KR20090083253A - 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버 - Google Patents

다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버는 가스 입구와 복수개의 개구부를 갖는 방전관 헤드, 상기 방전관 헤드의 개구부들과 대응되는 복수개의 개구부가 상부면에 구비되며 내측에 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대가 마련되어 상기 피처리 기판에 대한 플라즈마 처리가 이루어지는 챔버 하우징, 상기 방전관 헤드의 복수개의 개구부와 상기 챔버 하우징의 복수개의 개구부 사이에 연결된 복수개의 방전관 브리지, 상기 복수개의 방전관 브리지에 설치되는 복수개의 마그네틱 코어와 일차 권선을 포함하는 다중 방전관 브리지, 상기 일차 권선을 구동하기 위한 메인 전원 공급원 및, 상기 방전관 헤드와 상기 챔버 하우징 그리고 상기 복수개의 방전관 브리지를 경유하는 복수개의 방전 경로에 유도되는 플라즈마에 접하도록 설치되는 보호 부재를 포함한다. 본 발명의 유도 플라즈마 챔버는 보다 균일한 대면적의 플라즈마를 발생할 수 있으며 플라즈마 처리 효율을 높일 수 있으며, 유도 플라즈마 챔버의 내부 손상을 방지하고 향상된 유지 보수 성능과 보다 긴 수명을 갖는다.
플라즈마, 방전관, 유도 결합 플라즈마

Description

다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버{INDUCTIVE PLASMA CHAMBER HAVING MULTI DISCHARGE TUBE BRIDGE}
본 발명은 플라즈마 처리 챔버에 관한 것으로, 구체적으로는 대면적의 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있는 다중 방전 루프를 갖는 플라즈마 처리 챔버에 관한 것이다.
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.
ICP(inductive coupled plasma) 또는 TCP(transformer coupled plasma) 발생 기술에 관해서는 관련 기술 분야에서 널리 연구되어 오고 있다. 용량 결합 전극을 이용하는 CCP(Capacitive Coupled Plasma) 방식은 플라즈마에 접촉되는 전극으로부터 불순물이 발생되어 최종 결과물에 악영향을 주게 된다. 그러나 RF ICP 방식은 플라즈마 발생을 위한 전자기 에너지를 제공함에 있어 플라즈마에 직접 접촉되는 전극을 갖지 않는 이점을 제공한다. 1984년 2월 14일 알란 알 레인버그 등에게 허여된 미국특허공보 제4,431,898호에 플라즈마 에칭 및 레지스트 스트립핑을 위한 유도 결합 방전에 관한 기술이 잘 개시되어 있다.
반도체 장치의 제조를 위한 웨이퍼나 글라스와 같은 피처리 기판은 더욱 대형화 되어 가고 있다. 그럼으로 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고, 대면적의 처리 능력을 갖는 확장성이 용이한 플라즈마 소스가 요구되고 있다. 그러나 ICP 방식은 넓은 볼륨의 플라즈마를 얻기 위해 단순히 유도 코일이나 트랜스포머의 크기를 크게 하는 것으로는 균일도가 높은 고밀도의 플라즈마를 얻기 어렵다.
2002년 5월 21일 에제니 브이 션코에게 허여된 미국특허공보 제6392351호에 외부 방전 브리지를 갖는 유도 RF 플라즈마 소스에 관한 기술이 개시되어 있다. 그리고 2002년 8월 13일 레오나드 제이 마호니 등에게 허여된 미국특허공보 제6432260호에 프로세스 가스 및 재료를 위한 유도 결합 링-플라즈마 소스 장치 그리고 그 방법에 관한 기술이 개시되어 있다. 이들 기술들에서 제한하는 트랜스포머가 결합된 C-형상 브리지(C-shape bridge) 만으로는 넓은 볼륨과 함께 균일도가 향상된 높은 밀도의 플라즈마를 얻기는 어렵다. 예를 들어, C-형상 브리지와 작업 챔버(working chamber or process chamber)의 연결 구조는 플라즈마 가스가 작업 챔버 내부에 고밀도를 유지하면서 균일하게 확산되기에는 어려운 구조이다. 게다가 이들 기술에서와 같이 다수개의 C-형상 브리지를 구비하는 경우 공정 가스를 공 급하기 위한 가스 공급 구조가 복잡하게 설계될 수밖에 없다.
본 발명자는 이와 관련하여 대한민국 등록특허 10-575370호와 10-557292호에서 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버를 제안하였다. 상기 두 개의 특허에서는 다중 방전관 브리지를 이용하여 대면적의 플라즈마를 고밀도로 균일하게 발생할 수 있어서 피처리 기판에 대한 균일한 플라즈마 처리가 가능하며 고품질의 기판 처리 효율을 얻을 수 있었다. 본 발명자는 더 나아가 플라즈마 발생 효율을 보다 더 개선한 유도 플라즈마 챔버를 개선하였다. 본 발명에 따른 유도 플라즈마 챔버는 보다 향상된 플라즈마 효율을 얻을 수 있도록 여러 가지 독특한 진보된 구조적 개선과 신규한 기술적 사항들을 포함한다.
본 발명의 목적은 보다 균일한 대면적의 플라즈마를 발생할 수 있으며 플라즈마 처리 효율을 높일 수 있는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 유도 플라즈마 챔버의 내부 손상을 방지하고 향상된 유지 보수 성능과 보다 긴 수명을 갖는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 유도 플라즈마 챔버에 관한 것이다. 본 발명의 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버는: 가스 입구와 복수개의 개구부를 갖는 방전관 헤드; 상기 방전관 헤드의 개구부들과 대응되는 복수개의 개구부가 상부면에 구비되며 내측에 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대가 마련되어 상기 피처리 기판에 대한 플라즈마 처리가 이루어지는 챔버 하우징; 상기 방전관 헤드의 복수개의 개구부와 상기 챔버 하우징의 복수개의 개구부 사이에 연결된 복수개의 방전관 브리지, 상기 복수개의 방전관 브리지에 설치되는 복수개의 마그네틱 코어와 일차 권선을 포함하는 다중 방전관 브리지; 상기 일차 권선을 구동하기 위한 메인 전원 공급원; 및 상기 방전관 헤드와 상기 챔버 하우징 그리고 상기 복수개의 방전관 브리지를 경유하는 복수개의 방전 경로에 유도되는 플라즈마에 접하도록 설치되는 보호 부재를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 보호 부재는 상기 복수개의 방전관 브리지의 내측이 손상되는 것을 방지하기 위한 제1 보호 부재, 상기 방전관 헤드의 내측이 손상 되는 것을 방지하기 위한 제2 보호 부재, 및 상기 챔버 하우징의 내측이 손상되는 것을 방지하지 위한 제3 보호 부재 중 하나 이상을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 보호 부재는 절연물질을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 방전관 헤드는 하나 이상의 가스 분배 플레이트를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 방전관 헤드의 복수개의 개구부 상부에 구비되는 가스 분배 플레이트는 절연물질로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 방전 브리지는 마그네틱 코어가 장착되지 않은 하나 이상의 방전관 브리지를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 일차 권선들은 전기적으로 직렬 구동 또는 병렬 구동 또는 직병렬 혼합 구동 방식 중 어느 하나의 전기적 구동 구조를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 메인 전원 공급원으로부터 공급되는 무선 주파수 전원을 상기 복수개의 일차 권선들로 병렬 공급하는 전원 분할 공급부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전원 분할 공급부는 상기 복수개의 일차 권선들을 병렬로 구동하며 구동 전류의 균형을 자동으로 수행하기 위한 자동 전류 균형 회로를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 기판 지지대는 하나 이상의 바이어스 전원에 의해 바이어스 된다.
일 실시예에 있어서, 상기 다중 방전관 브리지는 냉각 채널을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 방전 경로에 접하여 상기 방전관 헤드와 상기 복수개의 방전관 브리지 그리고 상기 챔버 하우징에 발생되는 유도 전류를 차단하기 위한 전기적 절연 부재를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 방전 경로에 발생되는 플라즈마에 접하지 않도록 상기 전기적 절연 부재와 이웃하여 설치되는 진공 절연 부재를 포함한다.
본 발명의 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버에 의하면, 마그네틱 코어가 장착된 방전관 브리지 사이에 마그네틱 코어가 장착되지 않은 방전관 브리지를 구성하여 플라즈마 방전 경로를 보다 조밀하게 구성할 수 있어서 보다 균일한 대면적의 플라즈마를 발생할 수 있으며 플라즈마 처리 효율을 높일 수 있다. 복수개의 일차 권선들을 구동함에 있어서 직렬이나 병렬 또는 직병렬 혼합된 구조로 구동하여 플라즈마 밀도와 균일성을 향상할 수 있으며 전류 균형을 자동으로 이루면 병렬 구동하는 경우 보다 향상된 균일한 플라즈마를 발생할 수 있다. 기판 지지대(12)의 이중 바이어스 구조는 피처리 기판의 표면에서 플라즈마 이온 에너지 조절 능력을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 더욱 향상 시킬 수 있다. 기판 지지대(12)를 바이어스 전원의 공급 없이 제로 퍼텐셜(zero potential)로 동작시키는 경우에는 이온 충격에 의한 피처리 기판의 손상을 방지할 수 있다. 방전관 헤드와 다중 방전관 브리지 그리고 챔버 하우징의 내부에 보호 부재를 구비함으로서 손상을 방지하고 향상된 유지 보수 성능과 보다 긴 수명을 갖도록 할 수 있다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 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 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버의 단면도이고, 도 2는 다중 방전관 브리지의 배치 구조를 보여주는 평면도이다. 그리고 도 3은 방전관 헤드 및 다중 방전관 브리지를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버(10)는 방전관 헤드(10)와 챔버 하우징(11) 그리고 그 사이에 구성된 다중 방전관 브리지(20)를 포함하여 구성된다.
방전관 헤드(10)는 중공의 원반형상을 갖는 헤드 몸체(36)와 헤드 커버(34)를 구비한다. 헤드 커버(34)와 헤드 몸체(36)는 오-링(60)에 의해 진공으로 밀봉된다. 헤드 커버(34)의 중심부에는 가스 공급원(미도시)에 연결되는 가스 입구(31)가 구비된다. 헤드 몸체(36)의 내부에는 하나 이상의 가스 분배 플레이트(32, 33)가 구비된다. 헤드 몸체(36)의 저면 부분에는 복수개의 개구부(35)가 개설되어 있다.
챔버 하우징(11)은 방전관 헤드(30)의 개구부(35)들과 대응되는 복수개의 개구부가 상부면(15)에 개설되어 있으며, 내측에 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대(12)가 마련된다. 챔버 하우징(11)의 내부에서는 피처리 기판에 대한 플라즈마 처리가 이루어진다. 플라즈마 처리는 예를 들어, 예를 들어, 반도체 장치의 제조를 위한 증착, 식각, 에싱, 및 세정 등의 반도체 제조 공정의 어느 하나이다. 피처리 기판은 예를 들어, 반도체 장치, 평판 디스플레이 장치, 태양전지 등과 같은 다양한 장치들의 제조를 위한 웨이퍼 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 기판들이다.
다중 방전관 브리지(20)는 방전관 헤드(30)의 복수개의 개구부(35)와 챔버 하우징(11)의 복수개의 개구부(16) 사이에 연결된 복수개의 방전관 브리지(21)를 구비한다. 복수개의 방전관 브리지(21)에는 일차 권선(23)을 갖는 복수개의 마그네틱 코어(22)가 장착된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 방전관 브리지(21)는 정방형의 매트릭스 구조로 배열된다. 물론 방전관 헤드(30)의 복수개의 개구부(35)와 챔버 하우징(11)의 복수개의 개구부(16)도 이와 동일한 구조로 배열된다. 복수개의 방전관 브리지(21)는 일부에 마그네틱 코어(22)가 장착되고 일부는 장착되지 않는다. 예를 들어, 복수개의 방전관 브리지(21)에는 행과 열에 대하여 각기 하나 건너 마그네틱 코어(20)가 장착되는 구조를 갖는다. 그럼으로 마그네틱 코어(22)가 장착되지 않은 하나의 방전관 브리지(21)에 대하여 사방에 위치한 방전관 브리지(21)에 마그네틱 코어(22)가 장착되는 구조를 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 9개의 방전관 브리지(21)가 정방형으로 배열된 구조에서, 4개의 마그네틱 코어(22)가 행과 열에 대하여 하나 건너 위치한 구조를 갖는다. 또는 도 8에 도시된 바와 같이, 9개의 방전관 브리지(21)는 마그네틱 코어(22)가 설치된 5개와 설치되지 않은 4개가 교대로 배치된 구조를 가질 수 있다.
도 4 및 도 5는 다중 방전관 브리지의 절연 블록을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하여, 복수개의 방전관 브리지(21)와 헤드 몸체(36)는 동일 재료 를 사용하여 일체로 제작될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 제작될 수 있다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄 등으로 제작될 수 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 제작될 수 있다. 또 다른 대안으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작하는 것도 가능하며, 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 다른 물질로 제작될 수 있다. 그리고 챔버 하우징(11)과 상부면(15)의 경우에도 복수개의 방전관 브리지(21)와 동일한 재료에 의해 제작될 수 있다.
방전관 헤드(30)와 복수개의 방전관 브리지(21) 그리고 챔버 하우징(22)이 전도체로 구성되는 경우 복수개의 방전관 브리지(21)와 상부면(15)은 전기적 절연 부재(60)에 의해 상호 연결된다. 그럼으로 복수개의 방전 경로(24)에 접하는 방전관 헤드(30)의 헤드 몸체(36)와 복수개의 방전관 브리지(21) 그리고 챔버 하우징(11)의 상부면(15)에 발생될 수 있는 유도 전류가 차단된다. 또한 전기적 절연 부재(60)와 이웃하여 진공 절연 부재(61)가 구비된다. 진공 절연 부재(61)는 복수개의 방전 경로(24)에 발생되는 플라즈마에 접하지 않도록 설치된다.
전기적 절연 부재(60)는 예를 들어, 세라믹으로 구성될 수 있다. 복수개의 방전관(21)과 챔버 하우징(11)의 상부면(15)은 약간의 간격(62, 63)을 갖게 된다. 이때 간격(62, 63)은 도 4에 도시된 바와 같이, 전기적 절연 부재(60)가 플라즈마에 직접 접할 수 있는 평탄 구조이거나 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 플라즈마에 직접 접하지 않도록 굴절된 구조를 가질 수도 있다.
방전관 헤드(30)와 챔버 하우징(11) 그리고 복수개의 방전관 브리지(21)는 복수개의 방전 경로(24)에 유도되는 플라즈마에 접하여 손상될 수 있다. 즉, 방전관 헤드(30)와 챔버 하우징(11) 그리고 복수개의 방전관 브리지(21)의 내벽들이 플라즈마 발생에 의한 활성 가스와 반응하여 손상될 수 있으며 이는 제품의 수명을 단축시키며 파티클 발생원으로 작용할 수 있다. 그럼으로 방전관 헤드(30)와 챔버 하우징(11) 그리고 복수개의 방전관 브리지(21)의 내벽이 플라즈마에 직접적으로 접하기 않도록 보호 부재(50, 51, 52)가 구성될 수 있다.
보호 부재(50, 51, 52)는 복수개의 방전관 브리지(21)의 내측이 손상되는 것을 방지하기 위한 제1 보호 부재(50), 방전관 헤드(30)의 내측이 손상 되는 것을 방지하기 위한 제2 보호 부재(51), 및 챔버 하우징(11)의 내측이 손상되는 것을 방지하지 위한 제3 보호 부재(52) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 보호 부재(50)는 복수개의 방전관 브리지(21)의 내측에 각기 설치되는 복수개의 절연 튜브로 구성될 수 있다. 제2 보호 부재(51)는 헤드 몸체(36)의 측벽을 따라서 알맞은 형상을 갖고 복수개의 개구부(35)가 형성된 절연 부재로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 보호 부재(50, 51)는 일체형으로 구성될 수 있다. 제3 보호 부재(52)는 복수개의 개구부(16)가 형성된 평판형의 절연 부재로 구성될 수 있다. 그리고 이와 연관하여 방전관 헤드(30)의 복수개의 개구부(35) 상부에 구비되는 가스 분배 플레이트(35)도 절연물질로 구성될 수 있다. 챔버 하우징(11)과 제3 보호 부재(62) 그리고 상부면(15)의 사이에는 진공 절연을 위한 오-링(61, 62)이 구비될 수 있다.
도 6은 다중 방전관 브리지에 구비된 일차 권선의 전기적 연결 구조를 보여 주는 도면이고, 도 7은 일차 권선을 병렬 구동하는 예를 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 복수개의 마그네틱 코어(22-1, 22-2, 22-3, 22-4)에 구비되는 복수개의 일차 권선들(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)은 전기적으로 직렬로 또는 병렬 또는 직병렬 혼합된 구동 구조를 가질 수 있다. 메인 전원 공급원(40)으로부터 제공되는 무선 주파수 전원은 임피던스 정합기(41)를 통하여 복수개의 일차 권선(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)으로 공급된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 복수개의 일차 권선(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)이 병렬 구동되는 구조에서는 전원 분할 공급부(45)가 구비 될 수 있다. 전원 분할 공급부(45)는 임피던스 정합기(41)를 통하여 입력된 무선 주파수 전원을 분할하여 복수개의 일차 권선(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)으로 공급하여 병렬 구동한다. 전원 분할 공급부(45)는 복수개의 일차 권선들(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)을 병렬로 구동하며 구동 전류의 균형을 자동으로 수행하기 위한 자동 전류 균형 회로를 포함한다. 자동 전류 균형 회로는 예를 들어, 일차측이 직렬로 연결되는 복수개의 트랜스포머로 구성될 수 있다. 복수개의 트랜스포머는 임피던스 정합기(41)로부터 입력되는 전압을 복수개로 균등하게 분할하며, 각각의 이차측에 병렬로 연결되는 복수개의 일차 권선(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)으로 구동 전류를 공급한다. 일차 권선들(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)들의 권선 방향은 복수개의 방전 경로(24)가 모든 복수개의 방전관 브리지(21)에서 균일한 분포를 갖도록 모두 동일한 방향으로 또는 서로 다른 방향을 갖거나 혼합된 구조를 가질 수 있다.
다시, 도 1을 참조하여, 챔버 하우징(11)의 내부에 피처리 기판이 놓이는 기 판 지지대(12)를 구비한다. 기판 지지대(12)는 바이어스를 위한 무선 주파수를 공급하는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원(42, 43)에 의해서 바이어스 될 수 있다. 하나 이상의 바이어스 전원 공급원(42, 43)은 임피던스 정합기(44)를 통하여 기판 지지대(12)에 연결된다. 기판 지지대(12)의 이중 바이어스 구조는 피처리 기판의 표면에서 플라즈마 이온 에너지 조절 능력을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 더욱 향상 시킬 수 있다. 기판 지지대(12)는 단일 바이어스 구조를 가질 수도 있다. 또는 기판 지지대(12)는 바이어스 전원의 공급 없이 제로 퍼텐셜(zero potential)을 갖는 구조로 변형 실시될 수도 있다. 그리고 기판 지지대(12)는 정전척을 포함할 수 있다. 기판 지지대(12)는 히터를 포함할 수 있다. 기판 지지대(12)의 아래로 가스 출구(13) 이전에 가스 배기 배플(14)이 구성된다.
다중 방전관 브리지(20)는 냉각 채널(미도시)이 구비된다. 예를 들어, 복수개의 방전관 브리지(21)를 외측에서 감싸는 냉각 튜브가 구비될 수 있다. 또는 복수개의 방전관 브리지(21) 자체에 냉각 채널을 구성할 수 있다. 또는 복수개의 방전관 브리지(21)와 보호 부재(50) 사이에 냉각 채널을 구성할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 유도 플라즈마 챔버(10)는 평면 구조가 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 사각의 구조를 가질 수 있다. 챔버 하우징과 상부면(15)이 사각의 평면 구조를 가질 수 있다. 그리고 그 위에 구성되는 다중 방전관 브리지(20)이 경우에도 그 개수를 챔버 하우징의 볼륨에 적합하게 가감이 가능하다. 또한 개구부(16, 35)의 사이즈와 복수개의 방전관 브리지(21)의 크기도 적절하게 변형이 가능하다. 복수개의 방전관 브리지(21)의 배열 구조도 다양한 변형이 가능 하다.
이상에서 설명된 본 발명의 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 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 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버는 반도체 집적 회로의 제조, 평판 디스플레이 제조, 태양전지의 제조를 위한 피처리 기판의 제조를 위한 플라즈마 처리 공정에 매우 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버의 단면도이다.
도 2는 다중 방전관 브리지의 배치 구조를 보여주는 평면도이다.
도 3은 방전관 헤드 및 다중 방전관 브리지를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5는 다중 방전관 브리지의 절연 블록을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 6은 다중 방전관 브리지의 다중 방전 패스와 일차 권선의 전기적 연결 구조를 보여주는 도면이다.
도 7은 일차 권선을 병렬 구동하는 예를 보여주는 도면이다.
도 8 및 도 9는 다중 방전 브리지의 배치 구조의 변형예 및 유도 플라즈마 챔버의 평면 구조의 변형예를 예시하는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 유도 플라즈마 챔버 11: 챔버 하우징
12: 기판 지지대 13: 가스 출구
14: 가스 배기 배플 15: 상부면
16: 개구부 20: 다중 방전관 브리지
21: 방전관 브리지 22: 마그네틱 코어
23: 일차 권선 30: 방전관 헤드
32, 33: 가스 분배 플레이트 34: 헤드 커버
35: 개구부 36: 헤드 몸체
40: 메인 전원 공급원 41: 임피던스 정합기
42, 43: 바이어스 전원 공급원 44: 임피던스 정합기
45: 전원 분할 공급부 50, 51, 52: 보호부재
60: 전기적 절연 부재 61: 진공 절연 부재
62, 63: 간격

Claims (13)

  1. 가스 입구와 복수개의 개구부를 갖는 방전관 헤드;
    상기 방전관 헤드의 개구부들과 대응되는 복수개의 개구부가 상부면에 구비되며 내측에 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대가 마련되어 상기 피처리 기판에 대한 플라즈마 처리가 이루어지는 챔버 하우징;
    상기 방전관 헤드의 복수개의 개구부와 상기 챔버 하우징의 복수개의 개구부 사이에 연결된 복수개의 방전관 브리지, 상기 복수개의 방전관 브리지에 설치되는 복수개의 마그네틱 코어와 일차 권선을 포함하는 다중 방전관 브리지;
    상기 일차 권선을 구동하기 위한 메인 전원 공급원; 및
    상기 방전관 헤드와 상기 챔버 하우징 그리고 상기 복수개의 방전관 브리지를 경유하는 복수개의 방전 경로에 유도되는 플라즈마에 접하도록 설치되는 보호 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 부재는 상기 복수개의 방전관 브리지의 내측이 손상되는 것을 방지하기 위한 제1 보호 부재, 상기 방전관 헤드의 내측이 손상 되는 것을 방지하기 위한 제2 보호 부재, 및 상기 챔버 하우징의 내측이 손상되는 것을 방지하지 위한 제3 보호 부재 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보호 부재는 절연물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방전관 헤드는 하나 이상의 가스 분배 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방전관 헤드의 복수개의 개구부 상부에 구비되는 가스 분배 플레이트는 절연물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 브리지는 마그네틱 코어가 장착되지 않은 하나 이상의 방전관 브리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 일차 권선들은 전기적으로 직렬 구동 또는 병렬 구동 또는 직병렬 혼합 구동 방식 중 어느 하나의 전기적 구동 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 메인 전원 공급원으로부터 공급되는 무선 주파수 전원을 상기 복수개의 일차 권선들로 병렬 공급하는 전원 분할 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전원 분할 공급부는 상기 복수개의 일차 권선들을 병렬로 구동하며 구동 전류의 균형을 자동으로 수행하기 위한 자동 전류 균형 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지대는 하나 이상의 바이어스 전원에 의해 바이어스 되는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 다중 방전관 브리지는 냉각 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 경로에 접하여 상기 방전관 헤드와 상기 복수개의 방전관 브리지 그리고 상기 챔버 하우징에 발생되는 유도 전류를 차단하기 위한 전기적 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 경로에 발생되는 플라즈마에 접하지 않도록 상기 전기적 절연 부재와 이웃하여 설치되는 진공 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030057957A (ko) * 2001-12-29 2003-07-07 삼성전자주식회사 플라즈마 식각 장치
KR20040015593A (ko) * 2002-08-13 2004-02-19 삼성전자주식회사 반도체 제조 장치
KR20060126224A (ko) * 2005-06-03 2006-12-07 삼성전자주식회사 월라이너를 구비한 플라즈마 식각장치의 챔버
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160122497A (ko) * 2015-04-14 2016-10-24 삼성전자주식회사 세라믹을 이용하여 파티클 저감 효과를 가지는 원격 플라즈마 발생장치

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