KR20100012418A

KR20100012418A - 자기 조절 수단을 구비한 플라즈마 반응기

Info

Publication number: KR20100012418A
Application number: KR1020080073789A
Authority: KR
Inventors: 최대규
Original assignee: 주식회사 뉴파워 프라즈마
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2010-02-08
Also published as: KR101496840B1

Abstract

본 발명은 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 플라즈마 발생 밀도를 유연하게 제어할 수 있어서 대면적의 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있어서 플라즈마 처리 효율을 향상 시킬 수 있는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기에 관한 것이다.

본 발명은 피처리 기판이 수용되는 공간을 갖는 진공챔버, 상기 진공챔버에 설치되는 유전체 윈도우, 상기 진공챔버의 내부로 가스를 안내하는 가스입구, 상기 가스입구와 연결되고, 상기 진공챔버 내부로 가스를 분출하기 위한 복수개의 통공이 형성된 가스분사체, 상기 유전체 윈도우의 표면을 따라 근접하며 설치되는 무선주파수 안테나, 상기 무선주파수 안테나와 간격을 두며 설치되는 복수개의 마그네틱 코어 및 상기 마그네틱 코어와 유전체 윈도우 간의 거리를 가변적으로 제어하는 자기 조절수단이 구비된다.

본 발명의 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기에 의하면, 자기 조절수단을 이용하여 플라즈마 반응기 내부의 플라즈마 발생 빈도를 유연하게 제어할 수 있어서 대면적의 플라즈마를 균일하게 발생하여 플라즈마의 처리 효율을 향상 시킬 수 있다.

플라즈마, 자기 조절수단, 플라즈마 반응기

Description

자기 조절 수단을 구비한 플라즈마 반응기{PLASMA REACTOR APPARATUS HAVING MAGNETISM CONTROL CONSTITUTION}

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 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.

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. 그러am로 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 전달한 다. 무선 주파수 안테나를 이용한 유도 결합 플라즈마는 고밀도의 플라즈마를 비교적 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 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 플라즈 마 발생 밀도를 유연하게 제어할 수 있어어 대면적의 플라즈마를 균일하게 발생하여 플라즈마 처리 효율을 향상 시킬 수 있는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기 일면은 피처리 기판이 수용되는 공간을 갖는 진공챔버, 상기 진공챔버에 설치되는 유전체 윈도우, 상기 진공챔버의 내부로 가스를 안내하는 가스입구, 상기 가스입구와 연결되고, 상기 진공챔버 내부로 가스를 분출하기 위한 복수개의 통공이 형성된 가스분사체, 상기 유전체 윈도우의 표면을 따라 근접하며 설치되는 무선주파수 안테나, 상기 무선주파수 안테나와 간격을 두며 설치되는 복수개의 마그네틱 코어 및 상기 마그네틱 코어와 유전체 윈도우 간의 거리를 가변적으로 제어하는 자기 조절수단이 구비된다.

일 실시예에 있어서, 상기 가스분사체는 상기 진공챔버로 향하는 부분에 둘 이상의 분기된 가스 분사 구조를 갖는다.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우의 내벽면에 형성되는 지지부재, 상기 지지부재에 의해 지지되며, 상기 가스입구로 유입되는 가스를 진공챔버 내부로 골고루 확산하는 가스 분출판을 구비한다.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 돔형상으로 형성된다.

일 실시예에 있어서, 상기 자기 조절수단은 상기 복수개의 마그네틱 코어와 무선주파수 안테나 간에 수직 또는 수평길이를 가변적으로 조절할 수 있다.

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

본 발명의 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기의 다른 일면은, 피처리 기판이 수용되는 공간을 갖는 진공챔버, 상기 진공챔버의 벽면에 형성되는 제1 유전체 윈도우, 상기 진공챔버에 구비되며, 진공챔버의 내부로 가스를 유입하기 위한 가스입구를 포함하는 가스공급부, 상기 유전체 윈도우의 표면을 따라 근접하며 설치되는 제1 무선주파수 안테나, 상기 무선주파수 안테나와 간격을 두며 설치되는 마그네틱 코어, 상기 무선주파수 안테나에 전원을 공급하는 전원공급부 및 상기 마그네틱 코어와 유전체 윈도우 간의 거리를 가변적으로 제어하는 자기 조절수단이 구비된다.

일 실시예에 있어서, 상기 가스공급부는 진공챔버 내부로 가스를 골고루 확산하기 위한 가스샤워 헤드를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 가스샤워헤드의 하부에는 상기 가스샤워헤드로부터 분사되는 가스가 통과하도록 복수개의 통공이 형성되는 제2 유전체 윈도우, 상기 제2 유전체 윈도우 영역에 구비되는 제2 무선주파수 안테나, 상기 제2 무선주파수 안테나를 덮는 마그네틱 코어 커버 및 상기 제2 무선주파수 안테나에 전원을 공급하는 전원공급원을 더 포함한다.

본 발명의 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기의 또 다른 일면은, 피처리 기판이 수용되는 공간을 갖는 진공챔버;

상기 진공챔버의 벽면에 형성되는 유전체 윈도우;

상기 진공챔버에 구비되며, 진공챔버의 내부로 가스를 유입하기 위한 가스입구, 상기 가스입구에 형성되며, 상기 진공챔버의 내부로 가스를 확산하는 복수개의 통공이 형성된 가스샤워헤드, 상기 가스샤워헤드를 통과한 가스를 골고루 확산하기 위한 가스확산판 및 상기 마그네틱 코어와 유전체 윈도우 간의 거리를 가변적으로 제어하는 자기 조절수단이 구비된다.

일 실시예에 있어서, 상기 가스공급부는 도체로 형성된다.

일 실시예에 있어서, 상기 가스공급부에 전원을 공급하는 전원 공급원 및 상기 가스샤워헤드와 진공챔버를 절연하는 절연체를 구비한다.

일 실시예에 있어서, 상기 가스 확산판은 저항 가열기를 포함한다.

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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기를 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기는 챔버 하우징(12)과 천정의 역할을 하는 유전체 윈도우(20)로 구성되는 진공챔버(10)를 구비한다. 상기 유전체 윈도우(20)는 돔형상으로 형성되며, 최상단에는 공정 가스가 유입되는 가스입구(30)와, 무선주파수 안테나(22)가 그 표면을 따라 수회 권선된다. 그리고 유전체 윈도우(20)의 하단에 권선된 무선주파수 안테나(22) 영역에는 상기 무선주파수 안테나(22)를 사이에 두고 유전체 윈도우(20)의 측벽으로 근접하여 설치되는 복수개의 마그네틱 코어(24)가 설치된다.

상기 복수개의 마그네틱 코어(24)는 유전체 윈도우(20)의 측벽을 따라 방사형으로 배열되며, 그 외곽으로 링 형상의 고정대(52)가 설치된다. 상기 고정대(52)와 복수개의 마그네틱 코어(24)의 사이에는 서로 간의 간격을 조절을 위한 복수개 의 작동체(54)가 구비된다. 상기 복수개의 작동체(54)는 각기 일단이 하나의 마그네틱 코어(24)에 대응되어 연결되며, 타단은 고정대(52)와 연결된다.

도 2는 도 1의 자기 조절 수단을 구비한 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 3은 도 2의 "A"부분을 나타낸 부분 확대 단면도이다.

도 2를 참조하면, 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.

또한, 상기 챔버 하우징(12)의 상단에는 돔 형상의 유전체 윈도우(20)가 구비되며, 최상단에는 챔버 하우징(12)내부로 공정 가스를 유입하기 위한 가스입구(30)가 구비된다. 상기 유전체 윈도우(20)의 표면에는 무선주파수 안테나(22)가 수회 권선되고, 상기 무선주파수 안테나(22)에서 발생되는 자속을 진공챔버(10)의 내부로 전달하기 위하여 무선주파수 안테나(22)와 사이를 두고 설치되는 마그네틱 코어(24)가 복수개 구비된다. 상기한 바와 같이, 복수개의 마그네틱 코어(24)는 유전체 윈도우(20)의 측벽을 따라 방사형으로 배열되며, 그 외곽으로 링 형상의 고정대(52)가 설치된다. 상기 고정대(52)와 복수개의 마그네틱 코어(24)의 사이에는 서로 간의 간격을 조절을 위한 복수개의 작동체(54)가 구비된다. 상기 복수개의 작동체(54)는 각기 일단이 하나의 마그네틱 코어(24)에 대응되어 연결되며, 타단은 고정대(52)와 연결된다. 상기 복수개의 작동체(54)는 챔버 하우징(12)의 중심을 향하여 선형으로 이동 가능하게 고정대(52)에 장착된다. 복수개의 작동체(54)는 복수개의 마그네틱 코어(24)가 유전체 윈도우(20)와 전체적으로 동일 간격을 갖도록 하거나 또는 부분적으로 다른 간격을 갖도록 간격 조절이 가능하다.

고정대(52)에 이동 가능하게 장착된 복수개의 작동체(54)는 구동부(50)로부 터 제공되는 동력에 의하여 작동된다. 구동부(50)는 전기 모터나 유압 밸브와 같이 동력원과 이에 의해 동작되는 기어 어셈블리를 포함하여 구성될 수도 있다. 구동부(50)는 제어부(55)에 의해서 전자적으로 제어된다. 제어부(55)는 마이크로 프로세서와 메모리를 포함하는 전자적 제어 회로를 포함한다. 제어부(55)는 진공챔버(10)의 내부에서 발생되는 플라즈마 상태를 모니터링하기 위한 센서들(예를 들어, 하나 이상의 전기 프로브나 광 검출센서)로부터 제공되는 플라즈마 상태 모니터링 신호(57)를 입력 받아서 플라즈마 상태를 판단하고, 이에 기초하여 간격조절을 위한 제어신호를 포함하는 다수의 제어신호(56)를 발생한다.

상기 제어부(55)는 진공챔버(10)의 내부에서 발생되는 플라즈마 특성에 따라서 구동부(50)에 의해 복수개의 작동체(54)를 작동시키고, 상기 유전체 윈도우(20)와 복수개의 마그네틱 코어(24)의 간격을 가변적으로 조절한다. 간격이 조절되면서 진공챔버(10)의 내부로 전달되는 유도 기전력의 특성이 가변되어 진공챔버(10)내부의 플라즈마 밀도의 분포가 변화된다. 제어부(55)는 궁극적으로 진공챔버(10)의 내부에서 플라즈마 밀도 분포가 균일하게 이루어지도록 간격 조절을 수행한다. 이와 더불어 고정대(52)는 수직으로 승강 및 하강이 가능하도록 구성될 수 있다.

상기 무선주파수 안테나(22)는 무선 주파수를 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 웨 이퍼 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)을 전체적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작하는 것도 가능하며, 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 다른 물질로도 재작될 수 있다. 유전체 윈도우(22)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 "A"부분을 나타낸 부분확대 단면도이다.

도 3을 참조하면, 가스 입구(30)는 상기 유전체 윈도우(20)의 최상단에 결합 된다. 상기 가스 입구(30)는 유전체 윈도우(20)의 외부로 돌출되어 있으며, 그 하부는 진공챔버(10)의 내부로 가스를 분사하기 위한 가스 분사체(36)로 구성된다. 또한 상기 가스 분사체(36)는 하부에 진공챔버(10)의 내부로 가스를 골고루 분사하기 위하여 복수개의 통공이 형성된다. 그리고 상기 가스 입구(30)의 도중에는 유전체 윈도우(20)의 표면과 접하는 지지판(32)이 형성된다. 그리고 접하는 부분에 밀폐를 유지하기 위한 "O"링(34)이 구비된다.

도 4 내지 도 5는 가스 입구의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 가스 입구(30a)의 하부에 형성되는 가스 분사체(36a)는 둘 이상의 분기된 가스 분사 구조를 가질 수도 있다.

도 5를 참조하면, 가스입구(30b)는 유전체 윈도우(20)의 최상단에 결합되며, 상기 유전체 윈도우(20)의 내벽면에 지지부재(37)를 형성하여 상기 지지부재(37)에 복수개의 통공이 형성된 가스분사체(36b)를 구비할 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 자기 조절수단이 구비된 플라즈마 반응기의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 변형예에 따른 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기는 도 2를 참조하여 설명한 실시예와 기본적으로 동일한 구성을 갖는다. 다만, 챔버 하우징(12)의 벽면에 제1 유전체 윈도우(20a)를 구비하고, 상기 제1 유전체 윈도우(20a)의 영역에만 제1 무선주파수 안테나(22a)가 수회 권선된다. 그리고 제1 무선주파수 안테나(22a)를 사이에 두고 제1 유전체 윈도우(20a)의 측벽으로 근접하여 설치되는 복수개의 마그네틱 코어(24)가 설치된다.

또한, 챔버하우징(12)의 상부에는 진공챔버(10)의 내부로 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(300)가 구비된다. 상기 가스 공급부(300)는 진공챔버(10)의 내부로 공정 가스를 공급하기 위한 가스입구(30c)가 형성되고, 그 내부에는 공정 가스를 골고루 확산하기 위하여 복수개의 통공이 형성된 가스샤워 헤드(39)가 구비된다.

또한 상기 가스샤워헤드(39)의 하부에는 가스 샤워헤드(39)로부터 가스가 통과하도록 복수개의 통공이 형성되는 제2 유전체 윈도우(20b)가 구비되고, 상기 제2 유전체 윈도우(20b) 영역에 구비되는 제2 무선주파수 안테나(22b)가 구비된다. 상기 제2 무선주파수 안테나(22b)에는 진공챔버(10)로 자속을 집속하기 위하여 마그네틱 코어 커버(24a)가 제2 무선수파수 안테나(22b)를 따라 덮는다.

상기 제2 무선주파수 안테나(22b)는 무선 주파수를 공급하는 제4 전원공급원(48)에 제1 임피던스 정합기(49)를 통하여 전기적으로 연결된다. 그러나 제4 전원공급원(48)은 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전압의 제어가 가능한 무선 주파수 전원 공급원을 사용하여 구성할 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 자기 조절수단이 구비된 플라즈마 반응기의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 변형예에 따른 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기는 도 2 또는 도 6에서 설명한 실시예와 기본적으로 동일한 구성을 갖는다. 다만, 챔버 하우징(12)의 벽면에 유전체 윈도우(20b)를 구비하고, 상기 유전체 윈도우(20a)의 영역에 무선주파수 안테나(22)가 수회 권선된다. 그리고 무선주파수 안테나(22)를 사이에 두고 유전체 윈도우(20b)의 측벽으로 근접하여 설치되는 복수개의 마그네틱 코어(24)가 설치된다.

또한, 챔버하우징(12)의 상부에는 진공챔버(10)의 공정 가스를 유입하며 가스입구(30d)를 포함하는 가스공급부(300)가 형성되고, 그 내부에는 공정 가스를 골고루 확산하기 위하여 복수개의 통공이 형성된 가스샤워 헤드(39a)가 구비된다.

또한 상기 가스샤워헤드(39a)의 하부에는 가스 샤워헤드(39a)로부터 가스가 통과하도록 복수개의 통공이 형성되는 가스확산판(31)가 구비되고, 상기 가스 확산판(31)의 하부에는 제2 유전체 윈도우(20b)가 구비된다. 상기 제2 유전체 윈도우는 제1 유전체 부재(21a)와 제2 유전체 부재(21b)로 나뉘어 구성된다. 상기 제 1, 2 유전체 부재(21a, 21b)의 사이에는 저항 가열기(60)구비되고, 상기 저항 가열기(60)는 히터 전원(66)에 전기적으로 연결된다. 그리고 제2 유전체 윈도우(20b)는 평판 구조를 갖고, 다수개의 가스 분사홀(64)이 형성되어 있다. 복수개의 가스 분사홀(64)은 상기한 가스확산판(31)의 통공들과 각기 대응하여 연결된다.

상기 저항 가열기(60)는 기판 처리 과정에서 생성된 오염물이 챔버하우징(12)의 내부에 증착된다. 이때 오염되거나 손상이 발생되는 부분은 특히 챔버하우징(12)의 내부에 접하는 제1 유전체 부재(21a)이다. 그러므로 필요한 경우 제1 유전체 부재(21a)만을 분리하여 교체하면 된다. 또한, 챔버 하우징(12)의 내부를 세정하는 공정에서 제2 유전체 윈도우(20b)에 매설된 저항 가열기(60)를 동작 시켜서 제2 유전체 윈도우(20b)를 가열하는 경우 보다 완전한 세정이 가능하기 때문에 유지 보수성이 높다.

한편, 상기 가스입구(30d)를 포함하는 가스 공급부(300)는 무선 주파수를 공급하는 제4 전원공급원(48)에 제1 임피던스 정합기(49)를 통하여 전기적으로 연결된다. 그러나 제4 전원공급원(48)은 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전압의 제어가 가능한 무선 주파수 전원 공급원을 사용하여 구성할 수도 있다. 또한 금속재질로 형성되는 가스 공급부(300) 및 챔버하우징(12)은 서로 간의 전기적 영향을 방지하는 절연판(66)이 구비된다.

도 8은 자기 조절체를 구비한 플라즈마 반응기에 원격 플라즈마 반응기가 설치된 도면이다.

도 8을 참조하면, 원격플라즈마 반응기는(70)는 가스 입구(30)에 연결된다. 원격 플라즈마 반응기(70)로부터 제공되는 원격 플라즈마는 가스분사체(36)을 통하여 진공 챔버(10)의 내부로 고르게 확산된다.

원격 플라즈마는 외부 원격 플라즈마 반응기(70)에서 발생되고 진공 챔버(10)로 공급되어 원격 플라즈마를 이용한 공정 챔버의 세정 공정, 포토레지스트 박막을 제거하는 에싱 공정 등이 이루어진다.

이상에서 설명된 본 발명의 자기조절체를 구비한 플라즈마 반응기의 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. 그러므로 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.

이상과 같은 본 발명의 자기 조절체를 구비한 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 발명에 따른 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기의 사시도이다.

도 2는 도 1의 자기 조절 수단을 구비한 플라즈마 반응기의 단면도이다.

도 3은 도 2의 "A"부분을 나타낸 부분 확대 단면도이다.

도 4 내지 도 5는 가스 입구의 다양한 변형예를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 자기 조절수단이 구비된 플라즈마 반응기의 변형예를 나타낸 도면이다.

도 7은 도 7은 본 발명에 따른 자기 조절수단이 구비된 플라즈마 반응기의 다른 변형예를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 진공 챔버 11: 가스 출구

12: 챔버 하우징 14: 기판 지지대

16: 피처리 기판 20: 유전체 윈도우

20a: 제1 유전체 윈도우 20b: 제2 유전체 윈도우

21a: 제1 유전체부재 21b: 제2 유전체부재

22: 무선주파수 안테나 22a: 제1 무선주파수 안테나

22b: 제2 무선주파수 안테나 24: 마그네틱 코어

24a: 마그네틱 코어 커버 300: 가스공급부

30: 가스입구 30a: 가스입구

30b: 가스입구 30c: 가스입구

31: 가스확산판 32: 지지판

34: "O"링 36: 가스분사체

36a: 가스분사체 37: 지지부재

38: 가스분출판 38b: 가스분출판

39: 가스샤워헤드 39a: 가스샤워헤드

40: 제1전원 공급원 41: 제1임피던스 정합기

42: 제2전원 공급원 44: 제3전원 공급원

46: 제2임피던스 정합기 47: 제4전원 공급원

48: 제3임피던스 정합기 50: 구동부

52: 고정대 54: 작동체

55: 제어부 56: 제어신호

57: 모니터링신호 60: 저항 가열기

62: 히터전원 64: 분사홀

66: 절연판 70: 원격플라즈마 반응기

Claims

피처리 기판이 수용되는 공간을 갖는 진공챔버;

상기 진공챔버에 설치되는 유전체 윈도우;

상기 진공챔버의 내부로 가스를 안내하는 가스입구;

상기 가스입구와 연결되고, 상기 진공챔버 내부로 가스를 분출하기 위한 복수개의 통공이 형성된 가스분사체;

상기 유전체 윈도우의 표면을 따라 근접하며 설치되는 무선주파수 안테나;

상기 무선주파수 안테나와 간격을 두며 설치되는 복수개의 마그네틱 코어; 및

상기 마그네틱 코어와 유전체 윈도우 간의 거리를 가변적으로 제어하는 자기 조절수단이 구비된 것을 특징으로 하는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기.
제 1항에 있어서,

상기 가스분사체는,

상기 진공챔버로 향하는 부분에 둘 이상의 분기된 가스 분사 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기.
제 1항에 있어서,

상기 유전체 윈도우의 내벽면에 형성되는 지지부재;

상기 지지부재에 의해 지지되며, 상기 가스입구로 유입되는 가스를 진공챔버 내부로 골고루 확산하는 가스 분출판; 을 구비한 것을 특징으로 하는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기.
제 1항에 있어서,

상기 유전체 윈도우는,

돔형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기.
제1 항에 있어서,

상기 자기 조절수단은,

상기 복수개의 마그네틱 코어와 무선주파수 안테나 간에 수직 또는 수평 길이를 가변적으로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기.
제1 항에 있어서,

상기 가스입구에 결합되고, 상기 가스입구를 통하여 진공챔버의 내부로 플라즈마를 유입시키는 원격 플라즈마 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 조절수단이 구비된 플라즈마 반응기.
피처리 기판이 수용되는 공간을 갖는 진공챔버;

상기 진공챔버의 벽면에 형성되는 제1 유전체 윈도우;

상기 진공챔버에 구비되며, 진공챔버의 내부로 가스를 유입하기 위한 가스입구를 포함하는 가스공급부;

상기 유전체 윈도우의 표면을 따라 근접하며 설치되는 제1 무선주파수 안테나;

상기 무선주파수 안테나와 간격을 두며 설치되는 마그네틱 코어;

상기 무선주파수 안테나에 전원을 공급하는 전원공급부; 및

상기 마그네틱 코어와 유전체 윈도우 간의 거리를 가변적으로 제어하는 자기 조절수단이 구비된 것을 특징으로 하는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기.
제 7항에 있어서,

상기 가스공급부는 진공챔버 내부로 가스를 골고루 확산하기 위한 가스샤워 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 조절체를 구비한 플라즈마 반응기.
제 8항에 있어서,

상기 가스샤워헤드의 하부에는,

상기 가스샤워헤드로부터 분사되는 가스가 통과하도록 복수개의 통공이 형성되는 제2 유전체 윈도우;

상기 제2 유전체 윈도우 영역에 구비되는 제2 무선주파수 안테나;

상기 제2 무선주파수 안테나를 덮는 마그네틱 코어 커버; 및

상기 제2 무선주파수 안테나에 전원을 공급하는 전원공급원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 조절체를 구비한 플라즈마 반응기.
피처리 기판이 수용되는 공간을 갖는 진공챔버;

상기 진공챔버의 벽면에 형성되는 유전체 윈도우;

상기 진공챔버에 구비되며, 진공챔버의 내부로 가스를 유입하기 위한 가스입구;

상기 가스입구에 형성되며, 상기 진공챔버의 내부로 가스를 확산하는 복수개의 통공이 형성된 가스샤워헤드;

상기 가스샤워헤드를 통과한 가스를 골고루 확산하기 위한 가스확산판; 및

상기 마그네틱 코어와 유전체 윈도우 간의 거리를 가변적으로 제어하는 자기 조절수단이 구비된 것을 특징으로 하는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기.
제10 항에 있어서,

상기 가스샤워헤드는,

도체로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기.
제11 항에 있어서,

상기 가스공급부에 전원을 공급하는 전원 공급원 및;

상기 가스공급부와 진공챔버를 절연하는 절연체를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기.
제 11항에 있어서,

상기 가스 확산판은, 저항 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 조절수단을 구비한 플라즈마 반응기.