KR20100010069A - 유도 결합 플라즈마 반응기 - Google Patents

Abstract

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.

본 발명은 피처리 기판이 수용되는 공간을 갖는 진공 챔버, 상기 진공 챔버에 설치되는 유전체 윈도우, 상기 유전체 윈도우 영역 내에 설치되는 무선 주파수 안테나, 자속 출입구가 진공 챔버의 내부로 향하도록 상기 무선 주파수 안테나를 따라서 덮는 마그네틱 코어 커버 및 상기 진공챔버 내부로 전달되는 자속밀도를 제어하며, 무선주파수 안테나와 마그네틱 코어 커버 사이의 거리를 상대적으로 거리를 가변하기 위해 상기 마그네틱 커버를 이동시키는 구동수단을 포함한다.

본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기에 의하면, 무선주파수 안테나와 마그네틱 코어 커버의 사이의 거리를 가변 제어하는 구동수단에 의해 진공챔버 내부로 전달되는 자속전달 효율을 향상시켜 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한 진공챔버 내부의 발생되는 플라즈마 밀도의 상태에 따라 마그네틱 코어 커버와 무선주파수 안테나 사이의 거리를 규칙적 또는 불규칙적으로 가변함으로서 보다 높고 보다 균일한 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다.

플라즈마 반응기, 무선 주파수 안테나, 마그네틱 코어 커버

Description

유도 결합 플라즈마 반응기{INDUCTIVELY COUPLED PLASMA REACTOR}

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.

플라즈마는 같은 수의 양이온(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.

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.

용량 결합 플라즈마 소스는 정확한 용량 결합 조절과 이온 조절 능력이 높아 서 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.

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. 그러므로 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.

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 윈도우(dielectric window)를 통하여 플라즈마 반응기의 내부로 유도 기전력을 전달한다. 무선 주파수 안테나를 이용한 유도 결합 플라즈마는 고밀도의 플라즈마를 비 교적 손쉽게 얻을 수 있으나, 안테나의 구조적 특징에 따라서 플라즈마 균일도가 영향을 받는다. 그러므로 무선 주파수 안테나의 구조를 개선하여 균일한 고밀도의 플라즈마를 얻기 위해 노력하고 있다.

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.

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.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 무선주파수 안테나의 자속 전달율을 가변적으로 제어하여 보다 균일한 대면적의 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있는 플라즈마 반응기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 피처리 기판이 수용되는 공간을 갖는 진공 챔버, 상기 진공 챔버에 설치되는 유전체 윈도우, 상기 유전체 윈도우 영역 내에 설치되는 무선 주파수 안테나, 자속 출입구가 진공 챔버의 내부로 향하도록 상기 무선 주파수 안테나를 따라서 덮는 마그네틱 코어 커버 및 상기 진공챔버 내부로 전달되는 자속밀도를 제어하며, 무선주파수 안테나와 마그네틱 코어 커버 사이의 거리를 상대적으로 거리를 가변하기 위해 상기 마그네틱 커버를 이동시키는 구동수단을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 무선주파수 안테나는 단일 안테나로 구성된다.

일 실시예에 있어서, 상기 무선주파수 안테나는 둘 이상의 안테나로 구성된 다.

일 실시예에 있어서, 상기 무선주파수 안테나로 무선 주파수를 공급하는 전원공급원, 상기 전원 공급원으로부터 공급되는 무선 주파수를 공급 받아 상기 둘 이상의 무선주파수 안테나로 분배하는 전원 분배 회로를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 전원 분배 회로는 무선주파수가 입력되는 입력단, 상기 입력단에 입력된 무선수파수가 비반전 또는 반전되어 출력되는 각각의 출력단 및 상기 입력단과 각각의 출력단 사이에 무선주파수를 비반전 또는 반전 시켜주는 전원분배회로를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 상부 일면에 가스관과 연통되도록 개구되고, 하부는 상기 가스관으로부터 유입되는 공정 가스를 상기 진공챔버 내부로 공급되도록 복수개의 통공이 구비된 가스분출판을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 통공들은 나선형 또는 방사형으로 형성된다.

일 실시예에 있어서, 상기 마그네틱 코어 커버는 수직단면 구조가 말굽 형상의 조각들로 조립되어 형성되며, 상기 말굽형상의 각각의 조각들이 구동수단에 의하여 전체적 또는 부분적으로 무선주파수 안테나에 대하여 상대적으로 거리가 가변 제어된다.

일 실시예에 있어서, 상기 가스관에 결합되고, 상기 가스관을 통하여 진공챔버의 내부로 플라즈마를 유입시키는 원격 플라즈마 반응기를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 통공이 배치된 영역을 제외한 영역 하부에 복수개의 통공이 구비되고, 상기 복수개의 통공을 통하여 진공 챔버의 내부로 다른 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기에 의하면, 무선주파수 안테나와 마그네틱 코어 커버의 사이의 거리를 가변 제어하는 구동수단에 의해 진공챔버 내부로 전달되는 자속전달 효율을 향상시켜 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한 진공챔버 내부의 발생되는 플라즈마 밀도의 상태에 따라 마그네틱 코어 커버와 무선주파수 안테나 사이의 거리를 규칙적 또는 불규칙적으로 가변함으 로서 보다 높고 보다 균일한 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 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. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기를 상세히 설명한다.

도 1과 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 사시도 및 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 챔버 하우징(12)과 천정의 역할을 하는 유전체 윈도우(34)로 구성되는 진공챔버(10)를 구비한다. 그리고 상기 진공챔버(10)의 상부에는 유전체 윈도우(34)와 무선주파수 안테나(30) 및 마그네틱 코어 커버(32)의 덮기 위한 커버(24)가 형성되어 있다.

상기 커버(24)의 상부에는 마그네틱 코어 커버(32)의 이동을 제어하는 구동 수단(20)이 구비되고, 상기 구동수단(20)의 중앙부는 제1 가스관(18)이 통과하기 위한 관통공이 형성되고, 상기 제1 가스관(18)은 커버(24)를 통과하여 유전체 윈도우(34)까지 관통된다.

도 2를 참조하여 더 상세히 설명하면, 상기 진공 챔버(10)의 내부에는 피처리 기판(16)이 놓이는 기판 지지대(14)가 구비된다. 챔버 하우징(12)의 하단에는 가스 배기를 위한 가스 출구(11)가 구비되고, 상기 가스 출구(11)는 진공 펌프(미도시)에 연결된다. 그리고 상기 커버(24)의 내부에는 상기 무선주파수 안테나(30)는 평판 나선형 구조로 유전체 윈도우(34)의 상부에 배치되며, 상기 무선주파수 안테나(30)에서 발생되는 자속을 진공챔버(10)의 내부로 집속시키기 위하여 무선주파수 안테나(30)를 따라 마그네틱 코어 커버(32)가 덮힌다. 상기 무선주파수 안테나(30)는 무선 주파수(RF1)를 공급하는 제1 전원공급원(40)에 제1 임피던스 정합기(41)를 통하여 전기적으로 연결된다. 그러나 제1 전원공급원(40)은 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전압의 제어가 가능한 무선 주파수 전원 공급원을 사용하여 구성할 수도 있다.

상기 피처리 기판(16)은 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판 또는 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 제조를 위한 유리 기판이다. 그리고 챔버 하우징(12)은 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 제작된다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 재작될 수 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)으로 제작될 수 있다. 또 다른 대안으로 챔버 하우징(12)를 전체적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작하는 것도 가능하며, 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 다른 물질로도 재작될 수 있다. 유전체 윈도우(34)는 예를 들면, 석영이나 세라믹과 같은 절연 물질로 구성된다.

상기 기판 지지대(14)는 제2 및 제3 무선 주파수 전원를 공급하는 제2 및 제3 전원 공급원(42, 44)에 임피던스 정합기(46)를 통하여 전기적으로 연결되어 바이어스 된다. 제2 및 제3 전원 공급원(42, 44)은 서로 다른 주파수의 무선 주파수를 기판 지지대(14)로 공급한다. 기판 지지대(14)의 이중 전원 공급 구조는 진공 챔버(10)의 내부에 플라즈마 발생을 더욱 용이하게 하고, 피처리 기판(16)의 표면에서 플라즈마 이온 에너지 조절을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 더욱 향상 시킬 수 있다. 제2 및 제3 전원 공급원(42, 44)은 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전압의 제어가 가능한 무선 주파수 전원 공급원을 사용하여 구성할 수도 있다. 기판 지지대(14)는 이중 바이어스 구조를 갖지만, 하나의 전원 공급원에 의한 단일 바이어스 구조를 가질 수도 있다.

도 3은 도 2의 진공챔버 상부의 유전체 윈도우 커버 부분을 확대한 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유전체 윈도우(34)는 하부에 가스샤워 헤드 역할을 하는 가스 분출판(36)이 형성되어 있고, 상부에는 유전체 윈도우(34)와 무선주파수 안테나(30) 및 마그네틱 코어 커버(32)를 포함하는 커버(24)가 형성된다. 상기 커버(24)의 상부에는 상기 마그네틱 코어 커버(32)를 제어하기 위한 구동수단(20)이 형성되고, 상기 구동수단(20)과 마그네틱 코어 커버(32)간의 연결을 위한 복수개의 연결부재(22)가 형성된다. 상기 연결부재(22)는 커버(24)의 상부면을 관통하여 상 기 마그네틱 코어 커버(32)와 구동수단(20)을 연결시켜주는 것이다.

상기 커버(24) 및 유전체 윈도우(34)는 중앙부에 상기 진공챔버(10)로 제1가스 유입을 위한 제1 가스관(18)이 형성되어 있다. 상기 유전체 원도우(34)의 하부에는 상기 제1 가스관(18)을 통과한 제1가스가 진공챔버(10)의 내부로 분사되도록 하기 위한 가스분출판(36)이 형성된다. 상기 가스 분출판(36)의 상부는 가장자리 영역을 제외한 영역에 제1가스가 퍼지도록 하기 위한 가스 확산부(39)가 있고, 상기 가스 확산부(39)의 하부에는 상기 가스 확산부(39)와 같은 영역 내에 복수개의 통공(38)이 형성되어 있어, 상기 제1 가스관(18)을 통하여 들어온 제1 가스가 진공챔버(10)로 유입되는 것이다.

상술한 바와 같이, 상기 무선 주파수 안테나(30)는 마그네틱 코어 커버(32)에 의해 덮여진다. 마그네틱 코어 커버(32)는 수직 단면 구조가 말편자 형상을 갖고 무선 주파수 안테나(30)를 따라서 덮어지도록 설치되어 자속 출입구가 유전체 윈도우(24)를 향하도록 설치된다. 그러므로 무선 주파수 안테나(30)에 의해 발생된 자기장은 마그네틱 코어 커버(32)에 의해 집속되어 진공 챔버(10)의 내측 상부에 발생된다. 이 자기장에 의해 유도되는 전기장은 유전체 윈도우(24)에 본질적으로 평행하게 발생된다.

마그네틱 코어 커버(32)는 페라이트 재질로 제작되지만 다른 대안의 재료로 제작될 수 도 있다. 마그네틱 코어 커버(34)는 다수의 말편자 형상의 페라이트 코어 조각들을 조립하여 구성할 수도 있고, 일체형의 페라이트 코어를 사용할 수도 있다. 그러나 본 발명에서는 여러 개의 조각을 사용하여 구성하는 경우에 대해 설 명하기로 한다. 여러 개의 조각을 사용할 경우는 각 조각의 조립면에 절연 물질과 같은 비자성 물질층을 삽입하여 연결할 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나 유전체 윈도우(34)와 다중 무선 주파수 안테나(30) 사이에 페러데이 실드를 선택적으로 구성할 수 있다. 도면에는 구체적으로 도시하지는 않았으나, 무선 주파수 안테나(30)와 마그네틱 코어 커버(32)의 사이에는 냉각수 공급 채널이 구비될 수 있다.

도 4 내지 도 5는 마그네틱 코어 커버의 가변을 나타낸 부분 단면도이다.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 마그네틱 코어 커버(32)의 상부에는 구동수단(20)과, 상기 구동수단(20)과 마그네틱 코어 커버(32)를 연결하는 연결부재(22)로 구성된다. 도 4는 마그네틱 코어 커버(32)가 전체적으로 균일하게 상승한 것이고, 도 5는 마그네틱 코어 커버(32)가 가스관의 영역부터 가장자리 영역까지 다단으로 상승한 것이다.

다시 도 2를 참조하면, 제1 전원 공급원(40)에 의해 발생된 무선 주파수는 제1 임피던스 정합기를 거쳐 무선 주파수 안테나(30)로 전달되고, 상기 무선주파수 안테나(30)에는 자기장이 발생하게 되며, 발생된 자기장은 마그네틱 코어 커버(32)에 의해 집속되어 진공챔버(10)의 내측 상부에 발생하게 된다.

동시에 제1 가스관(18)으로 제1 가스를 유입하게 되면, 진공챔버(10) 내부에 플라즈마가 발생한다.

상기와 같이 발생한 플라즈마는 피처리 기판(14)의 상측 중앙부에 좀 더 높은 밀도의 플라즈마가 발생될 수 있는데, 피처리 기판(16)의 전 영역에 균일한 플라즈마를 발생하기 위하여 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 구동수단(20)에 의 해 마그네틱 코어 커버(32)를 부분적으로 들어 올려 무선주파수 안테나(30)사이의 거리를 조절함으로서 진공챔버(10)내부에 발생되는 플라즈마의 균일도를 조절하는 것이다.

도 6 내지 도 7은 가스분출판의 하부에 형성된 통공의 다양한 배열을 나타낸 평단면도이다.

도 6를 참조하면, 제1 가스가 분사되는 통공(38)들은 가스분출판(36)의 하부에 상기 무선주파수 안테나(30)(미도시)가 배치되는 영역 사이를 따라 형성되고, 그 형태는 무선 주파수 안테나(30)의 형태에 따라서 평판 나선형으로 형성된다.

또는, 도 7에 도시된 바와 같이, 통공들(38)은 방사형으로 형성될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예로 무선주파수 안테나가 둘 이상으로 구성된 예를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 유전체 윈도우(34)의 상부에는 무선 주파수 안테나(30a, 30b)를 2단으로 적층하여 배치할 수 있다. 제1 및 제2 무선 주파수 안테나(30a, 30b)는 상기한 바와 마찬가지로 유전체 윈도우 영역에서 평판 나선형 구조를 갖는다. 상기 각각의 무선 주파수 안테나(30a, 30b)를 적층시킴으로서 진공챔버(10)의 내부에 자속밀도를 증가 시켜 더 강도 높은 플라즈마를 발생시키기 위함이다.

도 9는 무선주파수 안테나를 유전체 윈도우 가장자리 영역에 2단으로 배치한 일 예 들을 보여주는 단면도이고, 도 10은 도 9의 각각의 무선주파수 안테나에 대하여 전원분배회로를 적용한 도면이다.

도 9를 참조하면, 진공챔버(10)의 내부에서 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 증가시키기 위하여 상기 유전체 윈도우(24)의 가장자리 영역에 제2 무선주파수 안테나(30a)를 적층 시킨다. 도면에는 제1 무선주파수 안테나(30a)를 제2 무선주파수 안테나(30b)의 위에 적층하는 구조이지만, 평행하게 배치될 수도 있다. 이는 진공 챔버(10)의 내부에 가장자리 영역의 자속 밀도를 증가시켜 전체적으로 균일한 고밀도의 플라즈마 발생을 시키기 위함이다.

상기와 같은 구성에 따라 전원 공급의 구조도 변형된다. 도 10에 도시된 바와 같이 전원분배회로(50)는, 무선주파수가 입력되는 입력단(51)과, 상기 입력단(51)과 연결되며, 중간탭(56)을 갖는 코일(59)로 구성된다. 상기 중간탭(56)을 기준으로 상부에는 복수개의 상부탭(54)과, 하부에는 하부탭(55)이 구비되고, 상부탭(54)은 비반전출력단(52)과, 하부탭(55)은 반전출력단(53)으로 연결된다.

상기 비반전출력단(52)은 상부탭(54)들 중 어느 하나의 탭에 전기적으로 연결되는 제1 스위치(57)가 구비되고, 반전출력단(53)에는 하부탭(55)들 중 어느 하나의 탭에 전기적으로 연결되는 제2 스위치(58)가 구비된다.

따라서, 상기 전원 분배회로(50)의 비반전 출력단(52)은 입력된 무선 주파수와 동 위상을 갖되 중간탭(56)을 기준으로 양전압의 무선 주파수를, 그리고 반전 출력단(53)은 입력된 무선 주파수와 반대 위상을 갖되 중간탭(56)을 기준으로 음전압의 무선 주파수를 각각 출력한다. 상기와 같이 구성되는 복수개의 상부탭(54) 및 하부탭(55)들은 각각 서로 다른 전위를 갖고 있으므로, 상기 각각의 출력단(52,53)과 연결되는 각각의 스위치(57, 58)에 의해 각각의 출력단(52, 53)에 서로 다른 전 위의 전기가 출력되어 상기 무선주파수 안테나(30a, 30b)로 공급되는 것이다.

도 11은 본 발명의 유도결합 플라즈마 반응기의 구동수단의 변형 예를 도시한 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이 마그네틱 코어 커버(32)의 이동에 대한 제어는, 복수개의 구동수단(20)으로도 가능하다. 상기한 구동수단(20)은 일체로 될 수도 있고, 둘 이상의 구동수단으로 될 수도 있다.

도 12은 유도결합 플라즈마 반응기에 원격 플라즈마 반응기가 설치된 도면이다.

도 12을 참조하면, 원격플라즈마 반응기는(60)는 가스 공급부(20)에 연결된다. 원격 플라즈마 반응기(60)로부터 제공되는 원격 플라즈마는 가스분출판(17)을 통하여 진공 챔버(10)의 내부로 고르게 확산된다.

원격 플라즈마는 외부 원격 플라즈마 반응기(60)에서 발생되고 진공 챔버(10)로 공급되어 원격 플라즈마를 이용한 공정 챔버의 세정 공정, 포토레지스트 박막을 제거하는 에싱 공정 등이 이루어진다.

도 13은 이중 가스 공급 구조를 갖는 단면도이다.

도 13을 참조하면, 이중 가스 공급 구조로 변형 실시될 수 있다. 가스 공급부(20)는 제1 및 제2 가스관(18, 19)와 각각의 가스 분출판(36, 36a)을 구비한다. 각각의 가스 분출판(36, 36a)은 제1 가스관(18) 및 제2 가스관(19)과 각각 연결된다. 유전체 윈도우(34)에 형성된 다수개의 통공(36)은 제1 가스관(18)과 통하여 진공챔버(10)로 연결되고, 상기 유전체 윈도우(34)의 하부에 형성된 가스분출판(36a) 은 제2 가스관(19)을 통하여 진공챔버(10) 내부로 연결된다. 그러므로 제1 가스관(18)을 통하는 하나의 가스 공급 경로가, 그리고 제2 가스관(19)을 통하는 다른 하나의 가스 공급 경로가 형성된다. 이러한 두 개의 가스 공급 경로를 통하여 서로 다른 두 개의 공정 가스가 분리 공급된다. 이와 같이 서로 다른 공정 가스를 분리 공급하도록 하여 플라즈마 처리의 균일도를 높일 수 있다.

유전체 윈도우(24)는 기본적으로 평판형을 취하지만, 돔형의 구조를 취할 수 도 있다. 이와 더불어 무선 주파수 안테나(30)도 기본적으로는 평판 구조를 취하지만, 유전체 윈도우(24)의 구조에 따라 돔형 구조를 취할 수도 있으며, 나선형 구조 이외에도 전체적으로 사각이나 육각 등과 같은 다각형 구조를 가질 수 있다. 이와 같이, 유전체 윈도우(34)와 무선 주파수 안테나(30)의 형상이나 크기는 다양한 변형 실시가 가능함은 본 발명의 사상에 기초할 때 자명한 것이다. 그리고 독립적인 전원 공급, 분할된 전원 공급, 이중 전원 공급과 같은 다양한 경우가 개별적으로 또는 혼합적으로 실시될 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 유도결합 플라즈마 반응기의 실시 예는 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 균 등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이상과 같은 본 발명의 유도결합 플라즈마 반응기는 반도체 집적 회로의 제조, 평판 디스플레이 제조, 태양전지의 제조와 같은 다양한 박막 형성을 위한 플라즈마 처리 공정에 매우 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 반응기의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 반응기의 단면도이다.

도 3은 도 2의 진공챔버 상부의 유전체 윈도우 커버 부분을 확대한 단면도이다.

도 4 내지 도 5는 마그네틱 코어 커버의 가변구조를 나타낸 부분단면도이다.

도 6 내지 도 7은 가스분출판의 하부에 형성된 통공의 다양한 배열을 나타낸 평단면도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예로 무선주파수 안테나가 둘 이상으로 구성된 예를 나타낸 도면이다.

도 8은 가스공급부에 구비된 무선주파수 안테나를 유전체 윈도우 가장자리 영역에 중복배치한 일 예들을 보여주는 단면도이다.

도 9는 무선주파수 안테나를 유전체 윈도우 가장자리 영역에 2단으로 배치한 일 예 들을 보여주는 단면도이다.

도 10은 도 9의 각각의 무선주파수 안테나에 대하여 전원분배회로를 적용한 도면이다.

도 11은 본 발명의 유도결합 플라즈마 반응기의 구동수단의 변형 예를 도시한 도면이다.

도 12은 유도결합 플라즈마 반응기에 원격 플라즈마 반응기가 설치된 도면이다.

도 13은 이중 가스 공급 구조를 갖는 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 진공 챔버 11: 가스 출구

12: 챔버 하우징 14: 기판 지지대

16: 피처리 기판 18: 제1 가스관

19: 제 2가스관 20: 구동수단

22: 연결부재 24: 커버

30: 무선주파수 안테나 30a : 제 1무선주파수 안테나

30b : 제 2무선주파수 안테나 32: 마그네틱 코어커버

34: 유전체윈도우 36: 가스 분출판

36a: 가스 분출판 38: 통공

39: 가스 확산부 40: 제1 전원 공급원

41: 제1 임피던스 정합기 42: 제2 전원 공급원

44: 제3 전원 공급원 46: 제2 임피던스 정합기

50: 전원 분배 회로 51: 입력단

52: 비반전 출력단 53: 반전 출력단

54: 상부탭 55: 하부탭

56: 중간탭 57: 제1 스위치

58: 제2 스위치 59: 코일

60: 원격플라즈마 반응기

Claims (10)

1. 피처리 기판이 수용되는 공간을 갖는 진공 챔버;

   상기 진공 챔버에 설치되는 유전체 윈도우;

   상기 유전체 윈도우 영역 내에 설치되는 무선 주파수 안테나;

   자속 출입구가 진공 챔버의 내부로 향하도록 상기 무선 주파수 안테나를 따라서 덮는 마그네틱 코어 커버; 및

   상기 진공챔버 내부로 전달되는 자속밀도를 제어하며, 무선주파수 안테나와 마그네틱 코어 커버 사이의 거리를 상대적으로 거리를 가변하기 위해 상기 마그네틱 커버를 이동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 무선주파수 안테나는,

   단일 안테나로 구성된 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 무선주파수 안테나는,

   둘 이상의 안테나로 구성된 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 무선주파수 안테나로 무선 주파수를 공급하는 전원공급원;

   상기 전원 공급원으로부터 공급되는 무선 주파수를 공급 받아 상기 둘 이상의 무선주파수 안테나로 분배하는 전원 분배 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.
5. 제5 항에 있어서,

   상기 전원 분배 회로는,

   무선주파수가 입력되는 입력단;

   상기 입력단에 입력된 무선수파수가 비반전 또는 반전되어 출력되는 각각의 출력단; 및

   상기 입력단과 각각의 출력단 사이에 무선주파수를 비반전 또는 반전 시켜주는 전원분배회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 반응기.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 유전체 윈도우는,

   상부 일면에 가스관과 연통되도록 개구되고, 하부는 상기 가스관으로부터 유입되는 공정 가스를 상기 진공챔버 내부로 공급되도록 복수개의 통공이 구비된 가스분출판을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 복수개의 통공들은 나선형 또는 방사형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.
8. 제1 항에 있어서,

   상기 마그네틱 코어 커버는,

   수직단면 구조가 말굽 형상의 조각들로 조립되어 형성되며,

   상기 말굽형상의 각각의 조각들이 구동수단에 의하여 전체적 또는 부분적으로 무선주파수 안테나에 대하여 상대적으로 거리가 가변 제어되는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 반응기.
9. 제6 항에 있어서,

   상기 가스관에 결합되고, 상기 가스관를 통하여 진공챔버의 내부로 플라즈마를 유입시키는 원격 플라즈마 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 반응기.
10. 제6 항에 있어서,

    상기 복수개의 통공이 배치된 영역을 제외한 영역 하부에 복수개의 통공이 구비되고, 상기 복수개의 통공을 통하여 진공 챔버의 내부로 다른 공정 가스를 공 급하는 가스관을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 반응기.

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