KR20090073327A - Apparatus for high density remote plasma processing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 강자성체를 이용한 고밀도 원격 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 소정의 기판에 대한 플라즈마 처리가 수행되는 공정 챔버에 일체로 연결되어 있는 플라즈마 생성부를 포함하고, 플라즈마 생성부는 적층 형태로 형성되는 강자성체 코어를 포함하고 있는 것을 특징으로 하며, 플라즈마의 발생이 용이하여 효율성 높은 원격 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high-density remote plasma processing apparatus using a ferromagnetic material, and more particularly, includes a plasma generating unit integrally connected to a process chamber in which a plasma processing is performed on a predetermined substrate, and the plasma generating unit is laminated. It characterized in that it comprises a ferromagnetic core to be formed, and relates to a remote plasma processing apparatus having high efficiency since the generation of plasma is easy.
일반적으로 반도체 칩(Chip)의 제조공정 또는 플라즈마 표시 패널(PDP: Plasma Display Panel), 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display), 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 등과 같은 평판 표시 장치의 제조 공정에서와 같이 미세 패턴을 형성하여야 하는 기술 분야에서는, 이른바, 플라즈마(Plasma) 처리 장치를 사용하여, 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 스퍼터링(Sputtering), 화학 기상 증착(CVD: Chemical Vapor Deposition), 건식 식각(Dry Etching) 등과 같은 각종 공정을 처리하고 있다.In general, a semiconductor chip manufacturing process or a flat panel display device such as a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD), an organic light emitting diode (OLED), or the like. In the technical field in which fine patterns must be formed, such as in a manufacturing process, a plasma is generated using a plasma processing apparatus, and sputtering and chemical vapor deposition (CVD) are performed using the generated plasma. Various processes such as Vapor Deposition and Dry Etching are processed.
플라즈마란 기체 상태의 물질이 더 큰 에너지를 받음으로써 전기적으로 중성 을 띄는 상태에서 이온핵과 자유전자로 이루어진 이온화된 입자들의 집합체가 만들어 지게 되는데, 이때 이러한 이온화된 입자들을 말한다.Plasma is a collection of ionized particles consisting of ion nuclei and free electrons in an electrically neutral state when a gaseous substance receives more energy, which refers to these ionized particles.
플라즈마를 이용하여 상술한 바와 같은 공정을 수행하는 장치들의 대표적인 형태로는 RF(Radio Frequency)전력의 인가 방식에 따라 예컨대 유도 결합형 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 발생 장치와 축전 결합형 플라즈마(CCP: Capacitive Coupled Plasma) 발생 장치로 대별될 수 있는데, 전자는 단일의 나선형 RF 안테나 또는 복수개의 분할 전극 형태의 RF 안테나에 의하여 유도되는 유도 전기장을 이용하여 소스물질을 플라즈마로 변화시키는 방식이 사용되고, 후자는 서로 대향하는 평행한 평판 전극에 RF 전력을 인가하여 전극 사이에 수직으로 형성되는 RF 전기장을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 방식이 사용된다.Representative types of devices that perform the process as described above using plasma include, for example, an inductively coupled plasma (ICP) generating device and a capacitively coupled plasma (CCP) according to a method of applying RF (Radio Frequency) power. : Capacitive Coupled Plasma) can be roughly classified into a generator. The former uses a method of converting a source material into a plasma by using an induction electric field induced by a single spiral RF antenna or a plurality of split electrode RF antennas. The method of generating a plasma using an RF electric field formed vertically between the electrodes by applying RF power to the parallel flat electrodes facing each other is used.
CCP 방식은 기존에 많이 사용되었지만, 이 방식은 피처리 기판과 수직으로 가속되는 이온 에너지가 높기 때문에 이온충격으로 인하여 피처리 기판이나 장치 내부의 부품에 대한 손상 가능성이 크고, 선 폭 또는 선택비 등을 정밀하게 제어하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라, 수십 m Torr 저압 영역에서는 사용할 수 없는 문제점이 있었다. The CCP method has been widely used, but since this method has high ion energy accelerated perpendicularly to the substrate to be processed, there is a high possibility of damaging the substrate or the components inside the device due to ion shock, and the line width or selectivity. In addition to the difficulty of precisely controlling the pressure, there was a problem that can not be used in the tens of m Torr low pressure region.
반면, ICP 방식은 수십 m Torr의 저압 영역에서도 비교적 효과적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있고, CCP 방식에 비하여 훨씬 높은 밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다는 이점뿐만 아니라, 전극 역할을 하는 서셉터(Susceptor)에 피처리 기판을 안치하는 CCP 방식과는 달리 플라즈마 발생에 기여하는 RF 전력이 피처리 가판과 독립적인 안테나에 가해지므로 피처리 기판에 입사하는 이온의 에너지를 독립적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, the ICP method is capable of generating plasma relatively effectively even in the low pressure region of several tens of m Torr, and can obtain plasma of much higher density than the CCP method, and is treated in a susceptor serving as an electrode. Unlike the CCP method of placing a substrate, RF power contributing to plasma generation is applied to an antenna independent of the substrate to be processed, which has an advantage of independently controlling energy of ions incident on the substrate.
그러나, 종래의 ICP 방식은 안테나를 구성하는 각 유도 코일이 직렬로 연결되어 있는 구조로 구성되었기 때문에 유도 코일마다 흐르는 전류량이 일정하여 유도 전기장 분포 조절이 어려웠으며, 이로 인하여 플라즈마를 이용한 공정이 직접 이루어지는 공정 챔버의 중심부에는 플라즈마의 높은 밀도를 갖게 되는 반면 내벽에 가까운 부분에는 플라즈마의 밀도가 낮게 형성되어 플라즈마의 밀도를 상기 공정 챔버 내 균일하게 유지하는 것이 극히 곤란한 단점이 있다.However, the conventional ICP method has a structure in which each induction coil constituting the antenna is connected in series, so that the amount of current flowing in each induction coil is constant, which makes it difficult to control the induction field distribution. The center of the process chamber has a high density of the plasma, while the portion near the inner wall has a low density of the plasma, it is extremely difficult to maintain the uniform density of the plasma in the process chamber.
뿐만 아니라, ICP 방식은 RF 안테나에 의해 발생되는 자기장에 의하여 발생된 유도 전기장 중에서 공정 챔버 내의 플라즈마를 발생시키는데 사용되는 유도 전기장만큼 공정 챔버 위쪽 부분으로 손실되는 유도 전기장이 존재하게 되며, 특별한 자기장 차폐 수단이 없어 누설 자속이 많을 수밖에 없는 구조이기 때문에 플라즈마 발생 및 유지를 위한 소정 세기의 유도 전기장을 얻기 위해서는 고전압, 고전류의 RF 전력을 공급하여야 하는데, 이로 인해 고 에너지 이온에 의한 상기 공정 챔버 내벽의 스퍼터링 및 부품이 열화되어 오염원이 발생하게 되고, RF 전력의 손실 및 RF 전력에 지출되는 비용도 커진다는 문제도 발생된다. In addition, the ICP method has an induction electric field which is lost to the upper part of the process chamber by the induction electric field used to generate the plasma in the process chamber among the induction electric fields generated by the magnetic field generated by the RF antenna, and a special magnetic shield means Since there is no leakage flux, it is necessary to supply high voltage and high current RF power in order to obtain an induction electric field of a predetermined intensity for plasma generation and maintenance. Therefore, sputtering of the inner wall of the process chamber by high energy ions and Components deteriorate, causing pollution, and the loss of RF power and the cost of RF power also increases.
상술한 바와 같은 종래의 ICP의 단점을 보안하기 위하여, 최근 나선형 안테나 대신 강자성체를 사용하는 원격 플라즈마 처리 장치가 개발되고 있다.In order to secure the shortcomings of the conventional ICP as described above, a remote plasma processing apparatus using a ferromagnetic material instead of a spiral antenna has recently been developed.
강자성체란 자석에 달라붙는 성질을 갖는 물질(예를 들어, 철, 코발트, 니켈 및 그 합금 등)을 말하는데, 이들을 구성하는 원자들은 외부의 자기장이 걸려 있지 않은 상황에서는 불규칙하게 정열 되어 있기 때문에 전체적으로 자석과 같은 효과 는 없으나 외부에서 강한 자기장을 걸어주었을 때 그 자기장의 방향으로 강하게 자화된 뒤 외부 자기장이 사라져도 자화가 남아 있는 물질을 말한다. 이런 경우 상기 물질을 이루는 각각의 원자가 하나의 자석과 같게 될 수 있다.A ferromagnetic material is a substance (eg, iron, cobalt, nickel, or an alloy thereof) that adheres to a magnet. The atoms that make up the magnet are arranged irregularly in the absence of an external magnetic field. Although it does not have the same effect, it refers to a substance that magnetization remains even after the external magnetic field disappears after it is strongly magnetized in the direction of the magnetic field when a strong magnetic field is applied from the outside. In this case, each atom of the material can be equal to one magnet.
강자성체를 사용하는 원격 플라즈마 처리 장치는 강자성체로 이루어지는 코어에 유도 코일을 감은 후 코일에 RF 전력을 인가하는 방식으로서, 강자성체 코어가 장치 내에 설치되는 양상에 따라 외부형과 내부형으로 구분될 수 있다.A remote plasma processing apparatus using a ferromagnetic material is a method of applying an RF power to a coil after winding an induction coil on a core made of a ferromagnetic material, and may be classified into an external type and an internal type according to an aspect in which the ferromagnetic core is installed in the device.
그러나, 이러한 종래의 강자성체를 사용하는 원격 플라즈마 처리 장치 역시 플라즈마의 발생이 쉽지 않은 문제가 있다. 즉, 내부형의 경우 강자성체 코어 자체를 공정 챔버 내부에 완전히 포함시켜 설치하는 구조였기 때문에 코어에 감긴 유도 코일까지도 공정 챔버 내부에 위치하게 되므로 플라즈마 임피던스의 변화가 RF 전력과 연결되어 있는 유도 코일의 임피던스에 영향을 주게 되어 RF 전력의 매칭 상태가 불안정해지는 문제가 발생 한다.However, the remote plasma processing apparatus using the conventional ferromagnetic material also has a problem that the generation of plasma is not easy. In other words, the internal type is a structure in which the ferromagnetic core itself is completely included in the process chamber, so that even the induction coil wound around the core is located inside the process chamber, so that the impedance of the induction coil connected to the RF power is changed. This problem affects the matching state of RF power, which causes instability.
반면, 외부형의 경우는 강자성체 코어를 공정 챔버 상부에 별도로 위치시키는 구조로 설치되므로 상기한 바와 같은 RF 전력의 매칭 상태가 불안정해지는 것을 방지할 수는 있으나, 플라즈마가 발생부와 공정이 진행되는 공정 챔버가 상당히 이격되어 있기 때문에 플라즈마의 점화 및 유지에 불리하며, 이로 인하여 높은 플라즈마 밀도를 기대하기 어려워 효율 또한 낮을 수밖에 없는 단점이 있다.On the other hand, in the case of the external type, since the ferromagnetic core is installed in a separate structure above the process chamber, the matching state of the RF power as described above can be prevented from becoming unstable, but the plasma generation unit and the process are performed. Since the chambers are considerably spaced apart, it is disadvantageous for the ignition and maintenance of the plasma. As a result, it is difficult to expect a high plasma density.
최근에는 비용절감 및 수율향상을 위해 기판의 크기가 예컨대 300mm 이상으로 대구경화 되는 경향을 보이며, 이에 따라 대구경의 기판을 가공하기 위한 원격 플라즈마 발생장치의 규모도 증가 하고 있다. 그러나 대규모의 플라즈마 발생 장 치는 종전의 단일 강자성체 코어를 단지 다수개 배치하는 방법이 이용되고 있어 대면적에 균일한 플라즈마를 발생시키기 어려운 문제점이 있다.Recently, the size of the substrate tends to be large, for example, 300 mm or more for cost reduction and yield improvement. Accordingly, the size of the remote plasma generator for processing large diameter substrates has also increased. However, a large-scale plasma generation device has a problem in that it is difficult to generate a uniform plasma in a large area because a method of arranging a plurality of conventional single ferromagnetic cores is used.
또한, 종래의 강자성체를 이용한 원격 플라즈마 처리 장치는 방전 개시 장치가 별도로 필요하고, 높은 압력에서는 불안정한 플라즈마가 발생하기도 하는 문제점 외에도, 플라즈마의 발생 범위가 작은 장치를 만들기가 어려운 한편 상술한 바와 같이 대면적에 응용되는 경우에 균일한 플라즈마를 발생시키는 것 또한 쉽지 않은 단점이 있다.In addition, the remote plasma processing apparatus using a conventional ferromagnetic material requires a separate discharge initiation device, and in addition to the problem that an unstable plasma is generated at a high pressure, it is difficult to make an apparatus having a small plasma generation range. It is also difficult to generate a uniform plasma when applied to the.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 안출된 것으로서, 플라즈마 발생에 있어서 높은 밀도와 균일성을 가지는 원격 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide a remote plasma processing apparatus having high density and uniformity in plasma generation.
또한, 본 발명은 높은 압력 환경에서도 플라즈마 발생이 용이한 원격 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a remote plasma processing apparatus that is easy to generate plasma even in a high pressure environment.
또한, 본 발명은 기판 면적에 관계없이 균일하고 효율성이 높은 플라즈마 발생이 용이한 원격 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a remote plasma processing apparatus that is easy to generate a uniform and highly efficient plasma irrespective of the substrate area.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 원격 플라즈마 처리 장치는 소정의 기판에 대한 플라즈마 처리가 수행되는 공정 챔버에 일체로 연결되어 있는 플라즈마 생성부를 포함하고, 상기 플라즈마 생성부는 강자성체 코어를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the remote plasma processing apparatus according to the present invention includes a plasma generation unit which is integrally connected to a process chamber in which plasma processing is performed on a predetermined substrate, and the plasma generation unit includes a ferromagnetic core. It is characterized by including.
그리고, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 원격 플라즈마 처리 장치는 기판이 안치되어 플라즈마 처리되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 플라즈마를 생성하여 공급하는 플라즈마 생성부; 및 플라즈마 생성에 필요한 에너지원으로서 RF 전력을 공급하는 발진부를 포함하며, 상기 플라즈마 생성부는 상기 공정 챔버의 상부와 일체로 연결되며 내부에 플라즈마가 생성되는 공간이 형성되어 있는 튜브; 및 상기 튜브의 외측을 둘러싸도록 설치되는 고리 형태의 강자 성체 코어를 포함하는 것을 특징으로 한다.And, in order to achieve the object as described above, the remote plasma processing apparatus according to the present invention comprises a process chamber in which the substrate is placed plasma treatment; A plasma generator for generating and supplying plasma to the process chamber; And an oscillator for supplying RF power as an energy source required for plasma generation, wherein the plasma generator includes a tube that is integrally connected to an upper portion of the process chamber and has a space in which a plasma is generated. And it characterized in that it comprises a ring-shaped ferromagnetic core is installed to surround the outside of the tube.
상기 강자성체 코어는 복수개일 수 있다.The ferromagnetic core may be plural.
상기 튜브는 복수개이며, 상기 튜브 각각에 복수개의 강자성체 코어가 설치될 수 있다.The tube may be a plurality, and a plurality of ferromagnetic cores may be installed in each of the tubes.
상기 복수개의 강자성체 코어는 상기 튜브의 길이 방향으로 평행하게 적층되도록 설치될 수 있다.The plurality of ferromagnetic cores may be installed to be stacked in parallel in the longitudinal direction of the tube.
상기 강자성체 코어에는 상기 발진부와 연결되는 코일이 감겨져 있일 수 있다.The ferromagnetic core may be wound with a coil connected to the oscillator.
상기 코일에 전류가 흐름으로써 상기 강자성체 코어 상에 형성되는 자기장에 따라 유도되는 전기장에 의해 상기 플라즈마 생성부에서 플라즈마가 생성될 수 있다.As the current flows through the coil, plasma may be generated in the plasma generator by an electric field induced by a magnetic field formed on the ferromagnetic core.
상기 강자성체 코어와 상기 발진부간에는 임피던스 정합을 위한 매칭부가 설치될 수 있다.A matching part for impedance matching may be installed between the ferromagnetic core and the oscillation part.
본 발명에 따르면, 강자성체로 형성된 다수개의 코어를 적층하는 평행 구조 및 코어에 감기는 코일의 방향을 동일하게 하는 구성에 의하여, 자기장을 유도하는 전류의 방향을 동일하게 함으로써 자기장에 의하여 2차 유도되는 전기장의 크기를 최대로 할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, by a parallel structure of stacking a plurality of cores formed of a ferromagnetic material and a configuration in which the direction of the coil wound around the core is the same, the secondary direction is induced by the magnetic field by making the direction of the current inducing the magnetic field the same. There is an effect that can maximize the size of the electric field.
또한, 본 발명에 따르면, 유도되는 전기장의 크기를 최대로 함으로써, 공급되는 RF 전력 대비 장치 내 플라즈마의 발생 효율을 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by maximizing the size of the induced electric field, there is an effect that can maximize the generation efficiency of the plasma in the device compared to the supplied RF power.
또한, 본 발명에 따르면, 공정 챔버 내에서 플라즈마의 밀도가 높아지고 균일성이 향상되는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect of increasing the density of the plasma in the process chamber and improving the uniformity.
또한, 본 발명에 따르면, 기판 면적에 관계없이 균일하고 효율성이 높은 플라즈마를 제공할 수가 있어서 대면적 기판 처리가 용이하다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a uniform and highly efficient plasma irrespective of the substrate area, which has the effect of easy processing of a large area substrate.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일 또는 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be embodied in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention with respect to one embodiment. In addition, it is to be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the several aspects.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 원격 플라즈마 처리 장치(10)의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 원격 플라즈마 처리 장치(10)는 플라즈마 처리부(100), 매칭부(200) 및 발진부(300)를 포함하여 구성된다.1 is a view schematically showing the overall configuration of a remote
먼저, 플라즈마 처리부(100)는 전기장에 의해 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부(110), 플라즈마에 의하여 실제 제조 공정이 이루어지는 공정 챔버(120)를 포함하여 구성된다.First, the
플라즈마 처리부(100)에서는 반도체 칩 또는 평판 표시 장치 제조시 플라즈마를 생성하여 스퍼터링, 화학 기상 증착, 건식 식각 등 실리콘 웨이퍼 및 글라스에 대한 각종 처리 공정이 수행된다.The
발진부(300)는 플라즈마 처리부(100)의 플라즈마 생성부(110)에서 공급된 가스의 이온화에 의한 플라즈마 발생에 필요한 에너지 공급을 하는 역할을 하며, 이때 공급되는 에너지는 마이크로파(Micro Wave), 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 등 다양한 형태의 에너지가 사용될 수 있으나, 이하에서는 RF 전력으로 한정하여 설명하기로 한다.The
매칭부(200)는 플라즈마 처리부(100)와 발진부(300) 사이에 위치하여 발진부(300)로부터 플라즈마 처리부(100)로 적절한 RF 전력이 인가될 수 있도록 임피던스를 정합시키는 역할을 한다.The
매칭부(200) 및 발진부(300)의 구성과 관련해서는 본 발명과 같은 ICP 방식의 플라즈마 처리 장치 분야에서는 공지의 기술이므로 이에 대한 설명은 본 명세서 에서는 생략하기로 한다.The configuration of the
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리부(100)의 구성을 나타내는 개략 사시도 및 상세 단면도이다. 2 and 3 are schematic perspective and detailed cross-sectional views showing the configuration of the
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리부(100)는 플라즈마 생성부(110)와 공정 챔버(120)로 구성될 수 있는데, 이때 플라즈마 생성부(110)는 피처리 기판(미도시됨)의 처리 공정시 플라즈마가 피처리 기판상에 용이하게 도달할 수 있도록 공정 챔버(120)의 상부에 위치하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 플라즈마 생성부(110)는 공정 챔버(120)의 상부에 일체로 연결되는 튜브(112)와 튜브(112)의 외부 둘레로 형성되는 강자성체 코어(114)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 튜브(112)와 강자성체 코어(114)를 수용하는 외부 케이스(미도시됨)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.2 and 3, the
튜브(112)는 공급된 가스의 이온화에 의하여 플라즈마가 생성되는 곳으로, 생성된 플라즈마가 공정 챔버(120)로 효율적으로 이동될 수 있도록 상측이 폐쇄되고 하측은 개방되어 공정 챔버(120)의 상측에 형성된 개구부와 일체로 연결되며, 내부로 상기 플라즈마가 생성될 수 있는 공간이 형성된 구조체로서 둘레가 둥근 원통 형태로 제작되는 것이 바람직하나, 강자성체 코어(114)의 형태에 따라 적합한 다양한 형태로의 변형도 가능할 수 있다.
강자성체 코어(114)는 자속의 폐쇄 경로를 제공하고 자기장을 형성하여 가스를 이온화시키기는 역할의 전기장을 유도하기 위한 고리 형태의 강자성체(예를 들어, 페라마그네틱 등)로서, 튜브(112)의 외측으로 다수개 형성된다. 도 2 및 도 3 을 참조하면, 강자성체 코어(112)의 개수가 네 개로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 구성되는 강자성체 코어(112)의 개수는 상황에 따라 유용하게 적용될 수 있다. 그리고 강자성체 코어(114)는 원형의 고리 형태로 형성되는 것이 바람직 할 수 있으나, 이 또한 이에 한정하는 것은 아니며, 튜브(112)의 외측 둘레에 형성되어 자속을 유용하게 폐쇄할 수 있는 다양한 형태로 변형이 가능할 수 있다.The
본 발명에 의하면, 강자성체 코어(114)는 상호 평행하게 튜브(112)의 길이 방향으로 적층되는 구조로 형성되는 것이 바람직 할 수 있는데, 이와 같은 경우, 강자성체 코어(112)가 적층되는 구조에 의하여, 공급되는 RF의 전력 대비 큰 자속 밀도를 갖는 자기장을 얻는 것이 가능하여, 높은 전기장을 유도할 수 있는 이점이 있다. According to the present invention, the
강자성체 코어(114)가 자기장을 형성하여 전기장을 유도하도록 하기 위해서 강자성체 코어(114)의 일부에는 발진부(120)와 연결되어 RF 전력을 공급하는 코일(116)이 감기게 된다. 여기서, 코일(116)의 감김 횟수는 상황에 따라 다양한 횟수로 적절하게 조절될 수 있다. 이때, 코일(116)은 각각의 강자성체 코어(114)에 모두 동일한 방향으로 감기는 것이 바람직한데 이는 자화된 강자성체 코어(112)에 의하여 튜브(112) 내부에 전기장이 유도되어 형성될 때 전기장의 방향은 코일의 감는 방향에 따라 달라지기 때문이다. 이와 같은 코일(116)을 통해 흐르는 전류의 방향이 모두 동일하게 됨으로써 결과적으로는 유도되는 전기장의 방향 또한 모두 일치시킬 수 있게 되어 최대화된 전기장을 얻는 것이 가능해 진다. 최대화된 전기장을 유도하고 이 전기장에 의하여 플라즈마가 생성되는 과정과 관련해서는 도 3을 참조한 실시예를 들어 하술하기로 한다.In order for the
공정 챔버(120)는 플라즈마 생성부(110)에 의하여 생성된 플라즈마를 사용하여 피처리 기판을 처리하는 다양한 공정이 수행되는 밀폐된 반응 공간으로서, 상측으로는 소정의 개구부를 형성하여 튜브(112)의 하측 단부와 일체로 연결되며, 하부로는 플라즈마의 소스가 되는 가스가 유입되는 가스 유입부(122) 및 공정 후 잔류 가스를 배기하는 가스 유출부(124)가 형성될 수 있다. The
또한, 공정 챔버(120) 내부로는 상면에 피처리 기판이 안치될 수 있는 서셉터(126)가 형성될 수 있는데 서셉터(126)는 상면에 안치되는 피처리 기판이 튜브(112)와 대향할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다. 공정 챔버(120)의 형태 및 규격은 피처리 기판의 종류 및 수행되는 공정에 따라 다양하게 구성되고 제조될 수 있으며, 공정 챔버(120) 내부에 형성되는 서셉터(126) 역시 도 2를 참조하면 한 개로 형성되어 있으나, 피처리 기판의 종류 및 공정에 따라 서셉터(126)의 개수, 형태 및 규격이 다양하게 구성될 수 있다.In addition, a
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 생성부(110)의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 4를 참조하여 플라즈마 생성부(110)에서 유도된 전기장에 의하여 플라즈마가 생성되는 과정에 대하여 설명하기로 한다.4 is a cross-sectional view showing the configuration of the
도시한 바와 같이, 튜브(114)의 외측에는 이를 둘러싸는 다수개의 강자성체 코어(112)가 상호 평행하게 튜브(114)의 길이 방향으로 소정의 간격으로 적층되며, 강자성체 코어(112)에는 모두 동일한 방향으로 발진부(300)와 연결된 코일(116)이 감겨 있다. 이때, 코일(116)에 RF 전력이 인가되면 모든 코일(116)에는 동일한 방 향으로 전류가 흐르게 되고 이러한 전류에 의하여 자기장이 형성되며, 상기 자기장에 의하여 강자성체 코어(112)는 자성을 띄게 된다.As shown in the figure, a plurality of
일반적으로 강자성체는 외부에서 강한 자기장을 걸어주었을 때 그 자기장의 방향으로 강하게 자화됨으로써 시변 자기장(130)이 형성되는 특성이 있으므로, 다수개의 강자성체 코어(112)는 동일한 방향으로 흐르는 전류에 의해 발생된 자기장에 의하여 동일한 방향성을 갖는 시변 자기장(130)을 형성하여 자화될 수 있으며, 이때, 강자성체 코어(112)는 폐쇄된 고리 형태를 하고 있으므로 강자성체 코어(112)의 모양과 같은 경로를 따라 자기장이 구속될 수 있다.In general, the ferromagnetic material has a characteristic that the time-varying
본 발명에 따르면, 소정의 간격으로 상호 평행하게 적층된 강자성체 코어(112) 각각에 코일(116)을 동일한 방향으로 감는 구성을 취함으로써, 다수개의 강자성체 코어(112)에는 동일한 방향의 시변 자기장(130)을 형성할 수 있다. 그리고 다수개의 강자성체 코어(112)가 동일한 방향으로 시변 자기장(130)을 형성함에 따라, 강자성체 코어(112) 마다 동일한 방향성을 갖는 전기장(132)이 유도되어 튜브(114) 내부에는 공급되는 RF 전력 대비 최대화된 전기장(132)이 형성될 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, the
다수개의 강자성체 코어(112)마다 동일한 방향으로 코일(116)을 감을 때, 감기는 방향을 특정 방향으로 한정하는 것은 아니지만, 플라즈마 생성부(110)에서 생성된 전기장(즉, 플라즈마)이 공정 챔버(120)에 안치된 피처리 기판측을 향하도록 코일(116)이 감기는 방향을 선택하는 것이 바람직하다. When the
한편, 매칭 효율 향상 측면에서, 하나의 코일(116)로 복수개의 강자성체 코 어(114) 모두를 감는 것, 즉 복수개의 강자성체 코어(112)를 연결시켜 주는 하나의 코일(116)이 매칭부(20)와 직렬로 연결되도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 하나의 코일(116)이 매칭부(120)와 직렬로 연결되는 형태에 반드시 한정되는 것은 아니고, 도 5에 도시한 바와 같이, 복수개의 강자성체 코어(114)마다 별개의 코일(116)이 감겨 있고 이로 인하여 복수개의 코일(116)이 매칭부(120)와 병렬로 연결되는 형태도 가능하다.On the other hand, in terms of improving the matching efficiency, one
자화된 강자성체 코어(112)의 시변 자기장(130)에 의하여 유도된 전기장(132)은 전기장(132)을 구성하는 가속된 전자(미도시됨)가 중성인 기체(미도시됨)와 충돌함으로써 강력한 산화력을 가진 활성종(양성자)이 생성되어 자유 전자와 활성종의 혼합 가스인 플라즈마 상태로 변환되며, 상기 활성종이 서셉터(126) 상에 안착되는 피처리 기판에 도달하여 증착, 에칭 등의 공정을 수행하게 된다.The
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리부(400)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도시한 바와 같이, 피처리 기판의 면적 또는 1 배치용 피처리 기판의 개수에 따라 복수개의 플라즈마 생성부(110)를 공정 챔버(112)상에 설치할 수 있다.6 is a perspective view schematically showing the configuration of a
즉, 도 6에 도시된 구성은 대면적 기판 처리시 적용할 수 있는 원격 플라즈마 처리 장치라 할 수 있다. 예를 들어, 반도체 칩 공정과 같은 경우와 달리, 공정 챔버(120) 내부에서 LCD, PDP 제조 공정이 수행되는 경우에는 피처리 기판의 크기가 커지기 때문에 공정 챔버(120) 역시 대면적화 되어야 하는 상황이 있을 수 있다. 이러한 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 플라즈마 생성부(110)를 공정 챔 버(120)상에 다수개 분산 배치함으로써 대면적화된 공정 챔버(120) 내부에서도 균일한 플라즈마를 형성하고 유지 할 수 있다.That is, the configuration shown in FIG. 6 may be referred to as a remote plasma processing apparatus that can be applied when processing a large area substrate. For example, unlike in the case of a semiconductor chip process, when the LCD and PDP manufacturing processes are performed in the
또한, 공정 챔버(120) 내부에 다수개의 서셉터(126)가 설치되어 다수개의 피처리 기판의 공정이 동시에 수행되는 경우 역시 공정 챔버(120)가 대면적화 되어야 하므로, 도 6에 도시된 바와 같이 플라즈마 생성부(110)를 공정 챔버(120)상에 다수개 분산 배치함으로써 대면적화된 공정 챔버(120) 내부에서도 균일한 플라즈마를 형성하고 유지 할 수 있다. 이와 같은 경우, 다수개의 플라즈마 생성부(110)를 공정 챔버(120) 내에 설치된 서셉터(126)와 각각 대향하는 구조로 설치하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. In addition, when a plurality of
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.Although the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided to assist in a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations can be made from such descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the embodiments described above, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the claims below, are included in the scope of the spirit of the present invention. I will say.
도 1은 본 발명에 따른 원격 플라즈마 처리 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 schematically shows the overall configuration of a remote plasma processing apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도.Figure 2 is a perspective view schematically showing the configuration of a plasma processing unit according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리부의 구성을 상세하게 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view showing in detail the configuration of the plasma processing unit according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 생성부의 구성을 나타내는 단면도.4 is a cross-sectional view showing a configuration of a plasma generating unit according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 생성부의 구성을 나타내는 단면도.5 is a cross-sectional view showing a configuration of a plasma generating unit according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리부의 구성을 나타내는 사시도.6 is a perspective view showing a configuration of a plasma processing unit according to another embodiment of the present invention.
<주요 도면부호에 관한 간단한 설명><Brief description of the major reference numerals>
10: 원격 플라즈마 처리 장치10: remote plasma processing device
100, 400: 플라즈마 처리부100, 400: plasma processing unit
110: 플라즈마 생성부110: plasma generating unit
112: 튜브 112: tube
114: 강자성체 코어114: ferromagnetic core
116: 코일116: coil
120: 공정 챔버120: process chamber
122: 가스 유입부122: gas inlet
124: 가스 유출부124: gas outlet
126: 서셉터126: susceptor
130: 시변 자기장130: time-varying magnetic field
132: 전기장132: electric field
200: 매칭부200: matching unit
300: 발진부300: oscillation part
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070141243A KR20090073327A (en) | 2007-12-31 | 2007-12-31 | Apparatus for high density remote plasma processing |
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KR1020070141243A KR20090073327A (en) | 2007-12-31 | 2007-12-31 | Apparatus for high density remote plasma processing |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101246848B1 (en) * | 2011-01-10 | 2013-03-25 | 엘아이지에이디피 주식회사 | Apparatus for plasma processing and suceptor thereof |
KR20160015596A (en) * | 2014-07-31 | 2016-02-15 | 주식회사티티엘 | Substratetreating device |
-
2007
- 2007-12-31 KR KR1020070141243A patent/KR20090073327A/en not_active Application Discontinuation
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