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KR100731994B1 - Plasma treatment chamber with embedded outer ferrite core - Google Patents

Plasma treatment chamber with embedded outer ferrite core Download PDF

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KR100731994B1
KR100731994B1 KR1020060017479A KR20060017479A KR100731994B1 KR 100731994 B1 KR100731994 B1 KR 100731994B1 KR 1020060017479 A KR1020060017479 A KR 1020060017479A KR 20060017479 A KR20060017479 A KR 20060017479A KR 100731994 B1 KR100731994 B1 KR 100731994B1
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South Korea
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plasma processing
processing chamber
susceptor
plasma
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위순임
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주식회사 뉴파워 프라즈마
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Abstract

A plasma process chamber having a buried external ferrite core is provided to uniformly form high density plasma on a hollow region of the plasma chamber by burying plural external ferrite cores in a core burying unit to uniformly transmit induced electromotive force to a hollow region of a chamber housing. A susceptor(18) where a target substrate(16) is placed is formed in a hollow chamber housing(11). Plural core burying units(20a,20b) are formed on an upper portion of the chamber housing to be opposite to the susceptor. Plural ferrite cores(30) are buried in the core burying units. The ferrite cores are wound with inductive coils(32) to transmit induced electromotive force for forming plasma to a hollow region of the chamber housing. A first power supplying source(40) supplies AC power of a first frequency.

Description

매설된 외부 페라이트 코어를 구비하는 플라즈마 처리 챔버{PLASMA PROCESS CHAMBER HAVING BURIED EXTERNAL FERRITE CORE}Plasma treatment chamber with embedded external ferrite core {PLASMA PROCESS CHAMBER HAVING BURIED EXTERNAL FERRITE CORE}

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 플라즈마 처리 챔버를 개략적으로 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a plasma processing chamber according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 플라즈마 처리 챔버의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the plasma processing chamber of FIG. 1.

도 3은 플라즈마 처리 챔버의 내측 상부에 가스 분배판을 설치한 예를 보여주는 도면이다.3 is a diagram illustrating an example in which a gas distribution plate is installed on an inner upper portion of a plasma processing chamber.

도 4는 이중 바이어스 전원을 구비한 플라즈마 처리 챔버의 예를 보여주는 도면이다.4 shows an example of a plasma processing chamber with a dual bias power source.

도 5는 네 개의 외부 페라이트 코어가 매설된 플라즈마 처리 챔버의 개략적으로 보여주는 사시도이다.5 is a schematic perspective view of a plasma processing chamber in which four outer ferrite cores are embedded.

도 6은 도 5의 플라즈마 처리 챔버의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of the plasma processing chamber of FIG. 5.

도 7은 하나의 외부 페라이트 코어가 매설된 플라즈마 처리 챔버의 개략적인 사시도이다.7 is a schematic perspective view of a plasma processing chamber in which one external ferrite core is embedded.

도 8은 도 7의 플라즈마 처리 챔버의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of the plasma processing chamber of FIG. 7.

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

10: 플라즈마 처리 챔버 11: 챔버 하우징10: plasma processing chamber 11: chamber housing

12: 챔버 상부 14: 제1 가스 입구12 chamber top 14 first gas inlet

15: 중공 영역 20a~20d: 코어 매설부15: hollow area 20a-20d: core buried part

30: 페라이트 코어 32: 유도 코일30: ferrite core 32: induction coil

본 발명은 반도체 기판 처리를 위한 플라즈마 소오스에 관한 것으로, 구체적으로는 플라즈마 처리 챔버의 상부에 매설되는 외부 페라이트 코어를 갖는 플라즈마 처리 챔버에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma source for processing a semiconductor substrate, and more particularly, to a plasma processing chamber having an external ferrite core embedded in an upper portion of the plasma processing chamber.

반도체 소자의 초미세화와 기판 사이즈의 증가 그리고 새로운 처리 대상 물질 등장 등의 여러 요인으로 인하여 반도체 제조 공정에서는 더욱 향상된 기판 처리 기술이 요구되고 있다. 특히, 플라즈마를 이용한 반도체 제조 공정으로 건식 에칭 공정 분야나 물리적/화학적 기상 증착 분야에서는 이러한 기술적 요구에 대응하여 자기장을 이용하여 고밀도의 플라즈마를 균일하게 얻을 수 있는 플라즈마 소오스에 대한 기술 개발이 이루어지고 있다.Due to various factors such as ultra miniaturization of semiconductor devices, an increase in substrate size, and the emergence of new materials to be treated, further improvements in substrate processing technologies are required in the semiconductor manufacturing process. Particularly, in the field of dry etching process or physical / chemical vapor deposition as a semiconductor manufacturing process using plasma, technology development for a plasma source capable of uniformly obtaining high density plasma using a magnetic field has been made in response to such technical requirements. .

일반적으로 플라즈마 반응관의 압력을 낮추면 이온의 평균자유거리가 늘어나 웨이퍼에 충돌하는 이온의 에너지가 증가하고 이온들의 간의 산란현상도 줄어들기 때문에 이방성 에칭에 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나 압력이 낮아지면 전자 들 역시 평균자유거리가 늘어나 중성원자들과의 충돌이 감소함으로 플라즈마 상태를 유지하기가 어려워진다. 그럼으로 낮은 압력에서도 플라즈마를 유지할 수 있도록 자기장을 이용하여 전자들의 이동 거리를 증가시켜 중성원자들과의 충돌 빈도를 높여 낮은 압력에서도 플라즈마가 유지될 수 있는 기술이 제안되고 있다.In general, lowering the pressure of the plasma reaction tube increases the average free distance of ions, which increases the energy of ions colliding with the wafer and reduces scattering between the ions, which is known to be advantageous for anisotropic etching. However, when the pressure is lowered, the electrons also increase the average free distance, which reduces the collision with neutral atoms, making it difficult to maintain the plasma state. Therefore, a technique has been proposed to maintain the plasma at low pressure by increasing the frequency of collision with the neutral atoms by increasing the moving distance of electrons by using the magnetic field to maintain the plasma at low pressure.

또한, 기판 사이즈의 증가에 따라 기판이 처리되는 플라즈마 반응 챔버의 사이즈도 증가되는데 이러한 경우 플라즈마 반응 챔버의 내부에 균일하게 플라즈마가 분포하기 어렵다. 그럼으로 자기장을 이용하여 플라즈마 반응 챔버의 내부에서 균일한 플라즈마 밀도가 유지될 수 있도록 하는 기술들이 제안되고 있다.In addition, as the substrate size increases, the size of the plasma reaction chamber in which the substrate is processed also increases, in which case it is difficult to uniformly distribute the plasma inside the plasma reaction chamber. Therefore, techniques for using a magnetic field to maintain a uniform plasma density inside the plasma reaction chamber have been proposed.

플라즈마 반응 챔버의 내부에 균일한 플라즈마가 형성되도록 하기 위하여 영구 자석을 이용한 기술들이 제안되고 있다. 예를 들어, 영구 자석을 반응관 상부에 장착하거나, 상부에서 회전 시키는 등의 기술들이 제안되어 있다. 또는 기판을 회전 시켜서 비교적 균일한 기판 처리가 될 수 있도록 하고도 있다.Techniques using permanent magnets have been proposed to form a uniform plasma inside the plasma reaction chamber. For example, techniques have been proposed, such as mounting a permanent magnet on top of a reaction tube, or rotating on top. Alternatively, the substrate may be rotated to allow a relatively uniform substrate treatment.

영구 자석을 이용한 경우에는 크기가 작고 장착이 간단하며 별도로 외부에서 전원을 공급하지 않아도 되기 때문에 비교적 간단히 균일도를 향상 시킬 수는 있다. 그러나 자기장의 균일도가 좋지 않으며 자기장의 세기도 제어가 불가능하다. 기판을 회전하거나 영구 자석을 회전하는 경우에는 회전 구조물을 구성하기 위한 부담이 있다.In the case of using permanent magnets, the uniformity can be improved relatively simply because they are small in size, simple to install, and do not require external power supply. However, the uniformity of the magnetic field is not good and the strength of the magnetic field is not controllable. When rotating a substrate or rotating a permanent magnet, there exists a burden for constructing a rotating structure.

따라서 본 발명은 플라즈마 반응 챔버 내부에 고밀도의 플라즈마를 보다 균일하게 발생 유지할 수 있도록 반응 챔버의 내부에 환형 플라즈마를 형성하기 위한 페라이트 코어 조립체를 구비한 자기 강화된 플라즈마 소오스를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a self-reinforced plasma source having a ferrite core assembly for forming an annular plasma in the reaction chamber to more uniformly generate and maintain a high density plasma in the plasma reaction chamber.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 매설된 외부 페라이트 코어를 구비하는 플라즈마 처리 챔버에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 처리 챔버는: 피처리 기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 중공의 챔버 하우징; 서셉터에 대향하여 챔버 하우징의 상부에 형성된 다수의 코어 매설부; 다수의 코어 매설부에 매설되며, 각기 유도 코일이 권선되어 챔버 하우징의 중공 영역으로 플라즈마 형성을 위한 유도 기전력을 전달하는 다수의 페라이트 코어; 및 유도 코일로 제1 주파수의 교류 전원을 공급하는 제1 전원 공급원을 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a plasma processing chamber having an embedded external ferrite core. The plasma processing chamber of the present invention comprises: a hollow chamber housing provided therein with a susceptor on which a substrate to be processed is placed; A plurality of core buried portions formed in an upper portion of the chamber housing opposite the susceptor; A plurality of ferrite cores embedded in a plurality of core embedding parts, each of which induction coils are wound to transfer induced electromotive force for plasma formation to the hollow region of the chamber housing; And a first power supply source for supplying AC power at a first frequency to the induction coil.

바람직하게, 페라이트 코어는 봉 형상을 갖고, 코어 매설부는 봉 형상의 페라이트 코어가 매설될 수 있는 볼륨의 매설 영역을 갖는다.Preferably, the ferrite core has a rod shape, and the core embedding portion has a volume embedding area in which rod-shaped ferrite cores can be embedded.

바람직하게, 페라이트 코어가 매설된 다수의 코어 매설부는 챔버 하우징의 상부에 병렬 배열 구조, 방사형 배열 구조, 또는 매트릭스형 배열 구조 중 하나 이상의 구조로 배치된다.Preferably, the plurality of core embedding portions in which the ferrite core is embedded is arranged in at least one of a parallel arrangement structure, a radial arrangement structure, or a matrix arrangement structure on top of the chamber housing.

바람직하게, 다수의 코어 매설부 사이에 형성되는 제1 가스 입구를 포함한다.Preferably, it comprises a first gas inlet formed between the plurality of core buried parts.

바람직하게, 코어 매설부 사이로 설치된 가스 분배판을 포함한다.Preferably, the gas distribution plate is provided between the core embedding parts.

바람직하게, 코어 매설부에 구비되는 가스 공급로와 가스 공급로에 형성되어 챔버 하우징의 내부로 개구된 제2 가스 입구를 포함한다.Preferably, it includes a gas supply passage provided in the core buried portion and a second gas inlet formed in the gas supply passage and opened into the chamber housing.

바람직하게, 제1 가스 입구는 제1 공정 가스가 입력되고 제2 가스 입구는 제1 공정 가스와 다른 제2 공정 가스가 입력된다.Preferably, the first gas inlet is inputted with a first process gas and the second gas inlet is inputted with a second process gas different from the first process gas.

바람직하게, 코어 매설부는 냉각수 공급 채널을 포함한다.Preferably, the core embedding portion comprises a cooling water supply channel.

바람직하게, 코어 매설부는 절연 부재로 구성된다.Preferably, the core embedding portion is composed of an insulating member.

바람직하게, 코어 매설부는 절연 부재로 구성되며, 서셉터에 대향된 저면으로 접지된 전극을 포함한다.Preferably, the core embedding portion is composed of an insulating member and includes an electrode grounded to the bottom face opposite to the susceptor.

바람직하게, 다수의 페라이트 코어에 권선된 유도 코일들은 제1 전원 공급원에 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬의 혼합 방식 중 어느 하나의 방식으로 전기적인 연결이 이루어진다.Preferably, the induction coils wound around the plurality of ferrite cores are electrically connected to the first power source in any one of series, parallel, or a combination of series and parallel.

바람직하게, 서셉터는 단일 바이어스 구조로서, 제2 주파수의 교류 전원을 제1 바이어스 전원으로 공급하는 제2 전원 공급원을 포함한다.Preferably, the susceptor has a single bias structure and includes a second power supply for supplying AC power at a second frequency to the first bias power.

바람직하게, 서셉터는 이중 바이어스 구조로서, 제2 주파수의 제1 바이어스 전원을 공급하는 제2 전원 공급원과, 제2 주파수와 다른 주파수의 제3 주파수의 제2 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원을 포함한다.Preferably, the susceptor has a dual bias structure, and has a second power supply for supplying a first bias power at a second frequency, and a third power supply for supplying a second bias power at a third frequency at a frequency different from the second frequency. It includes.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 플라즈마 처리 챔버는: 피처리 기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 중공의 챔버 하우징; 서셉터에 대향하여 챔버 하우징의 상부에 형성된 하나의 코어 매설부; 코어 매설부에 매설되며, 유도 코일이 권선되어 챔버 하우징의 중공 영역으로 플라즈마 형성을 위한 유도 기전력을 전달하는 하나 이상의 페라이트 코어; 및 유도 코일로 제1 주파수의 교류 전원을 공급하는 제1 전원 공급원을 포함한다.According to another feature of the invention, the plasma processing chamber comprises: a hollow chamber housing having a susceptor on which a substrate to be processed is disposed; A core buried portion formed in an upper portion of the chamber housing opposite the susceptor; One or more ferrite cores embedded in the core embedding portion, the induction coil being wound to transfer induced electromotive force for plasma formation to the hollow region of the chamber housing; And a first power supply source for supplying AC power at a first frequency to the induction coil.

바람직하게, 코어 매설부에 구비되는 가스 입구 및 코어 매설부의 하부로 설치된 가스 분배판을 포함한다.Preferably, the gas inlet provided in the core embedding portion and the gas distribution plate provided below the core embedding portion.

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. 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. 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 매설된 외부 페라이트 코어를 구비하는 플라즈마 처리 챔버를 상세히 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which a plasma processing chamber having embedded external ferrite cores of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 챔버를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 플라즈마 처리 챔버의 단면도이다.1 is a perspective view schematically showing a plasma processing chamber according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the plasma processing chamber of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하여, 플라즈마 처리 챔버(10)는 중공의 챔버 하우징(11) 내부에 피처리 기판(16)이 놓이는 서셉터(18)가 구비된다. 챔버 하우징(11)의 상부(12)에는 기판(16)에 대향하여 둘 이상의 코어 매설부(20a, 20b)가 구비된다. 페라이트 코어(30)가 매설된 둘 이상의 코어 매설부(20a, 20b)는 챔버 하우징(11)의 상부(12)에 병렬로 배열된다. 코어 매설부(20a, 20b)에는 유도 코일(32)이 권선된 페라이트 코어(30)가 각각 매설된다.1 and 2, the plasma processing chamber 10 includes a susceptor 18 on which a substrate 16 to be processed is placed in a hollow chamber housing 11. The upper portion 12 of the chamber housing 11 is provided with two or more core buried portions 20a and 20b facing the substrate 16. Two or more core embedding portions 20a and 20b in which the ferrite core 30 is embedded are arranged in parallel to the upper portion 12 of the chamber housing 11. Ferrite cores 30 wound with induction coils 32 are embedded in the core embedding portions 20a and 20b, respectively.

코어 매설부(20a, 20b)는 절연 부재로 구성되는 것이 바람직하나, 도전체로 구성될 수도 있다. 절연 부재로 구성될 때, 코어 매설부(20a, 20b)는 서셉터(18)에 대향된 저면으로 접지된 전극이 포함될 수 있다. 도면에는 구체적으로 도시되지 않았으나, 코어 매설부(20a, 20b)는 냉각수 공급 채널을 포함할 수 있다.The core buried portions 20a and 20b are preferably made of an insulating member, but may be made of a conductor. When composed of an insulating member, the core embedding portions 20a and 20b may include electrodes grounded to the bottom surface opposite to the susceptor 18. Although not specifically illustrated in the drawing, the core embedding parts 20a and 20b may include a cooling water supply channel.

페라이트 코어(30)는 봉 형상을 갖고, 코어 매설부(20a, 20b)는 봉 형상의 페라이트 코어(30)가 매설될 수 있는 볼륨의 매설 영역을 갖는다. 페라이트 코어(30)는 챔버 하우징(11)의 중공 영역(15)으로 플라즈마 형성을 위한 유도 기전력을 전달한다.The ferrite core 30 has a rod shape, and the core embedding portions 20a and 20b have a buried region of a volume where the rod-shaped ferrite core 30 can be embedded. The ferrite core 30 transmits induced electromotive force for plasma formation to the hollow region 15 of the chamber housing 11.

페라이트 코어(32)에 권선된 유도 코일(32)은 제1 주파수의 교류 전원을 공급하는 제1 전원 공급원(40)에 직렬로 연결되나, 병렬 또는 직렬과 병렬의 혼합 방식 중 어느 하나의 방식으로 전기적인 연결이 이루어 질 수 있다. 제1 주파수는 10khz ~ 100MHz에서 선택될 수 있다. 그리고 제1 전원 공급원(40)과 유도 코일(32) 사이에는 통상적으로 임피던스 정합을 위한 정합 회로가 구성된다. 서셉터(18)는 단일 바이어스 구조로서, 제2 주파수의 교류 전원을 제1 바이어스 전원으로 공급하는 제2 전원 공급원(42)에 연결된다. 제2 주파수는 50khz ~ 2MHz에서 선택되며, 전력은 500W ~ 5kW의 용량을 갖는다. 제2 전원 공급원(42)과 서셉터(18) 사이에는 통상적으로 임피던스 정합을 위한 정합 회로가 구성된다.The induction coil 32 wound on the ferrite core 32 is connected in series to the first power source 40 for supplying the AC power of the first frequency, but in any one of parallel or series and parallel mixing schemes. Electrical connections can be made. The first frequency may be selected from 10khz ~ 100MHz. A matching circuit for impedance matching is typically configured between the first power supply 40 and the induction coil 32. The susceptor 18 is a single bias structure and is connected to a second power supply 42 that supplies an alternating current power of a second frequency to the first bias power. The second frequency is selected from 50khz ~ 2MHz, the power has a capacity of 500W ~ 5kW. Between the second power source 42 and the susceptor 18 is typically a matching circuit for impedance matching.

둘 이상의 코어 매설부(20a, 20b) 사이에는 제1 가스 입구(14)가 구성된다. 제1 가스 입구(14)는 둘 이상 구비될 수 있으며, 이때 챔버 하우징(11)의 중공 영역(15)으로 고르게 가스가 분산되도록 균등 간격으로 설치된다. 코어 매설부(20a, 20b)의 저면으로 각기 가스 공급로(36)가 구비된다. 가스 공급로(36)는 챔버 하우징(12)의 내부로 개구된 제2 가스 입구(37)를 갖는다. 제2 가스 입구(37)는 하나의 가스 공급로(36)에 둘 이상 구비될 수 있으며, 이때 챔버 하우징(11)의 중공 영역(15)으로 고르게 가스가 분산되도록 균등 간격으로 설치된다.A first gas inlet 14 is formed between two or more core buried portions 20a, 20b. The first gas inlet 14 may be provided with two or more, in which case the gas is evenly spaced so as to distribute the gas evenly to the hollow region 15 of the chamber housing 11. Gas supply passages 36 are provided at the bottom of the core embedding portions 20a and 20b, respectively. The gas supply passage 36 has a second gas inlet 37 opened into the chamber housing 12. The second gas inlet 37 may be provided in two or more in one gas supply path 36, and is installed at equal intervals so that the gas is evenly distributed to the hollow region 15 of the chamber housing 11.

제1 및 제2 가스 입구(14, 37)는 동일한 공정 가스가 입력될 수 있으나, 각기 서로 다른 종류의 공정 가스가 입력될 수 있다. 예를 들어, 제1 가스 입구(14)로는 원료 가스와 같은 제1 공정 가스가 입력되고, 제2 가스 입구(37)는 캐리어 가스와 같은 제2 공정 가스가 입력될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 가스 입구(14)로 입력되는 가스가 보다 균일하게 중공 영역(15)으로 분산되도록 하기 위하여 코어 매설부(20a, 20b) 사이로 가스 분배판(13)이 설치될 수 있다.The same process gas may be input to the first and second gas inlets 14 and 37, but different types of process gases may be input. For example, a first process gas such as a source gas may be input to the first gas inlet 14, and a second process gas such as a carrier gas may be input to the second gas inlet 37. As shown in FIG. 3, a gas distribution plate 13 is installed between the core embedding portions 20a and 20b to more uniformly distribute the gas input to the first gas inlet 14 into the hollow region 15. Can be.

이상과 같은 본 발명의 플라즈마 처리 챔버(10)는 다수의 외부 페라이트 코어(30)가 코어 매설부(20a, 20b)에 매설되어 챔버 하우징(11)의 중공 영역(15)으로 균일하게 유도 기전력을 전달함으로서 플라즈마 챔버(10)의 중공 영역(15)에 고밀도의 플라즈마를 보다 균일하게 형성 시킬 수 있다. 또한, 코어 매설부(20a, 20b)는 서셉터(18)에 대향된 부분으로 접지된 전극이 포함되어, 서셉터(18)의 바이어스 방전이 더욱 안정되게 유지될 수 있도록 한다. 그리고 제1 및 제2 가스 입구(14)로 서로 다른 종류의 공정 가스를 분리 공급함으로서 플라즈마 처리의 균일성을 향상 시킬 수 있다.In the plasma processing chamber 10 of the present invention as described above, a plurality of external ferrite cores 30 are embedded in the core embedding portions 20a and 20b to uniformly induce electromotive force into the hollow region 15 of the chamber housing 11. By transmitting, the high density plasma may be more uniformly formed in the hollow region 15 of the plasma chamber 10. In addition, the core buried portions 20a and 20b include electrodes grounded at portions opposite to the susceptor 18, so that the bias discharge of the susceptor 18 can be more stably maintained. The uniformity of the plasma treatment may be improved by separately supplying different types of process gases to the first and second gas inlets 14.

도 4는 이중 바이어스 전원을 구비한 플라즈마 처리 챔버의 예를 보여주는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 챔버(10)는 이중 바이어스 구 조로서, 제2 주파수의 제1 바이어스 전원을 공급하는 제2 전원 공급원(42)과, 제2 주파수와 다른 주파수의 제3 주파수의 제2 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원(44)에 각각 서셉터(18)가 연결될 수 있다. 제2 주파수는 50khz ~ 2MHz에서 선택되며, 전력은 500W ~ 5kW의 용량을 갖는다. 제3 주파수는 10khz ~ 60MHz에서 선택되며, 전력은 500W ~ 5kW의 용량을 갖는다.4 shows an example of a plasma processing chamber with a dual bias power source. As shown in FIG. 4, the plasma processing chamber 10 is a dual bias structure, and includes a second power supply 42 for supplying a first bias power at a second frequency, and a third at a frequency different from the second frequency. The susceptor 18 may be connected to a third power supply 44 that supplies a second bias power of frequency, respectively. The second frequency is selected from 50khz ~ 2MHz, the power has a capacity of 500W ~ 5kW. The third frequency is selected from 10khz ~ 60MHz, the power has a capacity of 500W ~ 5kW.

도 5는 네 개의 외부 페라이트 코어가 매설된 플라즈마 처리 챔버의 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 플라즈마 처리 챔버의 단면도이다.FIG. 5 is a schematic perspective view of a plasma processing chamber in which four external ferrite cores are embedded, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the plasma processing chamber of FIG. 5.

도 5 및 도 6을 참조하여, 둘 이상 예를 들어 네 개의 코어 매설부(20a, 20b, 20c, 20d)가 챔버 하우징(11)의 상부(12)에 병렬로 구성될 수 있다. 이때, 코어 매설부(20a, 20b, 20c, 20d)는 도시된 바와 같이 균등 간격으로 병렬로 배열된다. 또는 방사형 배열 구조나 매트릭스형 배열 구조와 같이 다양한 배열 구조를 갖도록 할 수 있다. 즉, 챔버 하우징(11)의 중공 영역(15)에 균일한 플라즈마 형성을 돕도록 코어 매설부(20a, 20b, 20c, 20d)의 배치 구조는 변경이 가능하다.5 and 6, two or more, for example, four core buried portions 20a, 20b, 20c, 20d may be configured in parallel to the top 12 of the chamber housing 11. At this time, the core buried portions 20a, 20b, 20c, 20d are arranged in parallel at equal intervals as shown. Alternatively, the present invention may have various array structures such as a radial array structure or a matrix array structure. That is, the arrangement structure of the core buried portions 20a, 20b, 20c, and 20d can be changed to help uniform plasma formation in the hollow region 15 of the chamber housing 11.

가스 입력 구조는 상술한 예와 같이, 제1 가스 입구(14a, 14b, 14c)가 코어 매설부(20a, 20b, 20c, 20d)사이에 각기 구성되고, 제2 가스 입구(36a, 36b, 36c, 36d)가 코어 매설부(20a, 20b, 20c, 20d)에 구성된다. 그리고 도면에는 도시되지 않았으나 제1 가스 입구(14a, 14b, 14c)로부터 유입되는 가스가 중공 영역(15)으로 고르게 분산되도록 가스 분배판이 구성될 수 있다.In the gas input structure, as in the above-described example, the first gas inlets 14a, 14b, and 14c are configured between the core embedding parts 20a, 20b, 20c, and 20d, respectively, and the second gas inlets 36a, 36b, and 36c are provided. And 36d are formed in the core embedding sections 20a, 20b, 20c, and 20d. Although not shown in the drawing, the gas distribution plate may be configured such that the gas flowing from the first gas inlets 14a, 14b, and 14c is evenly distributed into the hollow region 15.

도 7은 하나의 외부 페라이트 코어가 매설된 플라즈마 처리 챔버의 개략적인 사시도이고, 도 8은 도 7의 플라즈마 처리 챔버의 단면도이다.FIG. 7 is a schematic perspective view of a plasma processing chamber in which one external ferrite core is embedded, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the plasma processing chamber of FIG.

도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 다른 예로서 플라즈마 처리 챔버(10)는 챔버 하우징(11)의 상부(12)에 하나의 코어 매설부(22)만을 구비할 수 있다. 코어 매설부(22)에는 유도 코일(36)이 권선된 하나의 페라이트 코어(34)가 매설된다. 그러나 다수의 페라이트 코어를 매설하는 것도 가능하다.7 and 8, as another example of the present invention, the plasma processing chamber 10 may include only one core buried portion 22 in the upper portion 12 of the chamber housing 11. The core embedding portion 22 is embedded with one ferrite core 34 on which the induction coil 36 is wound. However, it is also possible to embed multiple ferrite cores.

유도 코일(36)은 제1 주파수의 교류 전원을 공급하는 제1 전원 공급원(40)에 연결된다. 서셉터(18)는 제2 주파수의 바이어스 전원을 공급하는 제2 전원 공급원(42)에 연결된다. 서셉터(18)는 상술한 바와 같이, 단일 바이어스 구조 또는 이중 바이어스 구조 중 어느 하나로 실시될 수 있다. 여기서, 코어 매설부(36)에 가스 입구(15)가 구성되며, 그 하부로 가스 분배판(50)이 구성된다. 코어 매설부(36)의 하부 또는 가스 분배판(50) 중 어느 하나는 접지된다. 코어 매설부(36)는 절연체로 구성되며, 서셉터(18)에 대향하는 저면이 접지된 전극이 구비될 수 있다.Induction coil 36 is connected to a first power source 40 that supplies AC power at a first frequency. The susceptor 18 is connected to a second power supply 42 that supplies a bias power at a second frequency. The susceptor 18 may be implemented in either a single bias structure or a double bias structure, as described above. Here, the gas inlet 15 is comprised in the core embedding part 36, and the gas distribution board 50 is comprised in the lower part. The lower part of the core embedding portion 36 or the gas distribution plate 50 is grounded. The core buried portion 36 may be formed of an insulator, and may include an electrode having a bottom surface grounded opposite to the susceptor 18.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 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 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is merely exemplary, and those skilled in the art to which the present invention pertains have various modifications and equivalent embodiments. You can see that it is possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

상술한 바와 같은 본 발명의 매설된 외부 페라이트 코어를 구비한 플라즈마 처리 챔버에 의하면, 다수의 외부 페라이트 코어가 코어 매설부에 매설되어 챔버 하우징의 중공 영역으로 균일하게 유도 기전력을 전달함으로서 플라즈마 챔버의 중 공 영역에 고밀도의 플라즈마를 보다 균일하게 형성 시킬 수 있다. 또한, 코어 매설부는 서셉터에 대향된 부분으로 접지된 전극이 포함되어, 서셉터의 바이어스 방전이 더욱 안정되게 유지될 수 있도록 한다. 그리고 제1 및 제2 가스 입구로 서로 다른 종류의 공정 가스를 분리 공급함으로서 플라즈마 처리의 균일성을 향상 시킬 수 있다. 또한, 페라이트 코어의 구성이 간단하고 설치가 용이함으로서 플라즈마 처리 설비의 구성과 유지 보수 효율을 높일 수 있다.According to the plasma processing chamber having the embedded external ferrite core of the present invention as described above, a plurality of external ferrite cores are embedded in the core embedding portion to transfer the induced electromotive force uniformly to the hollow region of the chamber housing. High density plasma can be formed more uniformly in the void area. In addition, the core buried portion includes an electrode grounded in a portion opposite to the susceptor, so that the bias discharge of the susceptor can be more stably maintained. The uniformity of the plasma treatment may be improved by separately supplying different types of process gases to the first and second gas inlets. In addition, since the configuration of the ferrite core is simple and easy to install, the configuration and maintenance efficiency of the plasma processing equipment can be improved.

Claims (15)

피처리 기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 중공의 챔버 하우징;A hollow chamber housing provided therein with a susceptor on which the substrate to be processed is placed; 서셉터에 대향하여 챔버 하우징의 상부에 형성된 다수의 코어 매설부;A plurality of core buried portions formed in an upper portion of the chamber housing opposite the susceptor; 다수의 코어 매설부에 매설되며, 각기 유도 코일이 권선되어 챔버 하우징의 중공 영역으로 플라즈마 형성을 위한 유도 기전력을 전달하는 다수의 페라이트 코어; 및A plurality of ferrite cores embedded in a plurality of core embedding parts, each of which induction coils are wound to transfer induced electromotive force for plasma formation to the hollow region of the chamber housing; And 유도 코일로 제1 주파수의 교류 전원을 공급하는 제1 전원 공급원을 포함하는 플라즈마 처리 챔버.A plasma processing chamber comprising a first power supply for supplying alternating current power of a first frequency to an induction coil. 제1 항에 있어서, 페라이트 코어는 봉 형상을 갖고, 코어 매설부는 봉 형상의 페라이트 코어가 매설될 수 있는 볼륨의 매설 영역을 갖는 플라즈마 처리 챔버.The plasma processing chamber of claim 1, wherein the ferrite core has a rod shape, and the core embedding portion has a volume embedding region in which a rod-shaped ferrite core can be embedded. 제2 항에 있어서, 페라이트 코어가 매설된 다수의 코어 매설부는 챔버 하우징의 상부에 병렬 배열 구조, 방사형 배열 구조, 또는 매트릭스형 배열 구조 중 하나 이상의 구조로 배치되는 플라즈마 처리 챔버.3. The plasma processing chamber of claim 2, wherein the plurality of core embedding portions in which the ferrite core is embedded is disposed in at least one of a parallel arrangement structure, a radial arrangement structure, or a matrix arrangement structure on top of the chamber housing. 제1 항에 있어서, 다수의 코어 매설부 사이에 형성되는 제1 가스 입구를 포함하는 플라즈마 처리 챔버.The plasma processing chamber of claim 1, further comprising a first gas inlet formed between the plurality of core buried portions. 제4 항에 있어서, 코어 매설부 사이로 설치된 가스 분배판을 포함하는 플라즈마 처리 챔버.The plasma processing chamber of claim 4, further comprising a gas distribution plate disposed between the core embedding portions. 제1 항 또는 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 코어 매설부에 구비되는 가스 공급로와 가스 공급로에 형성되어 챔버 하우징의 내부로 개구된 제2 가스 입구를 포함하는 플라즈마 처리 챔버.The plasma processing chamber according to any one of claims 1 to 4, comprising a gas supply passage provided in the core embedding portion and a second gas inlet formed in the gas supply passage and opened into the chamber housing. 제5 항에 있어서, 제1 가스 입구는 제1 공정 가스가 입력되고 제2 가스 입구는 제1 공정 가스와 다른 제2 공정 가스가 입력되는 플라즈마 처리 챔버.6. The plasma processing chamber of claim 5, wherein a first gas inlet is inputted with a first process gas and a second gas inlet is input with a second process gas different from the first process gas. 제1 항에 있어서, 코어 매설부는 냉각수 공급 채널을 포함하는 플라즈마 처리 챔버.The plasma processing chamber of claim 1, wherein the core embedding portion comprises a cooling water supply channel. 제1 항에 있어서, 코어 매설부는 절연 부재로 구성되는 플라즈마 처리 챔버.The plasma processing chamber according to claim 1, wherein the core embedding portion is made of an insulating member. 제1 항에 있어서, 코어 매설부는 절연 부재로 구성되며, 서셉터에 대향된 저면으로 접지된 전극을 포함하는 플라즈마 처리 챔버.2. The plasma processing chamber of claim 1, wherein the core embedding portion is comprised of an insulating member and includes an electrode grounded to a bottom facing the susceptor. 제1 항에 있어서, 다수의 페라이트 코어에 권선된 유도 코일들은 제1 전원 공급원에 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬의 혼합 방식 중 어느 하나의 방식으로 전 기적인 연결이 이루어지는 플라즈마 처리 챔버.The plasma processing chamber of claim 1, wherein the induction coils wound around the plurality of ferrite cores are electrically connected to the first power source in any one of series, parallel, or a combination of series and parallel. 제1 항에 있어서, 서셉터는 단일 바이어스 구조로서,The method of claim 1 wherein the susceptor is a single bias structure, 제2 주파수의 교류 전원을 제1 바이어스 전원으로 공급하는 제2 전원 공급원을 포함하는 플라즈마 처리 챔버.And a second power supply for supplying AC power at a second frequency to the first bias power. 제1 항에 있어서, 서셉터는 이중 바이어스 구조로서,The method of claim 1, wherein the susceptor is a double bias structure, 제2 주파수의 제1 바이어스 전원을 공급하는 제2 전원 공급원과,A second power supply for supplying a first bias power at a second frequency; 제2 주파수와 다른 주파수의 제3 주파수의 제2 바이어스 전원을 공급하는 제3 전원 공급원을 포함하는 플라즈마 처리 챔버.And a third power supply for supplying a second bias power source at a third frequency at a frequency different from the second frequency. 피처리 기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 중공의 챔버 하우징;A hollow chamber housing provided therein with a susceptor on which the substrate to be processed is placed; 서셉터에 대향하여 챔버 하우징의 상부에 형성된 하나의 코어 매설부;A core buried portion formed in an upper portion of the chamber housing opposite the susceptor; 코어 매설부에 매설되며, 유도 코일이 권선되어 챔버 하우징의 중공 영역으로 플라즈마 형성을 위한 유도 기전력을 전달하는 하나 이상의 페라이트 코어; 및One or more ferrite cores embedded in the core embedding portion, the induction coil being wound to transfer induced electromotive force for plasma formation to the hollow region of the chamber housing; And 유도 코일로 제1 주파수의 교류 전원을 공급하는 제1 전원 공급원을 포함하는 플라즈마 처리 챔버.A plasma processing chamber comprising a first power supply for supplying alternating current power of a first frequency to an induction coil. 제14 항에 있어서, 코어 매설부에 구비되는 가스 입구 및 코어 매설부의 하부로 설치된 가스 분배판을 포함하는 플라즈마 처리 챔버.15. The plasma processing chamber of claim 14, further comprising a gas inlet provided in the core embedding portion and a gas distribution plate disposed under the core embedding portion.
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