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KR100777841B1 - Inductive coupled plasma reactor with improved vertical etching efficiency - Google Patents

Inductive coupled plasma reactor with improved vertical etching efficiency Download PDF

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KR100777841B1
KR100777841B1 KR1020060089372A KR20060089372A KR100777841B1 KR 100777841 B1 KR100777841 B1 KR 100777841B1 KR 1020060089372 A KR1020060089372 A KR 1020060089372A KR 20060089372 A KR20060089372 A KR 20060089372A KR 100777841 B1 KR100777841 B1 KR 100777841B1
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KR
South Korea
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vacuum chamber
antenna coil
power
coupled plasma
plasma reactor
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Application number
KR1020060089372A
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Inventor
최대규
Original Assignee
최대규
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    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • HELECTRICITY
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Abstract

An inductive coupled plasma reactor with improved vertical etching performance is provided to form vertical electric field in an inside of a chamber by using a vertical antennal coil and a magnetic core. A vacuum chamber(10) has a sidewall(14) including a dielectric material. An antenna coil(20) is installed vertically along the outside of the sidewall of the vacuum chamber in order to generate electric field which is induced vertically in the inside of the vacuum chamber. A magnetic core(22) is installed at the outside of the sidewall of the vacuum chamber in order to cover the antenna coil. The magnetic core is used for condensing inductive magnetic field generated by the antennal coil, and applying the inductive magnetic field to the inside of the vacuum chamber. An upper electrode(13) is positioned at a ceiling of the vacuum chamber. A lower electrode(16) is positioned at a lower part of the vacuum chamber facing the upper electrode.

Description

향상된 수직 식각 성능을 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기{INDUCTIVE COUPLED PLASMA REACTOR WITH IMPROVED VERTICAL ETCHING EFFICIENCY}INDUCTIVE COUPLED PLASMA REACTOR WITH IMPROVED VERTICAL ETCHING EFFICIENCY}

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.In order to more fully understand the drawings used in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 사이도이다.1 is a diagram of an inductively coupled plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 플라즈마 반응기의 수평 단면도이다.FIG. 2 is a horizontal sectional view of the plasma reactor of FIG. 1.

도 3은 도 1의 플라즈마 반응기의 수직 단면도이다.3 is a vertical sectional view of the plasma reactor of FIG. 1.

도 4 내지 도 6은 안테나 코일의 권선 구조를 보여주는 도면이다.4 to 6 are diagrams showing a winding structure of an antenna coil.

도 7 및 도 8은 분할된 전원 공급 구조의 변형예들을 보여주는 도면이다.7 and 8 illustrate modifications of the divided power supply structure.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: 진공 챔버 12: 가스 입구10: vacuum chamber 12: gas inlet

13: 상부 전극 14: 측벽13: upper electrode 14: side wall

16: 기판 지지대 18: 가스 분배판16: substrate support 18: gas distribution plate

20: 안테나 코일 22: 마그네틱 코어20: antenna coil 22: magnetic core

본 발명은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 진공 챔버의 측벽 외부를 따라서 수직으로 권선된 안테나 코일과 안테나 코일을 덮는 마그네틱 코어에 의해 유도 자기장을 보다 강하게 집속시켜서 에너지 전달 효율을 높게 함으로 향상된 수직 식각 성능을 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to an inductively coupled plasma reactor, and specifically, an antenna coil wound vertically along the outside of a sidewall of a vacuum chamber and a magnetic core covering the antenna coil to focus the induced magnetic field more strongly to improve energy transfer efficiency. An inductively coupled plasma reactor with vertical etching performance.

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.Plasma is a highly ionized gas containing the same number of positive ions and electrons. Plasma discharges are used for gas excitation to generate active gases containing ions, free radicals, atoms, molecules. The active gas is widely used in various fields and is typically used in a variety of semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, cleaning, ashing, and the like.

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.There are a number of plasma sources for generating plasma, and the representative examples are capacitive coupled plasma and inductive coupled plasma using radio frequency.

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 무선 주파수 전력의 한계성을 갖게 된다.Capacitively coupled plasma sources have the advantage of high process productivity compared to other plasma sources due to their high capacity for precise capacitive coupling and ion control. On the other hand, since the energy of the radio frequency power supply is almost exclusively connected to the plasma through capacitive coupling, the plasma ion density can only be increased or decreased by increasing or decreasing the capacitively coupled radio frequency power. However, increasing radio frequency power increases ion bombardment energy. As a result, in order to prevent damage due to ion bombardment, radio frequency power is limited.

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. 그럼으로 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.On the other hand, the inductively coupled plasma source can easily increase the ion density with the increase of the radio frequency power source, the ion bombardment is relatively low, it is known to be suitable for obtaining a high density plasma. Therefore, inductively coupled plasma sources are commonly used to obtain high density plasma. Inductively coupled plasma sources are typically developed using a radio frequency antenna (RF antenna) and a transformer (also called transformer coupled plasma).

무선 주파수 안테나는 나선형 타입 안테나(spiral type antenna) 또는 실린더 타입의 안테나(cylinder type antenna)가 일반적으로 사용된다. 무선 주파수 안테나는 플라즈마 반응기(plasma reactor)의 외부에 배치되며, 석영과 같은 유전체 위도우(dielectric window)를 통하여 플라즈마 반응기의 내부로 유도 기전력을 전달한다. 무선 주파수 안테나를 이용한 유도 결합 플라즈마는 고밀도의 플라즈마를 비교적 손쉽게 얻을 수 있으나, 안테나의 구조적 특징에 따라서 플라즈마 균일도가 영향을 받는다. 그럼으로 무선 주파수 안테나의 구조를 개선하여 균일한 고밀도의 플라즈마를 얻기 위해 노력하고 있다.As the radio frequency antenna, a spiral type antenna or a cylinder type antenna is generally used. The radio frequency antenna is disposed outside the plasma reactor and transmits induced electromotive force into the plasma reactor through a dielectric window such as quartz. Inductively coupled plasma using a radio frequency antenna can obtain a high density plasma relatively easily, but the plasma uniformity is affected by the structural characteristics of the antenna. Therefore, efforts have been made to improve the structure of the radio frequency antenna to obtain a uniform high density plasma.

그러나 지금까지 나선형 타입의 안테나 또는 실린더 타입의 안테나를 사용한 플라즈마 반응기는 기본적으로 유도되는 전기장이 기판에 수평적이기 때문에 피처리 기판에 대한 수직 식각 성능을 높이기 어렵다. 또한, 대면적의 플라즈마를 얻기 위하여 안테나의 구조를 넓게 하거나 안테나에 공급되는 전력을 높이는 것 또한 한계성을 갖는다.However, until now, a plasma reactor using a spiral type antenna or a cylinder type antenna has a difficulty in increasing vertical etching performance on a substrate to be processed because the induced electric field is basically horizontal to the substrate. In addition, it is also limited to widen the structure of the antenna or increase the power supplied to the antenna to obtain a large plasma.

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 그러면서 피처리 기판에 대한 수직 식각 능력이 우수한 플라즈마 소스 및 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다.In the recent semiconductor manufacturing industry, plasma processing technology has been further improved due to various factors such as ultra-miniaturization of semiconductor devices, the enlargement of silicon wafer substrates for manufacturing semiconductor circuits, the enlargement of glass substrates for manufacturing liquid crystal displays, and the emergence of new target materials. This is required. In particular, there is a need for a plasma source and plasma processing technology which has excellent processing ability for a large area of the workpiece and is excellent in vertical etching ability for the substrate to be processed.

따라서 본 발명은 대면적의 피처리 기판에 대한 균일한 플라즈마 처리가 가능하면서도 향상된 수직 식각 성능을 갖는 유도 결합 플라즈마 반응기를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an inductively coupled plasma reactor capable of uniform plasma processing on a large-area target substrate while having an improved vertical etching performance.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 유도 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는: 유전체 물질을 포함하는 측벽을 갖는 진공 챔버; 진공 챔버의 내부에 수직으로 유도되는 전기장을 발생하도록 진공 챔버의 측벽의 외부를 따라서 수직으로 설치되는 안테나 코일; 및 안테나 코일을 덮도록 진공 챔버의 측벽의 외부로 설치되어 안테나 코일에 의해 발생되는 유도 자기장을 집속시켜 진공 챔버의 내부로 입사되게 하는 마그네틱 코어를 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to an inductively coupled plasma reactor. An inductively coupled plasma reactor of the present invention comprises: a vacuum chamber having sidewalls comprising a dielectric material; An antenna coil installed vertically along the outside of the sidewall of the vacuum chamber to generate an electric field induced vertically inside the vacuum chamber; And a magnetic core installed outside the sidewall of the vacuum chamber to cover the antenna coil to focus the induced magnetic field generated by the antenna coil to be incident into the vacuum chamber.

일 실시예에 있어서, 진공 챔버의 천정으로 구성되는 상부전극과 상부 전극 에 대향되어 진공 챔버의 하부에 설치되며 피처리 기판이 놓이는 하부전극을 포함한다.In one embodiment, the upper electrode comprising a ceiling of the vacuum chamber and the lower electrode is disposed opposite the upper electrode and the lower electrode on which the substrate to be processed is placed.

일 실시예에 있어서, 진공 챔버 천정에 구성되는 가스 입구; 및 진공 챔버의 상부에 가로질러 설치되어 가스 입구를 통해서 입력되는 공정 가스를 고르게 분산시켜 피처리 기판으로 분사되게 하는 하나 이상의 가스 분배판을 포함한다.In one embodiment, a gas inlet configured on a vacuum chamber ceiling; And at least one gas distribution plate installed across the top of the vacuum chamber to evenly distribute the process gas input through the gas inlet to be sprayed onto the substrate to be processed.

일 실시예에 있어서, 상부 전극으로 제1 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 안테나 코일로 제2 전원을 공급하는 제2 전원 공급원; 하부 전극으로 바이어스 전원을 공급하는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원을 포함한다.In one embodiment, a first power supply for supplying a first power source to the upper electrode; A second power supply for supplying a second power source to the antenna coil; One or more bias power supplies for supplying bias power to the bottom electrode.

일 실시예에 있어서, 상부 전극과 안테나 코일로 제1 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 제1 전원 공급원으로부터 제공되는 제1 전원을 상부 전극과 안테나 코일로 분리 공급하는 전원 분할 공급부; 하부 전극으로 바이어스 전원을 공급하는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원을 포함한다.In one embodiment, a first power supply for supplying a first power source to the upper electrode and the antenna coil; A power split supply configured to separately supply the first power provided from the first power supply to the upper electrode and the antenna coil; One or more bias power supplies for supplying bias power to the bottom electrode.

일 실시예에 있어서, 상부 전극으로 제1 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 안테나 코일과 하부 전극으로 제2 전원을 공급하는 제2 전원 공급원; 제2 전원 공급원으로부터 제공되는 제2 전원을 안테나 코일과 하부 전극으로 분리 공급하는 전원 분할 공급부; 하부 전극으로 바이어스 전원을 공급하는 바이어스 전원 공급원을 포함한다.In one embodiment, a first power supply for supplying a first power source to the upper electrode; A second power supply for supplying a second power source to the antenna coil and the lower electrode; A power split supply configured to separately supply the second power provided from the second power source to the antenna coil and the lower electrode; And a bias power supply for supplying bias power to the bottom electrode.

일 실시예에 있어서, 상기 안테나 코일은 진공 챔버의 측벽 외부를 따라서 수직 되게 지그재그로 권선되되 한 번 이상 권선된다.In one embodiment, the antenna coil is wound zigzag vertically along the outside of the sidewall of the vacuum chamber but at least once.

일 실시예에 있어서, 안테나 코일을 따라서 설치되는 냉각수 공급 채널을 포 함한다.In one embodiment, a cooling water supply channel is installed along the antenna coil.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 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 과장되어진 것이다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the embodiments of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description. In understanding the drawings, it should be noted that like parts are intended to be represented by the same reference numerals as much as possible. And detailed description of known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention is omitted.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating a preferred embodiment of the present invention, the inductively coupled plasma reactor of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기의 사이도이고, 도 2는 도 1의 플라즈마 반응기의 수평 단면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 플라즈마 반응기의 수직 단면도이다.1 is a diagram illustrating an inductively coupled plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view of the plasma reactor of FIG. 1. 3 is a vertical cross-sectional view of the plasma reactor of FIG.

도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 반응기는 진공 챔버(10)와 진공 챔버(10)의 측벽(14)의 외부를 따라서 수직으로 설치되는 안테나 코일(20) 그리고 안테나 코일(20)을 덮도록 진공 챔버(10)의 측벽(14) 의 외부로 설치되는 마그네틱 코어(22)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, an inductively coupled plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention includes an antenna coil 20 and an antenna installed vertically along the outside of the sidewall 14 of the vacuum chamber 10 and the vacuum chamber 10. It is configured to include a magnetic core 22 installed to the outside of the side wall 14 of the vacuum chamber 10 to cover the coil 20.

진공 챔버(10)의 측벽(14)은 유전체 물질을 포함하는데 예를 들어, 진공 챔버(10)의 측벽(14)을 전체적으로 유전체관으로 구성할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 안테나 코일(20)에 의해서 발생되는 정전 결합에 의해 진공 챔버의 내측벽이 손상되는 것을 방지하기 위하여 페러데이 쉴드와 같은 보호막을 설치할 수 있을 것이다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 안테나 코일(20)따라서 냉각수 공급 채널을 구성된다. 냉각수 공급 채널은 안테나 코일(20)을 감쌓도록 튜브 형상을 갖고 안테나 코일(20)을 따라서 설치될 수 있다.The side wall 14 of the vacuum chamber 10 includes a dielectric material. For example, the side wall 14 of the vacuum chamber 10 may be entirely composed of a dielectric tube. Although not shown in the drawings, a protective film such as a Faraday shield may be installed to prevent the inner wall of the vacuum chamber from being damaged by the electrostatic coupling generated by the antenna coil 20. Although not shown in detail in the drawing, the antenna coil 20 is configured according to the cooling water supply channel. The cooling water supply channel may have a tube shape to surround the antenna coil 20 and may be installed along the antenna coil 20.

마그네틱 코어(22)는 안테나 코일(20)을 덮도록 진공 챔버(10)의 측벽(14)의 외부로 설치되어 안테나 코일에 의해 발생되는 유도 자기장(26)을 집속시켜 진공 챔버의 내부로 입사되게 한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나 코일(20)에 의해서 유도되는 전기장(24)은 진공 챔버(10)의 내부에 수직으로 형성된다. 그럼으로 진공 챔버(10)의 내측 하부에 설치된 기판 지지대(16)에 놓인 피처리 기판(W)에 대한 수직 식각 성능이 향상된다.The magnetic core 22 is installed outside the side wall 14 of the vacuum chamber 10 to cover the antenna coil 20 to focus the induced magnetic field 26 generated by the antenna coil to be incident into the vacuum chamber. do. As shown in FIGS. 2 and 3, the electric field 24 induced by the antenna coil 20 is formed perpendicular to the interior of the vacuum chamber 10. As a result, the vertical etching performance of the substrate W to be placed on the substrate support 16 provided on the inner lower side of the vacuum chamber 10 is improved.

도 3을 참조하여, 진공 챔버(10)의 천정으로 구성되는 상부전극(13)과 상부 전극(13)에 대향되어 설치되는 기판 지지대(16)는 하부 전극(16)을 구성한다. 진공 챔버(10) 천정에 중심부에는 가스 입구(12)가 구성되며, 진공 챔버(10)의 하부에는 가스 출구(15)가 구성된다. 진공 챔버(10)의 상부를 가로질러 하나 이상의 가스 분배판(18)이 설치되어 가스 입구(12)를 통해서 입력되는 공정 가스가 고르게 분산되어 피처리 기판(W)으로 분사된다.Referring to FIG. 3, the upper electrode 13 formed of the ceiling of the vacuum chamber 10 and the substrate support 16 provided to face the upper electrode 13 constitute the lower electrode 16. A gas inlet 12 is formed at the center of the ceiling of the vacuum chamber 10, and a gas outlet 15 is formed at the bottom of the vacuum chamber 10. One or more gas distribution plates 18 are installed across the upper portion of the vacuum chamber 10 so that the process gas input through the gas inlet 12 is evenly distributed and sprayed onto the processing target substrate W.

상부 전극(13)으로는 제1 전원 공급원(30)으로부터 제1 주파수의 제1 전원이공급된다. 임피던스 매칭을 위해 제1 전원은 임피던스 정합기(31)를 통하여 공급될 수 있다. 안테나 코일(20)로는 제2 전원 공급원(32)으로부터 제2 주파수의 제2 전원이 공급된다. 임피던스 매칭을 위해 제2 전원은 임피던스 정합기(33)를 통하여 공급될 수 있다. 여기서 제1 주파수와 제2 주파수는 서로 다른 주파수 이거나 또는 동일한 주파수를 사용할 수 있다. 하부 전극(16)으로는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원(34, 35)으로부터 바이어스 전원이 공급된다. 임피던스 매칭을 위해 바이어스 전원은 임피던스 정합기(36)를 통하여 공급될 수 있다. 두 개의 바이어스 전원(34, 35)으로부터 바이어스 전원이 공급되는 경우 각각의 바이어스 전원은 서로 다른 주파수를 갖는다.The first electrode of the first frequency is supplied to the upper electrode 13 from the first power source 30. The first power source may be supplied through the impedance matcher 31 for impedance matching. The antenna coil 20 is supplied with a second power source of a second frequency from the second power source 32. The second power source may be supplied through the impedance matcher 33 for impedance matching. Here, the first frequency and the second frequency may be different frequencies or may use the same frequency. The lower electrode 16 is supplied with bias power from one or more bias power sources 34 and 35. A bias power source can be supplied through the impedance matcher 36 for impedance matching. When bias power is supplied from two bias power sources 34 and 35, each bias power source has a different frequency.

상부 전극(13)과 하부 전극(16)에 의해 발생되는 수직된 전기장에 의해 진공 챔버(10)의 내부에는 전체적으로 균일한 플라즈마 발생이 이루어짐으로서 대면적의 피처리 기판에 대한 균일한 플라즈마 처리가 가능하다. 이와 더불어 진공 챔버(10)의 측벽(14)의 외측을 따라서 수직되게 설치되는 안테나 코일(20)과 마그네틱 코어(22)에 의해서 진공 챔버(10)의 내부에 수직된 전기장(24)이 형성됨으로서 피처리 기판(W)에 대한 향상된 수직 식각 성능을 얻을 수 있다.A uniform plasma is generated inside the vacuum chamber 10 by the vertical electric field generated by the upper electrode 13 and the lower electrode 16, thereby enabling uniform plasma treatment on a large-area target substrate. Do. In addition, a vertical electric field 24 is formed inside the vacuum chamber 10 by the antenna coil 20 and the magnetic core 22 installed vertically along the outer side of the side wall 14 of the vacuum chamber 10. Improved vertical etching performance with respect to the substrate W can be obtained.

도 4 내지 도 6은 안테나 코일의 권선 구조를 보여주는 도면이다.4 to 6 are diagrams showing a winding structure of an antenna coil.

도 4를 참조하여, 기본적으로 안테나 코일(20)은 전체적으로 진공 챔버(10)의 측벽(14) 외부를 지그재그 형태로 수직되게 일 회 권선된다. 그러나 도 5에 도시된 바와 같이, 왕복하여 권선될 수 있으며 또는 도 6에 도시된 바와 같이 수회 왕복하여 권선될 수도 있다. 안테나 코일(20)의 권선 회수는 진공 챔버의 사이즈와 공정 특성을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.Referring to FIG. 4, the antenna coil 20 is basically wound once vertically in a zigzag form on the outside of the side wall 14 of the vacuum chamber 10 as a whole. However, as shown in FIG. 5, it may be wound back and forth or may be wound back and forth several times as shown in FIG. 6. The number of turns of the antenna coil 20 may be appropriately selected in consideration of the size and process characteristics of the vacuum chamber.

도 7 및 도 8은 분할된 전원 공급 구조의 변형예들을 보여주는 도면이다.7 and 8 illustrate modifications of the divided power supply structure.

도 7을 참조하여, 상부 전극(13)과 안테나 코일(20)은 제1 전원 공급원(30)으로부터 공통적으로 제1 전원을 공급 받을 수 있다. 이를 위해서 전원 분할 공급부(37)가 구비된다. 전원 분할 공급부(37)는 제1 전원 공급원(30)으로부터 제공되는 제1 전원을 상부 전극(13)과 안테나 코일(20)로 분리 공급한다. 전원 분할 공급부(37)는 다양한 회로 구성에 의해 구성될 수 있다. 예를 들어 일차측이 제1 전원 공급원(30)과 안테나 코일(20)로 연결되고, 이차측이 상부 전극(13)과 접지로 연결되도록 트랜스포머를 사용하여 구성할 수 있다. 또는 전압 분할 커페시터를 사용하여 구성할 수 있다. 하부 전극(16)의 바이어스 전원 공급 구조는 도 3에 도시된 바와 동일하게 구성할 수 있다.Referring to FIG. 7, the upper electrode 13 and the antenna coil 20 may be commonly supplied with the first power from the first power supply 30. To this end, the power split supply unit 37 is provided. The power split supply unit 37 separately supplies the first power provided from the first power source 30 to the upper electrode 13 and the antenna coil 20. The power split supply 37 may be configured by various circuit configurations. For example, the transformer may be configured such that the primary side is connected to the first power source 30 and the antenna coil 20, and the secondary side is connected to the upper electrode 13 to ground. Alternatively, a voltage division capacitor can be used. The bias power supply structure of the lower electrode 16 can be configured in the same manner as shown in FIG.

도 8을 참조하여, 안테나 코일(20)과 하부 전극(16)은 제2 전원 공급원(32)에 의해 공통적으로 제1 전원을 공급 받을 수 있다. 이를 위해서 도 7에서 예를 들은 바와 같이, 전원 분할 공급부(37)가 제2 전원 공급원(32)으로부터 제공되는 제2 전원을 안테나 코일(20)과 하부 전극(16)로 분리 공급한다.Referring to FIG. 8, the antenna coil 20 and the lower electrode 16 may be commonly supplied with the first power by the second power supply 32. To this end, as illustrated in FIG. 7, the power split supplier 37 separately supplies the second power provided from the second power supply 32 to the antenna coil 20 and the lower electrode 16.

이와 같이, 전원 분할에 의해 전원을 공급하는 경우 전원 공급원의 개수를 감소할 수 있어서 전체적으로 장비 구성 비용을 절감할 수 있다.As such, when the power is supplied by power division, the number of power supply sources can be reduced, thereby reducing the overall equipment configuration cost.

이상에서 설명된 본 발명의 유도 결합 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. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments of the inductively coupled plasma reactor of the present invention described above are merely illustrative, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications and equivalent other embodiments. You will know. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the specific forms mentioned in the above description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims, and the present invention is intended to cover all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. It should be understood to include.

상술한 바와 같은 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기에 의하면, 상부 전극과 하부 전극에 의해 발생되는 수직된 전기장에 의해 전체적으로 균일한 플라즈마 발생이 이루어짐으로서 대면적의 피처리 기판에 대한 균일한 플라즈마 처리가 가능하며, 이와 더불어 진공 챔버의 측벽 외부를 따라서 수직되게 설치되는 안테나 코일과 마그네틱 코어에 의해서 진공 챔버의 내부에 수직된 전기장이 형성됨으로서 피처리 기판에 대한 향상된 수직 식각 성능을 얻을 수 있다.According to the inductively coupled plasma reactor of the present invention as described above, evenly generated plasma is generated by the vertical electric field generated by the upper electrode and the lower electrode, which enables uniform plasma treatment on a large-area target substrate. In addition, an electric field perpendicular to the inside of the vacuum chamber is formed by the antenna coil and the magnetic core installed vertically along the outside of the sidewall of the vacuum chamber, thereby obtaining an improved vertical etching performance of the substrate.

Claims (8)

유전체 물질을 포함하는 측벽을 갖는 진공 챔버;A vacuum chamber having sidewalls comprising a dielectric material; 진공 챔버의 내부에 수직으로 유도되는 전기장을 발생하도록 진공 챔버의 측벽의 외부를 따라서 수직으로 설치되는 안테나 코일; 및An antenna coil installed vertically along the outside of the sidewall of the vacuum chamber to generate an electric field induced vertically inside the vacuum chamber; And 안테나 코일을 덮도록 진공 챔버의 측벽의 외부로 설치되어 안테나 코일에 의해 발생되는 유도 자기장을 집속시켜 진공 챔버의 내부로 입사되게 하는 마그네틱 코어를 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.An inductively coupled plasma reactor including a magnetic core installed outside the sidewall of the vacuum chamber to cover the antenna coil and focusing the induced magnetic field generated by the antenna coil to be incident into the vacuum chamber. 제1항에 있어서, 진공 챔버의 천정으로 구성되는 상부전극과 상부 전극에 대향되어 진공 챔버의 하부에 설치되며 피처리 기판이 놓이는 하부전극을 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, further comprising an upper electrode configured as a ceiling of the vacuum chamber and a lower electrode disposed below the vacuum chamber opposite to the upper electrode and on which the substrate to be processed is placed. 제1항에 있어서, 진공 챔버 천정에 구성되는 가스 입구; 및The gas inlet of claim 1, further comprising: a gas inlet configured on the vacuum chamber ceiling; And 진공 챔버의 상부에 가로질러 설치되어 가스 입구를 통해서 입력되는 공정 가스를 고르게 분산시켜 피처리 기판으로 분사되게 하는 하나 이상의 가스 분배판을 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.An inductively coupled plasma reactor comprising one or more gas distribution plates installed across the top of the vacuum chamber to evenly distribute the process gas input through the gas inlet to be sprayed onto the substrate to be processed. 제2항에 있어서, 상부 전극으로 제1 전원을 공급하는 제1 전원 공급원;3. The power supply of claim 2, further comprising: a first power source for supplying a first power source to the upper electrode; 안테나 코일로 제2 전원을 공급하는 제2 전원 공급원;A second power supply for supplying a second power source to the antenna coil; 하부 전극으로 바이어스 전원을 공급하는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원을 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.An inductively coupled plasma reactor comprising one or more bias power sources for supplying bias power to the bottom electrode. 제2항에 있어서, 상부 전극과 안테나 코일로 제1 전원을 공급하는 제1 전원 공급원;3. The apparatus of claim 2, further comprising: a first power supply source for supplying a first power source to the upper electrode and the antenna coil; 제1 전원 공급원으로부터 제공되는 제1 전원을 상부 전극과 안테나 코일로 분리 공급하는 전원 분할 공급부;A power split supply configured to separately supply the first power provided from the first power supply to the upper electrode and the antenna coil; 하부 전극으로 바이어스 전원을 공급하는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원을 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.An inductively coupled plasma reactor comprising one or more bias power sources for supplying bias power to the bottom electrode. 제2항에 있어서, 상부 전극으로 제1 전원을 공급하는 제1 전원 공급원;3. The power supply of claim 2, further comprising: a first power source for supplying a first power source to the upper electrode; 안테나 코일과 하부 전극으로 제2 전원을 공급하는 제2 전원 공급원;A second power supply for supplying a second power source to the antenna coil and the lower electrode; 제2 전원 공급원으로부터 제공되는 제2 전원을 안테나 코일과 하부 전극으로 분리 공급하는 전원 분할 공급부;A power split supply configured to separately supply the second power provided from the second power source to the antenna coil and the lower electrode; 하부 전극으로 바이어스 전원을 공급하는 바이어스 전원 공급원을 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.An inductively coupled plasma reactor comprising a bias power source for supplying bias power to the bottom electrode. 제1항에 있어서, 상기 안테나 코일은 진공 챔버의 측벽 외부를 따라서 수직 되게 지그재그로 권선되되 한 번 이상 권선되는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, wherein the antenna coil is wound zigzag vertically along the outside of the sidewall of the vacuum chamber and at least once. 제1항에 있어서, 안테나 코일을 따라서 설치되는 냉각수 공급 채널을 포함하는 유도 결합 플라즈마 반응기.The inductively coupled plasma reactor of claim 1, further comprising a cooling water supply channel installed along the antenna coil.
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