하는데 있어 많은 제약이 따른다.

상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은, 챔버의 측벽부에 영구 자석을 설치하지 않고, 전기적으로 챔버 주위에 자기장을 형성하며, 인가되는 전류의 크기를 조절하여 형성되는 자기장의 세기가 조절되도록 하여, 자기장의 형성 및 자기장의 세기 조절이 용이하도록 하는 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마내의 하전 입자가 챔버 측벽과 충돌하는 것을 억제하여, 고밀도 플라즈마를 생성할 수 있도록 하는 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마 밀도 등의 플라즈마 특성이 위치에 따라 균일하게 유지될 수 있도록, 챔버의 측벽부에 코일을 설치한 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 챔버의 측벽부에 코일을 설치하고, 코일에 인가하는 직류 전류를 조절하여 챔버 주위에 형성되는 자기장의 세기를 조절하여, 식각 혹은 증착 공정의 유연성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 플라즈마를 형성하는 챔버, 챔버의 측벽에 설치된 코일 및 코일에 인가되는 전원을 포함하며, 코일은 챔버 내에서 발생된 플라즈마가 챔버 측벽과 반응하지 않도록, 플라즈마를 챔버의 측벽으로부터 격리시키기 위한 전자기장을 발생하며, 코일은 챔버의 상하 방향으로 권회된 코일로 구성하며, 어느 특정 코일에 흐르는 전류의 방향은 그에 인접한 코일에 흐르는 전류의 방향과 반대가 되도록 함으로써, 전자기장이 챔버 둘레에 따라 균일하게 형성되도록 구성된 플라즈마 발생 장치를 제공한다.

본 발명은 챔버 측벽부에 코일을 설치하되, 챔버의 상하 방향으로 권회된 특정 코일과 인접한 코일에 흐르는 전류의 방향이 반대가 되도록 함으로써, 챔버 둘레 방향으로의 코일 내부(45)와 코일과 코일사이(43)에서 자기장의 세기가 균일해지도록 한다. 그 결과 플라즈마 내의 하전 입자가 반응 챔버의 벽을 통해 소멸되는 것이 챔버 둘레 방향의 위치에 무관하게 균일하게 억제하도록 한다. 이와 같이 하전 입자가 챔버와 충돌하여 소멸되는 현상이 균일하게 억제되어 플라즈마 밀도 및 플라즈마 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 코일에 인가하는 전류의 크기를 변화시켜 형성되는 자기장 세기의 조절이 용이하므로, 플라즈마 형성 조건에 따른 플라즈마 특성 변화에 대응이 매우 용이해 진다.

종래에도 챔버 주위에 유도 코일을 설치하고, 이를 통해 플라즈마를 형성하는 표면파 플라즈마 (Surface wave plasma) 발생 장치가 존재하였으며, Smullin 및 Chorney(1958) 및 Trivelpiece 및 Gould(1959)에 의해 발표되었다. Moisan 및 Zakrzewski(1991)가 이 장치를 이용하여 1MHz ~ 10GHz 범위의 안테나 주파수에서 플라즈마가 발생되도록 한 바가 있다.

그러나, 이들은 플라즈마 자체의 발생을 위한 구성인 반면에, 본 발명에 있어서 챔버 측벽부에 권회된 코일은 플라즈마의 발생을 위한 것이라기 보다는 생성된 플라즈마 소멸을 방지하고 그 균일도를 향상시키기 위한 구성이란 점에서 근본적으로 차이가 있다.

또한, 직류 전원을 사용하게 되면 측벽 코일에서 발생하는 리액턴스 (reactance)가 근본적으로 없기 때문에 리플렉티브 파워 (reflective power) 로 인한 문제가 발생할 여지가 없으며, 유도 결합형 플라즈마 발생 장치의 경우 챔버 상부 코일에 인가되는 전원과의 커플링 문제도 회피할 수 있다. 특히, 웨이퍼의 크기가 증가됨에 따라 플라즈마의 균일도는 그 중요도를 더해가고 있으며, 이러한 관점에서 본 발명은 매우 유용한 결과를 가져다준다.

한편, 종래의 영구 막대 자석에 의해 자기장을 형성하는 경우, 영구 막대 자석의 양 단부 근처의 챔버 측벽에서는 하전 입자의 접근이 강하게 억제되지만, 영구 막대 자석의 중앙 부근에서는 자기장이 크게 형성되지 않아 플라즈마내의 하전 입자가, 상대적으로 용이하게 통과하여, 소멸하게 된다. 따라서, 플라즈마 밀도가 위치에 따라 균일하지 않게 된다.

그러나, 본 발명에서는 영구 막대 자석을 사용하는 대신, 챔버 주위에 코일을 감고 코일에 전류를 흘려줌으로써 자기장을 형성하여, 플라즈마 상태의 입자가 챔버 측벽과 충돌하는 것을 방지한다. 또한, 코일 내부 영역(45)과 코일 사이의 영역(43)간의 자기장의 세기 편차가 저감되도록 코일을 권회한다. 따라서, 코일로부터의 위치 변화에도 불구하고 균일한 밀도의 플라즈마를 형성하도록 한다.

도 6 은 유도 결합형 플라즈마 발생 장치에 있어서, 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 도시한 구성도이며, 도 7a 및 도 7b는 도 6 에 도시된 형태의 코일에 전원이 인가될 경우, 코일 주위에 형성되는 자기장의 방향을 도시한 다이어그램이다. 이하에서는 도 6, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명한다. 특히, 도 6 의 구성은 전원 (40) 과 코일 (41)을 제외하고는 도 3 과 동일한 구성이므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하고, 전원 (40)과 코일 (41)에 대해서만 설명하기로 한다.

고주파 전원 (11)과 안테나 (13)에 의하여 챔버 (9) 내부에 생성된 플라즈마는 확산을 통하여 챔버 측벽 (20) 에 충돌한다. 그러나, 코일 (41)에 전원 (40)을 인가하면, 도 7a 또는 도 7b 에 도시된 방향으로 전류 (42) 가 흐르게 되고, 이러한 전류에 의해 코일에 수직한 방향으로 자기장이 형성되며, 플라즈마 내의 양이온 혹은 음이온의 하전입자는 자기장의 영향을 받아 챔버 측벽(20)으로부터 격리되게 된다.

도 7a 에 따르면 코일은 코일에 흐르는 전류의 방향(화살표는 전류의 방향을 표시함)에 따라 2 그룹으로 나뉘며, 각 그룹의 코일을 교번하여 배열되며, 각 그룹의 코일에는 전원으로부터 각각 방향이 반대인 전류가 흐르게 한다. 이때 각 그룹의 코일에 각각 별개의 전원을 연결하여도 가능하다. 따라서, 인접한 코일에는 상호 반대 방향의 전류가 흐르게 된다. 한편, 도 7b에서는 코일의 권회 방식을 변화시켜 도 7a와 같이 인접한 코일에 반대 방향의 전류가 흐르도록 한 것이다.

자기장의 세기는 코일로부터의 이격된 정도에 따라 감소되므로 챔버 내부에 형성되는 자기장의 세기는, 영구 자석의 경우, 자석과 자석사이에서는 자기장이 감소하나, 본 발명에서는 앞서 설명한 바와 같이 자기장이 2개의 인접한 전력선을 중심으로 형성(47)되도록 함으로써, 코일과 코일 사이 영역(43) 및 코일내부(45)에서 형성되는 자기장의 편차를 최소화함으로써, 챔버 내의 플라즈마는 높은 균일도를 유지할 수 있게 된다.

도 8은 본 발명에 의해 코일을 권회하고, 코일에 전원을 연결하여 이때 형성되는 자기장의 세기를 측정한 것으로서, 챔버의 측벽에서 챔버 중심까지의 이격 거리에 따라 측정한 결과를 나타낸 것이다. x축은, 챔버의 가장자리로부터 이격 거리가 동일한 위치에서, 챔버의 주위를 따라 이동한 거리를 나타내며, y축은 자기장의 세기를 나타낸 것이다.

도 8에 나타난 바와 같이 챔버 중앙으로부터 동일한 반경의 이격 거리에서 챔버 주위를 따라 매우 균일한 자기장을 형성하고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 챔버 측벽으로부터 챔버 중앙을 향하여 0.5 cm 이격된 위치에서 챔버 둘레를 따라 자기장 세기를 측정한 결과, 챔버 둘레 방향 위치에 따라 자기장의 세기가 거의 일정하게 나타남을 알 수 있다. 반경 방향을 따라 챔버 중앙에서 동일한 거리에 형성되는 자기장이 매우 균일한 값을 가진다는 사실은 플라즈마 균일성 확보에 매우 바람직하게 자기장이 형성됨을 보여주는 결과이다.

또한, 본 발명에서는 코일에 인가하는 전류의 크기를 조절할 수 있기 때문에, 상기 플라즈마를 이용하는 식각 공정 혹은 증착 공정 등에서 플라즈마 특성에 따라 자장의 세기를 조절할 수 있다. 이와 같이 플라즈마를 이용한 공정의 특성에 따라 적절한 자기장의 세기를 전기적으로 조절할 수 있게 되어, 새로운 공정을 설계함에 있어서, 공정 설계가 보다 용이해진다는 장점이 있다. 특히, 이 점은 영구 자석을 사용하는 종래 기술로부터는 결코 구현될 수 없는 본 발명 특유의 효과라고 할 수 있다.

이상 도 6 내지 도 8은 유도 결합형 플라즈마 발생장치에 있어서, 본 발명의 일예를 설명한 것이며, RIE 플라즈마 발생 장치에 있어서도, 플라즈마 발생 방식만 상이할 뿐, 코일의 권회 방식이나 전류 인가 방식은 상술한 예와 동일하다.

이상은 본 발명을 예를 들어 설명한 것으로서, 본 발명은 상술한 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 권리는 첨부된 특허청구범위에 기재된 바에 따라 결정된다. 또한, 동 업계에 종사하는 자에 의하여 본 발명의 다양한 변형예 들이 실시될 수 있으나, 이는 모두 본 발명의 권리 범위에 속하는 것임을 명백히 한다.

본 발명은 종래의 영구 자석을 사용하는 대신에, 코일에서 형성되는 자계가 이웃하는 2개의 전력선을 중심으로 형성되도록 코일을 권회하고 있다. 그 결과, 기존의 플라즈마 발생 장치에서 사용되는 영구 자석이 불필요하며, 코일에 인가되는 전류에 의해 플라즈마 밀도 및 플라즈마 균일도를 향상시킬 수 있다.

또한, 챔버 측벽 코일에 인가되는 전원의 주파수를 직류로 함으로써, 챔버 상부 안테나 혹은 전극에 인가되는 전원과의 커플링을 근본적으로 방지하여 보다 안정적인 플라즈마를 형성할 수 있으며, 코일에 인가하는 전원 (40)의 세기를 변화시켜 코일 주위에 형성되는 자기장을 변화시킬 수 있기 때문에, 식각 혹은 증착 장비의 공정 조건의 변화에 따른 플라즈마의 변화에 쉽게 대응할 수 있어, 식각 혹은 증착 공정의 유연성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 플라즈마 발생 장치를 도시한 구성도이다.

도 2는 종래의 플라즈마 발생 장치를 도시한 구성도이다.

도 3은 종래의 유도 결합형 플라즈마(inductively coupled plasma) 발생 장치를 도시한 구성도이다.

도 4는 종래의 유도 결합형 플라즈마 발생 장치를 도시한 구성도이다.

도 5는 영구 자석을 사용한 종래의 유도 결합형 플라즈마 발생 장치를 도시한 구성도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 도시한 구성도이다.

도 7a 및 도 7b 는 도 6 에 도시된 코일의 주위에서 자기장이 형성되는 방향을 도시한 도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치에 있어서 챔버 둘레를 따라 자기장의 세기를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1. 챔버 상부

2. 챔버 상부에 설치된 영구 자석

3. 챔버 하부에 설치된 영구 자석

4. 시료 혹은 시편

5. 전계 방향

6. 자계방향

7. 자계방향

8. 코일

9. 챔버

10. 하부 전극(cathode)

11. 안테나에 인가되는 고주파 전원

13 챔버에 설치된 안테나

15 석영 유리 판 (Quartz glass plate)

17 가스 주입구

20 챔버 벽

23 배기 펌프 25 배기구

27 시료 척

30 영구 자석

40 측벽 코일 전원 41 코일

42 전류 방향

43 코일사이 영역 45. 코일내부 영역 47. 형성된 자기장

Claims (11)

1. 플라즈마 발생 장치에 있어서,

   플라즈마를 형성하는 챔버;

   상기 챔버의 측벽에 설치된 코일; 및

   상기 코일에 인가되는 전원을 포함하며,

   상기 코일은 상기 챔버 내에서 발생된 플라즈마가 상기 챔버 측벽과 반응하지 않도록, 플라즈마를 상기 챔버의 측벽으로부터 격리시키기 위한 전자기장을 발생하며,

   상기 코일은 챔버의 상하 방향으로 권회되며, 어느 코일에 흐르는 전류의 방향과 그에 인접한 코일에 흐르는 전류의 방향이 반대가 되도록 함으로써, 상기 전자기장이 챔버 둘레에 따라 균일하게 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라즈마 발생 장치는 고밀도 플라즈마(ICP, ECR 등) 또는 저밀도 플라즈마(RIE, PECVD 등) 인 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 코일에 인가하는 전원은 직류 혹은 교류 전원을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치
4. 제 3항에 있어서, 상기 교류 전원은 가변 주파수 전원인 것을 특징으로 하는 장치
5. 제 3항에 있어서, 상기 전원은 플라즈마를 이용하는 식각 혹은 증착 공정 등의 공정 특성에 따라 전원의 세기가 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 코일은 상기 챔버 측벽을 따라 사각형 또는 원형으로 형성됨으로써, 코일내부에서의 자계가 상호 보강되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코일은 전류가 흐르는 방향에 따라 2 개의 그룹으로 구분되며, 각 그룹은 서로 교번하여 배열되며, 2 개의 그룹의 전류 방향이 상호 반대가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전원은 코일의 결선 방식에 따라 1개 이상의 전원으로 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 플라즈마 발생 방법에 있어서,

   챔버를 진공 상태로 만들기 위하여 진공 펌프를 가동하여 챔버 내의 가스를 배출하는 단계;

   가스 주입구를 통하여 반응 가스를 주입하는 단계;

   상기 챔버 내에 플라즈마를 형성하는 단계; 및

   상기 챔버 측벽에 형성된 코일에 전원을 인가하여 플라즈마를 챔버 측벽과 격리시키는 단계를 포함하며,

   상기 코일은 상기 챔버 내에서 발생된 플라즈마가 상기 챔버 측벽과 반응하지 않도록, 플라즈마를 상기 챔버의 측벽으로부터 격리시키기 위한 전자기장을 발생하며,

   상기 코일은 챔버의 상하 방향으로 권회되며, 어느 코일과 그에 인접한 코일에 흐르는 전류의 방향이 반대가 되도록 함으로써, 상기 전자기장이 챔버 둘레에 따라 균일하게 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 플라즈마 발생 방법에 있어서,

    챔버를 진공 상태로 만들기 위하여 진공 펌프를 가동하여 챔버 내의 가스를 배출하는 단계;

    가스 주입구를 통하여 반응 가스를 주입하는 단계;

    상기 챔버 내에 플라즈마를 형성하는 단계; 및

    상기 챔버 측벽에 형성된 코일에 전원을 인가하여 플라즈마를 챔버 측벽과 격리시키는 단계를 포함하며,

    상기 코일은 상기 챔버 내에서 발생된 플라즈마가 상기 챔버 측벽과 반응하지 않도록, 플라즈마를 상기 챔버의 측벽으로부터 격리시키기 위한 전자기장을 발생하며,

    상기 코일은 챔버의 상하 방향으로 권회되며, 어느 코일과 그에 인접한 코일에 흐르는 전류의 방향이 반대가 되도록 함으로써, 상기 전자기장이 챔버 둘레에 따라 균일하게 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 9 항 또는 제 10항에 있어서, 상기 전원은 직류 혹은 교류 전원으로서, 플라즈마를 이용하는 식각 및 증착 공정 등의 공정 특성에 따라 전원의 세기가 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.