KR20080070125A - Inductively coupled plasma reactor - Google Patents

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KR20080070125A
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Abstract

An inductively coupled plasma reactor is provided to preclude electrostatic bonding between wireless frequency antennas of a plasma reactor and shower heads in a vacuum chamber by mounting discharge preventing walls along an edge of the opening of a dielectric window and to obtain high magnetic flux transfer efficiency by a magnetic core cover. An inductively coupled plasma reactor comprises a vacuum chamber(10), a dielectric window(32), gas shower heads(20), wireless frequency antennas(30), magnetic core covers(31), and discharge preventing walls(50). The vacuum chamber has a substrate supporter(12) on which a processed substrate(13) is laid. An opening is formed at the center of the dielectric window. The gas shower heads are installed at the opening of the dielectric window. The wireless frequency antennas are installed around the gas shower heads. The magnetic core covers are placed on the dielectric window. The discharge preventing walls are mounted along an edge of the opening. The discharge preventing walls are made of ceramic.

Description

유도 결합 플라즈마 반응기{INDUCTIVELY COUPLED PLASMA REACTOR}Inductively Coupled Plasma Reactor {INDUCTIVELY COUPLED PLASMA REACTOR}

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.In order to more fully understand the drawings used in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an inductively coupled plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 방전 방지벽을 아래에서 올려다본 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view of the discharge preventing wall of FIG. 1 viewed from below. FIG.

도 3은 본 발명의 변형예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an inductively coupled plasma reactor according to a variation of the present invention.

도 4는 도 3의 방전 방지벽을 아래에서 올려다본 사시도이다.FIG. 4 is a perspective view of the discharge preventing wall of FIG. 3 viewed from below. FIG.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: 진공 챔버 11: 챔버 바디10: vacuum chamber 11: chamber body

12: 기판 지지대 13: 피처리 기판12: substrate support 13: substrate to be processed

14: 가스 출구 20: 샤워 헤드14 gas outlet 20 shower head

21: 가스 분배판 30: 무선 주파수 안테나21: gas distribution plate 30: radio frequency antenna

31: 마그네틱 코어 커버 32: 유전체 윈도우31: Magnetic core cover 32: Dielectric window

33: 상부 커버 40: 제1 전원 공급원33: top cover 40: first power supply source

41: 임피던스 정합기 42: 제2 전원 공급원41: impedance matcher 42: second power source

43: 제3 전원 공급원 44: 임피던스 정합기43: third power source 44: impedance matcher

50: 방전 방지벽50: discharge barrier

본 발명은 무선 주파수(radio frequency)를 이용한 유도 결합 플라즈마 반응기(inductively coupled plasma reactor)에 관한 것으로, 구체적으로는 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있는 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inductively coupled plasma reactor using radio frequency. Specifically, the present invention relates to an induction that can generate a high density plasma having a higher uniformity and a more uniform control of plasma ion energy. A coupled plasma reactor.

플라즈마는 같은 수의 음이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각(etching), 증착(deposition), 세정(cleaning), 에싱(ashing) 등에 다양하게 사용된다.Plasma is a highly ionized gas containing the same number of positive ions and electrons. Plasma discharges are used for gas excitation to generate active gases containing ions, free radicals, atoms, molecules. The active gas is widely used in various fields and is typically used in a variety of semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, cleaning, ashing, and the like.

플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 무선 주파수(radio frequency)를 사용한 용량 결합 플라즈마(capacitive coupled plasma)와 유도 결합 플라즈마(inductive coupled plasma)가 그 대표적인 예이다.There are a number of plasma sources for generating plasma, and the representative examples are capacitive coupled plasma and inductive coupled plasma using radio frequency.

용량 결합 플라즈마 소스는 정확한 용량 결합 조절과 이온 조절 능력이 높아서 타 플라즈마 소스에 비하여 공정 생산력이 높다는 장점을 갖는다. 반면, 무선 주파수 전원의 에너지가 거의 배타적으로 용량 결합을 통하여 플라즈마에 연결되기 때문에 플라즈마 이온 밀도는 용량 결합된 무선 주파수 전력의 증가 또는 감소에 의해서만 증가 또는 감소될 수 있다. 그러나 무선 주파수 전력의 증가는 이온 충격 에너지를 증가시킨다. 결과적으로 이온 충격에 의한 손상을 방지하기 위해서는 공급되는 무선 주파수 전력의 한계성을 갖게 된다.Capacitively coupled plasma sources have the advantage of high process productivity compared to other plasma sources due to their high capacity for precise capacitive coupling and ion control. On the other hand, since the energy of the radio frequency power supply is almost exclusively connected to the plasma through capacitive coupling, the plasma ion density can only be increased or decreased by increasing or decreasing the capacitively coupled radio frequency power. However, increasing radio frequency power increases ion bombardment energy. As a result, in order to prevent damage caused by ion bombardment, there is a limit of radio frequency power supplied.

한편, 유도 결합 플라즈마 소스는 무선 주파수 전원의 증가에 따라 이온 밀도를 쉽게 증가시킬 수 있으며 이에 따른 이온 충격은 상대적으로 낮아서 고밀도 플라즈마를 얻기에 적합한 것으로 알려져 있다. 그럼으로 유도 결합 플라즈마 소스는 고밀도의 플라즈마를 얻기 위하여 일반적으로 사용되고 있다. 유도 결합 플라즈마 소스는 대표적으로 무선 주파수 안테나(RF antenna)를 이용하는 방식과 변압기를 이용한 방식(변압기 결합 플라즈마(transformer coupled plasma)라고도 함)으로 기술 개발이 이루어지고 있다. 여기에 전자석이나 영구 자석을 추가하거나, 용량 결합 전극을 추가하여 플라즈마의 특성을 향상 시키고 재현성과 제어 능력을 높이기 위하여 기술 개발이 이루어지고 있다.On the other hand, the inductively coupled plasma source can easily increase the ion density with the increase of the radio frequency power source, the ion bombardment is relatively low, it is known to be suitable for obtaining a high density plasma. Therefore, inductively coupled plasma sources are commonly used to obtain high density plasma. Inductively coupled plasma sources are typically developed using a radio frequency antenna (RF antenna) and a transformer (also called transformer coupled plasma). The development of technology to improve the characteristics of plasma, and to increase the reproducibility and control ability by adding an electromagnet or a permanent magnet or adding a capacitive coupling electrode.

무선 주파수 안테나는 나선 타입 안테나(spiral type antenna) 또는 실린더 타입 안테나(cylinder type antenna)가 일반적으로 사용된다. 무선 주파수 안테나는 플라즈마 반응기(plasma reactor)의 외부에 배치되며, 석영과 같은 유전체 위도우(dielectric window)를 통하여 플라즈마 반응기의 내부로 유도 기전력을 전달한다. 무선 주파수 안테나를 이용한 유도 결합 플라즈마는 고밀도의 플라즈마를 비교적 손쉽게 얻을 수 있으나, 안테나의 구조적 특징에 따라서 플라즈마 균일도가 영향을 받는다. 그럼으로 무선 주파수 안테나의 구조를 개선하여 균일한 고밀도의 플라즈마를 얻기 위해 노력하고 있다.Radio frequency antennas are generally used as spiral type antennas or cylinder type antennas. The radio frequency antenna is disposed outside the plasma reactor and transmits induced electromotive force into the plasma reactor through a dielectric window such as quartz. Inductively coupled plasma using a radio frequency antenna can obtain a high density plasma relatively easily, but the plasma uniformity is affected by the structural characteristics of the antenna. Therefore, efforts have been made to improve the structure of the radio frequency antenna to obtain a uniform high density plasma.

그러나 대면적의 플라즈마를 얻기 위하여 안테나의 구조를 넓게 하거나 안테나에 공급되는 전력을 높이는 것은 한계성을 갖는다. 예를 들어, 정상파 효과(standing wave effect)에 의해 방사선상으로 비균일한 플라즈마가 발생되는 것으로 알려져 있다. 또한, 안테나에 높은 전력이 인가되는 경우 무선 주파수 안테나의 용량성 결합(capacitive coupling)이 증가하게 됨으로 유전체 윈도우를 두껍게 해야 하며, 이로 인하여 무선 주파수 안테나와 플라즈마 사이의 거리가 증가함으로 전력 전달 효율이 낮아지는 문제점이 발생된다. 무선 주파수 안테나를 구비한 유도 결합 플라즈마 반응기의 경우 유도 결합 플라즈마 반응기의 무선 주파수 안테나와 진공 챔버 내부의 전극(샤워 헤드) 사이에 정전 결합이 발생되어 플라즈마 밀도가 불균일하게 될 수 있다.However, in order to obtain a large plasma, it is limited to widen the structure of the antenna or increase the power supplied to the antenna. For example, it is known that a non-uniform plasma is generated in the radiographic state by a standing wave effect. In addition, when high power is applied to the antenna, the capacitive coupling of the radio frequency antenna increases, so that the dielectric window must be thickened, thereby increasing the distance between the radio frequency antenna and the plasma, thereby lowering power transmission efficiency. Losing problems occur. In the case of an inductively coupled plasma reactor having a radio frequency antenna, an electrostatic coupling may be generated between the radio frequency antenna of the inductively coupled plasma reactor and an electrode (shower head) inside the vacuum chamber, resulting in uneven plasma density.

최근 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판의 대형화, 액정 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판의 대형화 그리고 새로운 처리 대상 물질 등장 등과 같은 여러 요인으로 인하여 더욱 향상된 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 특히, 대면적의 피처리물에 대한 우수한 처리 능력을 갖는 향상된 플라즈마 소스 및 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다.In the recent semiconductor manufacturing industry, plasma processing technology has been further improved due to various factors such as ultra-miniaturization of semiconductor devices, the enlargement of silicon wafer substrates for manufacturing semiconductor circuits, the enlargement of glass substrates for manufacturing liquid crystal displays, and the emergence of new target materials. This is required. In particular, there is a need for improved plasma sources and plasma processing techniques that have good processing capabilities for large area workpieces.

본 발명의 목적은 유도 결합 플라즈마 반응기의 무선 주파수 안테나와 진공 챔버 내부의 전극(샤워 헤드) 사이에 정전 결합이 발생되어 플라즈마 밀도가 불균 일하게 되는 것을 방지하고, 자속 전달 효율을 향상시켜서 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있는 유도 결합 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to prevent electrostatic coupling between the radio frequency antenna of the inductively coupled plasma reactor and the electrode (shower head) inside the vacuum chamber, thereby preventing the plasma density from being uneven, and improving the flux transfer efficiency, thereby making it more uniform. An inductively coupled plasma reactor capable of generating a large area of high density plasma is provided.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는: 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 갖는 진공 챔버; 진공 챔버의 상부에 설치되며 중심부에 개구부를 갖는 유전체 윈도우; 유전체 윈도우의 개구부에 설치된 가스 샤워 헤드; 유전체 윈도우 상부에서 가스 샤워 헤드의 주변으로 설치되는 무선 주파수 안테나; 무선 주파수 안테나를 덮도록 유전체 윈도우의 상부에 설치되는 마그네틱 코어 커버; 및 진공 챔버의 내부에서 개구부의 테두리를 따라서 장착되는 방전 방지벽을 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to an inductively coupled plasma reactor. An inductively coupled plasma reactor of the present invention comprises: a vacuum chamber having a substrate support on which a substrate to be processed is placed; A dielectric window installed at an upper portion of the vacuum chamber and having an opening at a central portion thereof; A gas shower head installed in the opening of the dielectric window; A radio frequency antenna installed above the gas shower head above the dielectric window; A magnetic core cover installed on an upper portion of the dielectric window to cover the radio frequency antenna; And a discharge preventing wall mounted along the edge of the opening in the vacuum chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 방전 방지벽은 세라믹 재료로 구성된다.In one embodiment, the discharge preventing wall is made of a ceramic material.

일 실시예에 있어서, 진공 챔버 내부로 노출된 상기 가스 샤워 헤드의 저면이 유전체 윈도우와 동일하거나 또는 낮게 배치되는 것 중 어느 하나의 위치를 갖는다.In one embodiment, the bottom face of the gas shower head exposed into the vacuum chamber has either the same or lower position as the dielectric window.

일 실시예에 있어서, 상기 기판 지지대는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원에 의해 하나 이상의 바이어스 전원을 공급 받아 바이어스된다.In one embodiment, the substrate support is biased by receiving one or more bias power sources by one or more bias power sources.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. 본 발명의 실시예는 여러 가 지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the embodiments of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description. In understanding the drawings, it should be noted that like parts are intended to be represented by the same reference numerals as much as possible. And detailed description of known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention is omitted.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating a preferred embodiment of the present invention, the inductively coupled plasma reactor of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 2는 도 1의 방전 방지벽을 아래에서 올려다본 사시도이다.1 is a cross-sectional view of an inductively coupled plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view from below of the discharge preventing wall of FIG. 1.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 2는 도 1의 무선 주파수 안테나의 평면 배치도이다.1 is a cross-sectional view of an inductively coupled plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the radio frequency antenna of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 챔버 바디(11)와 챔버 바디(11)의 천정을 덮는 상부 커버(33)를 갖는 진공 챔버(10)를 구비한다. 진공 챔버(100)의 내부에는 피처리 기판(W)이 놓이는 기판 지지대(16)가 구비된다. 피처리 기판(W)은 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판 또는 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 제조를 위한 유리 기판 이다. 진공 챔버(10)의 내측 상부에는 중심부가 개구된 유전체 윈도우(32)가 설치된다. 유전체 윈도우(32)의 개구부에는 가스 샤워 헤드(20)가 설치된다. 챔버 바디(11)의 하단에는 가스 배기를 위한 가스 출구(14)가 구비된다. 가스 출구(14)는 진공 펌프(미도시)에 연결된다.1 and 2, the inductively coupled plasma reactor of the present invention includes a vacuum chamber 10 having a chamber body 11 and an upper cover 33 covering the ceiling of the chamber body 11. The substrate support 16 on which the substrate to be processed W is placed is provided in the vacuum chamber 100. The substrate W to be processed is, for example, a silicon wafer substrate for producing a semiconductor device or a glass substrate for producing a liquid crystal display or a plasma display. The inner side of the vacuum chamber 10 is provided with a dielectric window 32 having a central opening. The gas shower head 20 is installed in the opening of the dielectric window 32. The lower end of the chamber body 11 is provided with a gas outlet 14 for gas exhaust. The gas outlet 14 is connected to a vacuum pump (not shown).

챔버 바디(11)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 재작된다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 재작될 수 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 재작될 수 있다. 또 다른 대안으로 챔버 바디(11)를 전체적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 재작하는 것도 가능하며, 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 다른 물질로도 재작될 수 있다. 유전체 윈도우(32)는 예들 들어, 석영이나 세라믹과 같은 절연 물질로 구성된다. The chamber body 11 is made of a metallic material such as aluminum, stainless steel or copper. Or coated metal, for example anodized aluminum or nickel plated aluminum. Or refractory metal. Alternatively, it is also possible to rewrite the chamber body 11 entirely with an electrically insulating material such as quartz, ceramic, or other materials suitable for carrying out the intended plasma process. Dielectric window 32 is comprised of an insulating material, such as, for example, quartz or ceramic.

유전체 윈도우(32)의 상부에는 무선 주파수 안테나(30)가 설치된다. 무선 주파수 안테나(30)는 유전체 윈도우(32) 영역 내에서 평판 나선형 구조를 갖는다. 무선 주파수 안테나(30)는 마그네틱 코어 커버(31)에 의해 덮여진다. 마그네틱 코어 커버(31)는 수직 단면 구조가 말편자 형상을 갖고 무선 주파수 안테나(30)를 따라서 덮어지도록 설치되어 자속 출입구가 유전체 윈도우(32)를 향하도록 설치된다. 그럼으로 무선 주파수 안테나(30)에 의해 발생된 자기장은 마그네틱 코어 커버(31)에 의해 자속이 집속됨으로 자속의 손실을 최소화 할 수 있다. 진공 챔버(10)의 내측 상부로 전달되는 자기장에 의해 유도되는 전기장은 유전체 윈도우(32)에 본질적으로 평행하게 발생된다.The radio frequency antenna 30 is installed above the dielectric window 32. The radio frequency antenna 30 has a flat spiral structure in the region of the dielectric window 32. The radio frequency antenna 30 is covered by a magnetic core cover 31. The magnetic core cover 31 is installed so that the vertical cross-sectional structure has a horseshoe shape and is covered along the radio frequency antenna 30 so that the magnetic flux entrance and exit is directed toward the dielectric window 32. Therefore, the magnetic field generated by the radio frequency antenna 30 can minimize the loss of the magnetic flux since the magnetic flux is focused by the magnetic core cover 31. The electric field induced by the magnetic field transferred to the inner top of the vacuum chamber 10 is generated essentially parallel to the dielectric window 32.

마그네틱 코어 커버(31)는 페라이트 재질로 제작되지만 다른 대안의 재료로 제작될 수 도 있다. 마그네틱 코어 커버(31)는 다수의 말편자 형상의 페라이트 코어 조각들을 조립하여 구성할 수 있다. 또는 일체형의 페라이트 코어를 사용할 수도 있다. 여러 개의 조각을 사용하여 구성하는 경우에는 각 조각의 조립면에 절연 물질과 같은 비자성 물질층을 삽입하여 연결할 수 있다. 도면에는 구체적으로 냉각수 공급 채널을 도시하지 않았으나 예들 들어, 무선 주파수 안테나(30)와 마그네틱 코어 커버(31)의 사이에 냉각수 공급 채널이 구비될 수 있다.The magnetic core cover 31 is made of ferrite but may be made of other alternative materials. Magnetic core cover 31 may be configured by assembling a plurality of horseshoe-shaped ferrite core pieces. Alternatively, an integrated ferrite core may be used. In the case of using a plurality of pieces, each piece can be connected by inserting a nonmagnetic material layer such as an insulating material on the assembly surface. Although the cooling water supply channel is not illustrated in detail, for example, the cooling water supply channel may be provided between the radio frequency antenna 30 and the magnetic core cover 31.

유전체 윈도우(32)의 개구부에 설치된 가스 샤워 헤드(20)는 하나 이상의 가스 분배판(21)을 구비하고 가스 입구(22)를 통하여 가스 공급원(미도시)와 연결된다. 가스 샤워 헤드(20)가 무선 주파수 안테나(30)와 정전 결합되는 것을 방지하기 위한 방전 방지벽(50) 진공 챔버(10)의 내부에 구비된다. 방전 방지벽(50)은 진공 챔버(10)의 내부에서 유전체 윈도우(32)의 개구부의 테두리를 따라 설치된다. 방전 방지벽(50)은 세라믹 재료를 사용하여 구성한다.The gas shower head 20 provided in the opening of the dielectric window 32 has one or more gas distribution plates 21 and is connected to a gas supply source (not shown) through the gas inlet 22. The gas shower head 20 is provided inside the vacuum chamber 10 of the discharge preventing wall 50 for preventing the electrostatic coupling with the radio frequency antenna 30. The discharge preventing wall 50 is provided along the edge of the opening of the dielectric window 32 in the vacuum chamber 10. The discharge preventing wall 50 is comprised using a ceramic material.

무선 주파수 안테나(30)는 임피던스 정합기(41)를 통하여 무선 주파수를 공급하는 제1 전원 공급원(40)에 연결된다. 기판 지지대(12)는 서로 다른 무선 주파수를 공급하는 제2 및 제3 전원 공급원(42, 43)에 임피던스 정합기(44)를 통하여 전기적으로 연결되어 바이어스 된다. 제2 및 제3 전원 공급원(54, 55)은 서로 다른 무선 주파수를 기판 지지대(12)로 공급한다. 기판 지지대(12)의 이중 바이어스 구조는 진공 챔버(10)의 내부에 플라즈마 발생을 더욱 용이하게 하고, 피처리 기판(W)의 표면에서 플라즈마 이온 에너지 조절을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 더욱 향상 시킬 수 있다. 제2 및 제3 전원 공급원(42, 43)은 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전압의 제어가 가능한 무선 주파수 전원 공급원을 사용하여 구성할 수 도 있다. 기판 지지대(12)는 이중 바이어스 구조를 갖지만, 하나의 전원 공급원에 의한 단일 바이어스 구조를 가질 수도 있다.The radio frequency antenna 30 is connected to a first power supply 40 which supplies a radio frequency through an impedance matcher 41. The substrate support 12 is electrically connected and biased through the impedance matcher 44 to the second and third power sources 42 and 43 for supplying different radio frequencies. The second and third power sources 54, 55 supply different radio frequencies to the substrate support 12. The dual bias structure of the substrate support 12 makes it easier to generate plasma inside the vacuum chamber 10, and further improve plasma ion energy control on the surface of the substrate W to further improve process productivity. have. The second and third power sources 42 and 43 may be configured using a radio frequency power source capable of controlling the output voltage without a separate impedance matcher. The substrate support 12 has a double bias structure, but may have a single bias structure by one power supply.

가스 새워 헤드(20)를 통하여 진공 챔버의 내부로 공정 가스가 주입되고, 제1 전원 공급원(40)으로부터 무선 주파수 전원이 무선 주파수 안테나(30)로 공급되면 진공 챔버(10)의 내부에 플라즈마가 발생된다. 무선 주파수 안테나(30)는 가스 샤워 헤드(20)의 주변으로 설치됨으로 실질적으로 기판 지지대(12)의 가장 자리 영역에서 플라즈마 밀도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 방전 방지벽(50)은 무선 주파수 안테나(30)와 샤워 헤드(20) 사이에 발생될 수 있는 정전 결합을 차단하여 플라즈마가 불균일하게 발생되는 것을 방지한다. 또한, 마그네틱 코어 커버(31)에 의해 자속 전달 효율이 향상되어 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있다.Process gas is injected into the vacuum chamber through the gas shower head 20, and when the radio frequency power is supplied from the first power source 40 to the radio frequency antenna 30, plasma is generated inside the vacuum chamber 10. Is generated. Since the radio frequency antenna 30 is installed around the gas shower head 20, the plasma density may be substantially improved in the edge region of the substrate support 12. The anti-discharge wall 50 blocks the electrostatic coupling that may occur between the radio frequency antenna 30 and the shower head 20 to prevent the plasma from being unevenly generated. In addition, magnetic flux transfer efficiency is improved by the magnetic core cover 31 to generate a more uniform high-density plasma.

도 3은 본 발명의 변형예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 4는 도 3의 방전 방지벽을 아래에서 올려다본 사시도이다.3 is a cross-sectional view of an inductively coupled plasma reactor according to a modification of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of the discharge preventing wall of FIG. 3 viewed from below.

도 3 및 도 4를 참조하여, 변형예의 유도 결합 플라즈마 반응기는 상술한 실시예와 동일한 구성을 갖는다. 다만 진공 챔버(10)의 내부로 노출된 가스 샤워 헤드(20)의 저면이 유전체 윈도우(32) 보다 낮게 설치된다. 이러한 경우 가스 샤워 헤드(20)와 기판 지지대 사이의 거리를 보다 좁게 할 수 있어서 정정 결합 효율을 높일 수 있다.3 and 4, the inductively coupled plasma reactor of the modification has the same configuration as the above-described embodiment. However, the bottom surface of the gas shower head 20 exposed to the inside of the vacuum chamber 10 is installed lower than the dielectric window 32. In this case, the distance between the gas shower head 20 and the substrate support can be made narrower, and the correction coupling efficiency can be increased.

이상에서 설명된 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments of the inductively coupled plasma reactor of the present invention described above are merely illustrative, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications and equivalent other embodiments. You will know. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the specific forms mentioned in the above description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims, and the present invention is intended to cover all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. It should be understood to include.

상술한 바와 같은 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기에 의하면, 방전 방지벽에 의해 플라즈마 반응기의 무선 주파수 안테나와 진공 챔버 내부의 전극(샤워 헤드) 사이에 정전 결합이 발생되는 것이 방지되며, 마그네틱 코어 커버에 의해 자속 전달 효율이 향상되어 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있다.According to the inductively coupled plasma reactor of the present invention as described above, the electrostatic coupling between the radio frequency antenna of the plasma reactor and the electrode (shower head) inside the vacuum chamber is prevented from occurring by the discharge preventing wall, and the magnetic core cover As a result, the magnetic flux transfer efficiency is improved to generate a more uniform high-density plasma.

Claims (4)

피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 갖는 진공 챔버;A vacuum chamber having a substrate support on which a substrate to be processed is placed; 진공 챔버의 상부에 설치되며 중심부에 개구부를 갖는 유전체 윈도우;A dielectric window installed at an upper portion of the vacuum chamber and having an opening at a central portion thereof; 유전체 윈도우의 개구부에 설치된 가스 샤워 헤드;A gas shower head installed in the opening of the dielectric window; 유전체 윈도우 상부에서 가스 샤워 헤드의 주변으로 설치되는 무선 주파수 안테나;A radio frequency antenna installed above the gas shower head above the dielectric window; 무선 주파수 안테나를 덮도록 유전체 윈도우의 상부에 설치되는 마그네틱 코어 커버; 및A magnetic core cover installed on an upper portion of the dielectric window to cover the radio frequency antenna; And 진공 챔버의 내부에서 개구부의 테두리를 따라서 장착되는 방전 방지벽을 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.An inductively coupled plasma reactor comprising a discharge preventing wall mounted along an edge of the opening in the vacuum chamber. 제1항에 있어서, 상기 방전 방지벽은 세라믹 재료로 구성되는 유도 결합 플라즈마 반응기.2. The inductively coupled plasma reactor as recited in claim 1, wherein said discharge barrier is comprised of a ceramic material. 제1항에 있어서, 진공 챔버 내부로 노출된 상기 가스 샤워 헤드의 저면이 유전체 윈도우와 동일하거나 또는 낮게 배치되는 것 중 어느 하나의 위치를 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, wherein the bottom surface of the gas shower head exposed into the vacuum chamber is at one of the same or lower positions than the dielectric window. 제1항에 있어서, 상기 기판 지지대는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원에 의해 하나 이상의 바이어스 전원을 공급 받아 바이어스 되는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, wherein the substrate support is biased by receiving one or more bias power sources by one or more bias power sources.
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