KR960011635B1 - 마이크로웨이브 파워 발생 시스템 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

마이크로웨이브 파워 발생 시스템

제1도는 본 발명에 따라 플라즈마 발생 시스템의 개략적인 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : DC전원 2 : 자전관 헤드

3 : 커플러 4 : 튜너

5 : 냉각 핀 6 : 석영 튜브

7 : 웨이브가이드 8 : 더미로드

9 : 냉각 라인 10 : N₂포트

11 : 헤드 커버 12 : 웨이브가이드 사이드 커버

13 : 열 센서

본 발명은 미세패턴을 갖는 웨이퍼를 가공하게되는 플라즈마를 발생하는 소오스인 마이크로파를 발생 시스템에 관한 것으로, 특히 고밀도, 낮은 이온 에너지를 갖는 마이크로파를 생성하여 포토레지스터(photoresist) 제거에 적합한 마이크로웨이브 파워 발생 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 고집적 반도체 소자를 제조하는 공정은 비등방성 식각을 하는 플라즈마를 이용하여 포토레지스트를 제거하게 된다. 그러나 종래의 플라즈마 발생 장치는 다음과 같은 문제점을 않고 있었다.

공정 진행 방향으로의 플라즈마 컨트롤이 불가능하였고, 반사되는 마이크로파에 의한 웨이브가이드(wevegulde)의 내부열이 많아 플라즈마 석영 튜브를 둘라싸고 있는 O-링이 열화되어 누설에 의한 오염물질이 다량으로 발생하며, 장비의 유지면에 있어서도 상기 O-링이 열에 의해 플라즈마 석영 튜브에 달라붙어 튜브가 깨어질 수 있으며, 또한 장비의 가격이 고가이며, 설치, 보수, 유지가 어려운 문제점이 따랐다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 출력효율을 최대로 높이고 반사 전력을 최소화하여 반도체 공정의 제조 효율을 높이는 마이크로웨이브 파워 발생 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

따라서 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플라즈마 발생 시스템에 있어서, DC전압을 발생하여 전압을 공급하는 DC전원, 상기 DC전원에 의해 공급되는 고에너지 전력을 받아 마이크로파를 출력하는 자전관 헤드, 상기 자전관 헤드(단파형 진공관 헤드)에서 발생한 마이크로파를 부하까지 전송하는 웨이프가이드, 튜너의 길이를 조절하여 임피던스 매칭을 이루도록 하는 스터브 튜너, 마이크로파의 진행 방향에 대해 상기 스터브 튜너 앞에 설치되어 마이크로파의 위상차를 이용하여 상기 자전관 헤드에서 출력되는 마이크로파와 부하간의 매칭 상태를 모니터링 하는 커플러, 반사 마이크로파에 의한 열을 흡수하여 발산하도록 하는 더미로드, 상기 더미로드와 스터브 튜너 사이에 형성되어 출력된 마이크로파를 이용하여 플라즈마를 형성하도록 플라즈마 반응된 가스를 공급하는 석영튜브, 웨이브가이드 내부의 열을 흡수하기 위하여 상기 석영 튜브와 인접하여 형성되는 열 냉각부인 냉각핀, 상기 더미로드에서 발생한 열을 냉각시키는 냉각라인, 웨이브 가이드 내부에서 반사되는 마이크로파와 플라즈마에 의해 발생된 열을 냉각시키기 위해 상기 더미로드와 인접하여 형성되는 냉각수단인 N₂냉각포트, 상기 자기 헤드에 걸리는 고전압과 마이크로파의 누설을 방지하기 위해 상기 자기헤드를 보호하고 있는 보호용 커버, 상기 자전관헤드의 안테나에서 출력되는 마이크로파의 위상을 조절하여 마이크로파의 효율을 높여 주는 역할을 하는 웨이브가이드 사이드 커버, 상기 자기 헤드가 일정온도 이상이 되면은 자기헤드의 동작을 정지시키도록 형성되어지는 열 센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 제1도를 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명하면, 도면에서 1은 DC전원, 2는 자기 헤드, 3은 커플러, 4는 튜너, 5는 냉각 핀, 6은 석영 튜브, 7은 웨이브가이드, 8은 더미로드, 9는 냉각 라인, 10은 N₂포트, 11은 헤드 커버, 12는 웨이브가이드 사이드 커버, 13은 열 센서를 각각 나타낸다.

본 발명은 DC전력을 발생하여 전력을 공급하는 DC전원(1)에서 고에너지 전력을 받아 자전관 헤드(2)에서 2.54GHz, 1400W의 최대 마이크로파를 출력하게 된다.

이렇게 상기 자전관 헤드(2)에서 출력된 마이크로파는 웨이브가이드(7)를 통해 전송되어 공급되어지는 가스를 통해 플라즈마를 형성하게 된다.

최대의 효율을 얻기 위하여는 임피던스 매칭을 이루게 되는데, 이는 상기 웨이브가이드(7) 중앙에 설치된 3개의 스터브 튜너(4)를 통해 튜너의 길이를 조절함으로써 마이크로파의 파장을 조절하게 되며, 이러한 최대의 효율을 성취하기 위하여 구성된 커플러(3)는 마이크로파의 진행방향에 대해 상기 스터브 튜너(4)앞에 설치되어 마이크로파의 순방향 진행과 반사되는 마이크로파의 파워를 검출하여 상기 자전관 헤드(2)에서 출력되는 마이크로파와 부하간의 매칭 상태를 알아 볼 수 있도록 검출 센서인 백금을 갖고 파워 센싱과 파워미터에 의한 반사 마이크로파의 모니터링을 하게 된다.

또한 본 발명은 출력된 마이크로파가 부하를 지나 반사 마이크로파가 되었을때 생기는 열을 모두 흡수하여 발산하도록 마이크로파의 진행부위의 일측단에 삼각뿔 기둥 모양의 더미로드(8)을 형성하게 되고, 형성된 마이크로파를 이용하여 플라즈마를 형성하도록 플라즈마 반응원 가스를 공급하는 석영튜브(6)를 상기 더미로드(8)와 스터브 튜너(4) 사이에 형성하게 된다.

그리고 본 발명은 반사되는 마이크로파와 플라즈마에 의한 열로 인하여 생기는 웨이브가이드 내부의 열을 흡수하기 위하여 상기 석영튜브(6)와 인접하여 형성되는 열 냉각부인 냉각핀(5)과, 상기 더미로드(8)에서 발생한 열을 냉각 시키는 냉각 라인(9), 웨이브가이드(7) 내부에서 반사되는 마이크로파와 플라즈마에 의해 발생된 열을 냉각 시키기 위해 사기 더미로드(8)와 인접하여 형성되는 냉각수단인 N₂냉각포트(10)를 가지게 되며, 상기 자기 헤드(2)에 걸리는 고전압과 마이크로파의 누설을 방지하기 위해 상기 자기헤드(2)을 보호하고 있는 보호용 커버(11)와, 상기 자전관 헤드(2)의 안테나에서 출력되는 마이크로파의 위상을 조절하여 반사되는 마이크로파를 줄여 주는 역할을 하는 웨이브가이드 사이드 커버(12)를 구비하게 된다.

끝으로, 본 발명은 상기 자전관 헤드(2)의 고전압에 의해 발생하는 열을 냉각시키고 과도하게 발생하는 열을 방지하기 위하여 일정온도 이상이 되면은 자기헤드(2)의 동작을 정지시키도록 상기 자기헤드(2)에 열센서(13)를 형성한다.

상기 본 발명의 마이크로파 발생 장치의 시스템을 구성에 따른 동작 상태를 살펴보면 다음과 같다.

고전압 전원이 상기 자기헤드(2)에 공급되면 자기헤드(2)의 내부에서 열전자 방출에 의한 마이크로파가 발생하여 웨이브가이드를 통해 플라즈마 석용튜브(6)에 도달하고 튜브내에서는 가스의 주입과 함께 플라즈마가 형성되어 웨이퍼가 놓이는 공정챔버로 다운 스트림(down stream)되어 웨이퍼를 가공하게 된다.

그런데, 출력된 마이크로파의 대부분은 플라즈마 형성에 기여하게 되지만, 일부는 플라즈마 석영튜브(6)를 지나 웨이브가이드의 가장자리에서 부딪혀 되돌아와 다시 플라즈마 석영튜브(6) 또는 자전관 헤드(2)까지 도달하게 되는데 이는 플라즈마 형성에 악영향을 미치며, 자기헤드(2)의 수명을 단축시키게 되기 때문에 본 발명에서 상기 더미로드(8)을 형성하여 이 곳에서 반사되는 마이크로파를 흡수하여 열로 발산하게 한 것이다.

또한 모니터링이 가능한 커플러(3)를 통해 마이크로파와 임피던스 매칭을 이루도록 상기 스터브 튜너(4)에 의해 웨이브가이드 내에서 튜너의 길이를 조절 가능하도록 하였다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 반사되는 마이크로파를 줄이게 됨으로써 자기헤드의 수명을 장기간 유지할 수 있고, 석영튜브를 둘러싸고 있는 O-링이 열화을 방지함으로써 챔버내의 불순물 입자를 제거하게 되어 플라즈마를 이용한 반도체 소자의 제작에 있어 소자의 신뢰도의 수율 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 마이크로웨이브 파워 발생 시스템에 있어서, DC 전압을 발생하여 전압을 공급하는 DC전원(1), 상기 DC전원(1)에 의해 공급되는 고에너지 전력을 받아 마이크로파를 출력하는 자전관 헤드(2), 상기 자전관 헤드(2)에서 발생한 마이크로파를 부하까지 전송하는 웨이브가이드(7), 튜너의 길이를 조절하여 마이크로파의 파장을 조절함으로써 효율적인 플라즈마 형성을 이루도록 상기 웨이브가이드(7) 중앙에 설치되어 임피던스매칭을 형성하는 스터브 튜너(4), 마이크로파의 진행 방향에 대해 상기 스터브 튜너(4) 앞에 설치되어 마이크로파의 순방향 진행과 반사되는 마이크로파의 위상차를 이용하여 상기 자전관 헤드(2)에서 출력되는 마이크로파와 부하간의 매칭 상태를 알아 볼 수 있도록 검출 센서인 백금을 갖고 전원 센싱과 파워 미터에 의한 반사 마이크로파의 모니터링을 할 수있도록 구성된 커플러(3), 출력된 마이크로파가 부하를 지나 반사 마이크로파가 되었을때 생기는 열을 모두 흡수하여 발산하도록 마이크로파의 진행부위의 일측단에 형성되는 더미로드(8), 상기 더미로드(8)와 스터브 튜너(4) 사이에 형성되어 출력된 마이크로파를 이용하여 플라즈마를 형성하도록 플라즈마 반응원가스를 공급하는 석영튜브(6), 반사되는 마이크로파와 플라즈마에 의한 열로 인하여 생기는 웨이브가이드 내부의 열을 흡수하기 위하여 상기 석영튜브(6)와 인접하여 형성되는 열 냉각부인 냉각핀(5), 상기 더미로드(8)에서 발생한 열을 냉각시키는 냉각 라인(9), 웨이브가이드(7) 내부에서 반사되는 마이크로파와 플라즈마에 의해 발생된 열을 냉각 시키기 위해 상기 더미로드(8)와 인접하여 형성되는 냉각수단인 N₂냉각포트(10), 상기 자전관 헤드(2)에 걸리는 고전압과 마이크로파의 누설을 방지하기 위해 상기 자기헤드(2)를 보호하고 있는 보호용 커버(11), 상기 자전관 헤드(2)의 안테나에서 출력되는 마이크로파의 위상을 조절하여 반사되는 마이크로파를 줄여 주는 역할을 하는 웨이브가이드 사이드 커버(12), 상기 자전관 헤드(2)의 고전압에 의해 발생하는 열을 냉각 시키고 과도하게 발생하는 열을 방지하기 위하여 일정온도 이상이 되면은 자기헤드(2)의 동작을 정지시키도록 상기 자기헤드(2)에 형성되어지는 열 센서(13)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 파워 발생 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 더미로드(8)은 삼각뿔 기둥형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 파워 발생 시스템.