KR100742659B1 - Inductively Coupled Plasma Generator Using Magnetic Core - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마를 발생하는 챔버; 상기 챔버의 외측에 일정 간격으로 다수개 설치되며, 입출력이 상기 챔버와 연통되도록 루프를 형성하는 다수개의 루프관; 상기 루프관과 상기 챔버의 경계에서 상기 각 루프관을 완전하게 둘러싸는 자성코어; 및 상기 각 루프를 통하여 흐르는 전기장을 유도하는 자기장을 생성하도록 상기 자성코어 전체에 직렬로 권취되는 안테나를 포함하는 유도결합 플라즈마 발생장치에 관한 것이다. The present invention is a chamber for generating a plasma; A plurality of loop pipes are provided on the outside of the chamber at regular intervals, and form a loop to communicate the input and output with the chamber; A magnetic core completely surrounding each roof tube at a boundary between the roof tube and the chamber; And an antenna wound in series over the magnetic core to generate a magnetic field for inducing an electric field flowing through each loop.
루프관, 유도결합 플라즈마 발생장치, 자성코어, 고투자율 Roof tube, inductively coupled plasma generator, magnetic core, high permeability
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치의 종단면도. 1 is a longitudinal sectional view of an inductively coupled plasma generating device according to an embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치의 횡단면도. 2a to 2c is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자성코어 부분의 확대도.3 is an enlarged view of a magnetic core part according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다른 형태의 자성코어 부분의 확대도.Figure 4 is an enlarged view of a magnetic core portion of another form according to an embodiment of the present invention.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 상부측의 자성코어 조합도. 5a and 5b is a magnetic core combination of the upper side according to an embodiment of the present invention.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치의 종단면도. Figure 6a is a longitudinal sectional view of the inductively coupled plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치의 횡단면도. Figure 6b is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma generator according to another embodiment of the present invention.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
100: 유도결합 플라즈마 발생장치 101: 챔버100: inductively coupled plasma generator 101: chamber
102: 루프관 103, 103-1, 103-2, 103', 103'-1, 203: 자성코어102:
104, 104-1, 204: 안테나 105, 105-1, 205: 상부 안테나104, 104-1, 204:
106, 206: 가스 주입구 107, 207: 배기구106, 206:
108, 208: 절연판 109, 209: 척 108, 208:
110, 210: 개폐구 201: 외부 루프관 110, 210: opening and closing 201: outer roof pipe
202: 내부 챔버 211: 브리지202: internal chamber 211: bridge
본 발명은 유도결합 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 특히 고투자율 코어를 이용하여 대면적상에 균일한 고밀도의 플라즈마를 발생시키는 유도결합 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to an inductively coupled plasma generator, and more particularly, to an inductively coupled plasma generator that generates a uniform high density plasma on a large area using a high permeability core.
반도체 칩(chip) 제조공정 또는 PDP(Plasma Display Panel), LCD(liquid crystal display), 유기 EL(Electro Luminescence) 등과 같은 평판표시장치의 제조공정에서와 같이 미세패턴을 형성하여야 하는 기술분야에서는 플라즈마를 생성하여 건식식각, 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링(Sputtering)과 같은 물리기상증착(PVD: Physical Vapor Deposition) 등 각종 표면처리 공정을 수행하고 있다. 최근에는 비용절감 및 수율향상을 위해 기판의 크기가 예컨대 300mm 이상으로 대구경화되는 경향을 보이며, 이에 따라 대구경의 기판을 가공하기 위한 플라즈마 발생장치의 규모도 증가하고 있다. Plasma is used in a technical field in which a fine pattern is to be formed, such as in a semiconductor chip manufacturing process or a manufacturing process of a flat panel display device such as a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD), an organic luminescence (EL), and the like. It is produced and subjected to various surface treatment processes such as physical vapor deposition (PVD) such as dry etching, chemical vapor deposition (CVD), sputtering. Recently, in order to reduce costs and improve yield, the size of the substrate tends to be large, for example, 300 mm or more, and accordingly, the size of the plasma generator for processing large diameter substrates is increasing.
이런 플라즈마 발생장치들에서 널리 사용되는 대표적인 형태로는 예컨대 유도결합형 플라즈마 발생장치와 축전결합형 플라즈마 발생장치를 들 수 있고, 이중 유도결합형 플라즈마 발생장치는 플라즈마가 생성되는 챔버를 포함하며, 이 챔버에 는 반응가스를 공급하기 위한 가스 주입구와 챔버 내부를 진공으로 유지하고 반응이 끝나면 반응가스를 배출하기 위한 진공펌프 및 가스 배출구가 구비되어 있다. 또한, 챔버의 내부에는 웨이퍼 또는 유리기판 등의 시료를 올려놓기 위한 척(chuck)이 구비되어 있으며, 챔버의 상부에는 고주파전원이 접속된 안테나가 설치된다. 안테나와 챔버 사이에는 절연판을 설치하여 안테나에 의해 유도되는 전자기파가 투과될 수 있어 안테나로부터 플라즈마로 전력이 전달될 수 있다.Representative forms widely used in such plasma generators include, for example, an inductively coupled plasma generator and a capacitively coupled plasma generator, and the double inductively coupled plasma generator includes a chamber in which a plasma is generated. The chamber is provided with a gas inlet for supplying the reaction gas and a vacuum pump and a gas outlet for discharging the reaction gas after the reaction is maintained in a vacuum. In addition, a chuck for placing a sample such as a wafer or a glass substrate is provided inside the chamber, and an antenna to which a high frequency power source is connected is installed in the upper portion of the chamber. An insulating plate may be installed between the antenna and the chamber to transmit electromagnetic waves induced by the antenna, thereby transferring power from the antenna to the plasma.
종래의 유도결합형 플라즈마 발생장치에는 단일의 나선형 안테나 또는 복수개의 분할 전극형 안테나가 사용되었는데, RF전력이 인가됨에 따라 안테나가 이루는 평면과 수직방향의 시간적으로 변화하는 자기장이 형성되며, 이러한 시간적으로 변화하는 자기장은 챔버 내부에 유도전기장을 형성하고 유도전기장은 전자를 가열하여 안테나와 유도성으로 결합된 플라즈마가 발생하게 된다. 이렇게 전자들은 주변의 중성기체입자들과 충돌하여 이온 및 라디칼 등을 생성하고 이들은 플라즈마 식각 및 증착에 이용된다. In the conventional inductively coupled plasma generator, a single spiral antenna or a plurality of split-electrode antennas are used. As RF power is applied, a magnetic field that changes in time perpendicular to the plane of the antenna is formed. The changing magnetic field forms an induction electric field inside the chamber, and the induction electric field heats electrons to generate a plasma inductively coupled with the antenna. Thus, electrons collide with surrounding neutral gas particles to generate ions and radicals, and they are used for plasma etching and deposition.
그러나, 나선형 구조의 안테나에서는 안테나를 구성하는 각 유도코일이 직렬 연결되어 있는 구조이므로 유도코일마다 흐르는 전류량이 일정하게 되는데, 이 경우 유도전기장 분포 조절이 어려워 챔버 내벽에서의 이온 및 전자의 손실로 플라즈마의 중심부가 높은 밀도를 갖게 되고, 챔버의 내벽에 가까운 부분에는 플라즈마의 밀도가 낮아지게 되는 것을 막기 힘들게 된다. 따라서 플라즈마의 밀도를 균일하게 유지하는 것이 극히 곤란하게 된다. However, in the antenna of the spiral structure, since the induction coils constituting the antenna are connected in series, the amount of current flowing in each induction coil becomes constant. In this case, it is difficult to control the distribution of the induction field. It is difficult to prevent the density of the plasma from being lowered in the central portion of the high density near the inner wall of the chamber. Therefore, it is extremely difficult to keep the density of the plasma uniform.
또한, 안테나의 각 유도코일이 직렬로 연결되어 있으므로 안테나에 의한 전 압강하가 크게 되므로 플라즈마와의 용량성 결합에 의한 영향이 증가된다. 따라서, 전력 효율이 낮아지며 플라즈마의 균일성을 유지하는 것도 어렵게 된다. In addition, since each induction coil of the antenna is connected in series, the voltage drop by the antenna is increased, so the influence of capacitive coupling with the plasma is increased. Therefore, the power efficiency is lowered and it is also difficult to maintain the uniformity of the plasma.
다음으로, 서로 위상이 다른 3개의 고주파 전원에 각각 접속된 3개의 분할전극 구조의 안테나에서는 각 분할전극에 가까운 위치에서 플라즈마의 밀도가 높고, 챔버의 중앙부일수록 플라즈마의 밀도가 낮아 플라즈마의 균일성 확보에 어려움이 따르며, 특히 넓은 면적의 기판을 처리하는 것이 현저히 곤란하게 된다. 또한 각각 독립적으로 동작하는 전원을 사용하여야 하므로 비용이 증가하게 되며, 전원의 효율적인 사용을 위한 임피던스 정합을 위해서는 각 분할전극마다 독자적인 임피던스 정합회로를 사용하여야 하는 문제점이 있었다. Next, in the antenna having three split electrode structures connected to three high frequency power sources having different phases from each other, the plasma density is high at a position close to each split electrode, and the plasma density is lower at the center of the chamber, thereby ensuring uniformity of plasma. This is difficult, and it becomes particularly difficult to process a large area substrate. In addition, since the power must be used independently of each other to increase the cost, there is a problem that a separate impedance matching circuit must be used for each divided electrode for impedance matching for efficient use of the power.
한편, 상기한 플라즈마 발생장치에서는 루프형 안테나의 구조적인 원인에 의해 챔버 내부에서의 플라즈마 밀도분포가 균일하지 못하다는 문제점이 있다. 즉, 안테나의 중간부분에는 상대적으로 플라즈마 밀도가 높은 구역이 형성되고, 안테나의 전원공급단 및 접지단 쪽의 플라즈마 밀도는 상대적으로 낮게 나타났으며, 직경을 따라 절단한 단면상에서의 플라즈마 밀도분포가 서로 대칭이 되지 않고 불균일하였다. On the other hand, the plasma generator has a problem that the plasma density distribution in the chamber is not uniform due to the structural cause of the loop antenna. That is, a region with a relatively high plasma density is formed in the middle of the antenna, and the plasma density at the power supply terminal and the ground terminal of the antenna is relatively low, and the plasma density distribution on the cross section cut along the diameter is relatively low. It was not symmetrical with each other and was nonuniform.
이는 안테나의 전원공급단 쪽이 상대적으로 고전압이 인가되므로 이온손실이 발생하게 되고 이에 따라 플라즈마 밀도의 강하가 이루어지며, 이와 아울러 루프형 안테나의 끊어진 부분 즉, 전원공급단과 접지단 사이에서는 전류의 흐름이 없기 때문에 유도전기장이 발생하지 않게 되어 이 부분의 플라즈마 발생이 약해지고 따라서 플라즈마 밀도의 강하가 발생하기 때문이었다.This is because the relatively high voltage is applied to the power supply side of the antenna, resulting in ion loss, which leads to a drop in plasma density. In addition, current flows between the disconnected part of the loop antenna, that is, the power supply and ground terminals. This is because there is no induction electric field, and plasma generation in this part is weakened, and thus a drop in plasma density occurs.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 등록실용신안공보 제 253559호에서는 일단에 RF전원이 인가되는 파워드 엔드가 형성되고 타단의 그라운드 엔드는 전기적으로 접지된 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나에 있어서, 안테나는 적어도 2개의 루프형 안테나가 병렬로 설치되고, 각 안테나의 파워드 엔드와 그라운드 엔드는 안테나의 중심에 대하여 대칭위치에 배치되며, 각 안테나의 파워드 엔드와 그라운드 엔드는 챔버에서 먼 위치에 배치되고 각 안테나의 중간부분은 챔버에서 가까운 위치에 오도록 상호 평행하게 교차 설치되는 회전방향으로 균일한 플라즈마 밀도를 발생시키는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나 구조를 제공하고 있다. In order to solve this problem, in Korean Utility Model Publication No. 253559, a power end to which RF power is applied is formed at one end and the other end of the ground end is electrically grounded. Two looped antennas are installed in parallel, the powered and ground ends of each antenna are symmetrically positioned with respect to the center of the antenna, the powered and ground ends of each antenna are located far from the chamber and in the middle of each antenna The part provides an antenna structure of an inductively coupled plasma generator which generates a uniform plasma density in a rotational direction which is installed in parallel with each other so as to be close to the chamber.
그러나, 이런 안테나 구조를 장착한 플라즈마 발생장치에서는 여러 가지의 문제점이 발생하는데, 먼저 챔버에 가까운 위치에 있는 각 안테나의 중간부분은 상하로 교차되기 때문에 안테나가 이루는 평면과 수직방향으로의 높이 차이에 의하여 전기장의 차이가 발생하여 챔버에 발생되는 플라즈마의 균일성을 저해한다. However, in the plasma generating apparatus equipped with such an antenna structure, various problems occur. First, since the middle part of each antenna near the chamber crosses up and down, the height difference in the plane and the vertical direction formed by the antenna is different. As a result, a difference in electric field is generated, thereby inhibiting the uniformity of plasma generated in the chamber.
또한, 챔버내에 발생되는 플라즈마의 발생효율을 향상시키기 위해서는 강한 유도 전기장을 형성해야 하고, 이를 위해서는 안테나에 공급되는 RF전력을 증대시켜야 하므로 전력 소모량이 많다는 문제점을 가지고 있다. In addition, in order to improve the generation efficiency of the plasma generated in the chamber, a strong induction electric field should be formed, and for this purpose, the RF power supplied to the antenna has to be increased.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 내부에 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생시키고 분포시킬 수 있는 유도결합형 플라즈마 발생장치를 제공하는데 목적이 있다. An object of the present invention is to provide an inductively coupled plasma generator capable of uniformly generating and distributing high density plasma therein in order to solve the above problems.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마 발생장치의 내부에 강한 전기장을 형성시킬 수 있는 유도결합형 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an inductively coupled plasma generator capable of forming a strong electric field inside the plasma generator.
본 발명의 또 다른 목적은 낮은 내부압력과 낮은 RF전원으로도 고밀도의 플라즈마를 대면적상에 발생시킴으로써 유도결합형 플라즈마 발생장치의 전력효율을 증대시키는데 있다. Still another object of the present invention is to increase the power efficiency of an inductively coupled plasma generator by generating a high density plasma on a large area even at low internal pressure and low RF power.
본 발명의 목적들과 특징 및 이점은 이하에 서술되는 실시예로부터 보다 명확하게 이해될 것이다.The objects, features and advantages of the present invention will be more clearly understood from the embodiments described below.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 플라즈마를 발생하는 챔버; 상기 챔버의 외측에 일정 간격으로 다수개 설치되며, 입출력이 상기 챔버와 연통되도록 루프를 형성하는 다수개의 루프관; 상기 루프관과 상기 챔버의 경계에서 상기 각 루프관을 완전하게 둘러싸는 자성코어; 및 상기 각 루프를 통하여 흐르는 전기장을 유도하는 자기장을 생성하도록 상기 자성코어 전체에 직렬로 권취되는 안테나를 포함하는 유도결합 플라즈마 발생장치가 개시된다. A chamber generating a plasma to achieve the above object; A plurality of loop pipes are provided on the outside of the chamber at regular intervals, and form a loop to communicate the input and output with the chamber; A magnetic core completely surrounding each roof tube at a boundary between the roof tube and the chamber; And an antenna wound in series with the entire magnetic core to generate a magnetic field for inducing an electric field flowing through each loop.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치의 종단면도이고, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치의 횡단면도로서 도 1의 A-A'을 따라 절단한 횡단면도이다. 1 is a longitudinal cross-sectional view of an inductively coupled plasma generator according to an embodiment of the present invention, Figures 2a to 2c is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma generator according to an embodiment of the present invention A-A 'of FIG. A cross section cut along the side.
도 1, 및 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 유도결합형 플라즈마 발생장치(100)는 챔버(101), 전기장이 유도되는 루프관(102), 자기장을 형성하기 위한 자성코어 (103), RF전원이 공급되는 안테나(104), 챔버 상부에 장착된 상부 안테나(105), 가스가 주입되는 가스 주입구(106), 사용후 가스를 배출하기 위한 배기구(107), 웨이퍼나 유리기판을 개폐구(110)를 통해 챔버 내부에 장착하기 위해 구비된 척(109)으로 구성된다. 1 and 2A to 2C, the inductively coupled
루프관(102)은 단면이 원형 또는 사각형으로서 이 실시예에서는 원형으로 형성되어, 챔버(101)의 원주방향을 따라 소정 간격으로 이격되고 챔버(101)내부로부터 연통되어 다시 챔버(101)내부로 들어가는 돌출된 원통 고리형이며, 하나 이상의 개수로 챔버(101)의 외측에 위치한다. 또한, 루프관(102)은 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(101)의 종방향을 따라 일정 간격을 두고 다수로 배치되어 층을 이룰 수 있다. The
자성코어(103)는 각각의 루프관(102)을 감싸면서 탈착되는 원형 고리형태로서, 루프관(102)과 챔버(101)의 경계에서 루프관(102)을 에워싸고, 페라이트와 같은 강자성체 재질의 큰 투자율(magnetic permeability)을 이용하여 강한 전기장(E)을 루프관(102)에 유도하기 위해 구비된다. 여기서, 자성코어(103)는 고투자율의 재질로서, OP 페라이트, Ba 페라이트, Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, 퍼몰로이(permalloy), 및 센다스트(sendust)중 어느 하나로 구성될 수 있다. The
안테나(104)와 상부 안테나(105)는 일단에 300V 이하의 전압과 10A 이하 전류의 RF 전원이 인가되는 전원단(도시되지 않음)과 타단에 접지를 위한 접지단(도시되지 않음)으로 구성된다. 안테나 (104)에는 수 백 kHz의 저주파수 전력원을 공 급하고 상부 안테나(105)에는 예컨대 13.56MHz 전력원과 같은 고주파 전력원을 연결하여 플라즈마 발생을 용이하게 할 수 있으며, 균일한 플라즈마 생성에 기여할 수 있다. 또한, 안테나(104)와 상부 안테나(105)에 동일한 전력원을 연결하여 사용할 수도 있다. The
이런 구성의 안테나(104)는 도 3에 도시된 바와 같이 챔버(101)외측에서 인접한 두개의 자성코어(103, 103-1)를 권취, 즉 두개의 자성코어(103, 103-1)를 자성코어(103)밑에서부터 시계방향으로 함께 감은 후 소정거리로 이격된 다른 두개의 자성코어(103', 103'-1)를 반대로 자성코어(103'-1)밑에서부터 반시계방향으로 함께 감게 되고, 이런 일련의 안테나(104)의 배치는 챔버(101)의 원주방향을 따라 두개의 자성코어(103, 103-1)와 다른 두개의 자성코어(103', 103'-1)를 각각의 쌍으로 권취하며 연속적으로 배치된다. As shown in FIG. 3, the
또한, 안테나(104)는 연속적으로 챔버(101)의 원주방향을 따라 두개의 자성코어(103, 103-1)를 권취하고 다른 두개의 자성코어(103', 103'-1)를 감싸며 배치되지 않고, 개별적으로 두개의 자성코어(103, 103-1)와 다른 두개의 자성코어(103', 103'-1)를 별도로 권취하며 배치될 수도 있다. In addition, the
상부 안테나(105)는 절연판(108)상에 장착되고 절연판(108)의 평면과 수직방향으로 시간적으로 변화하는 자기장(B)을 형성시켜 챔버(101)내부에 전기장을 유도한다. The
이와 같은 구성의 유도결합형 플라즈마 발생장치(100)에서 강한 전기장이 발생하는 과정을 도 3을 참조하여 설명한다. A process of generating a strong electric field in the inductively coupled
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자성코어 부분의 확대도로서, 루프관(102)과 원형챔버의 경계부분에 루프관(102)을 둘러싸는 자성코어(103)를 구비하고, 이 자성코어(103)를 권취하는 안테나(104)가 도시된다. 3 is an enlarged view of a portion of a magnetic core according to an embodiment of the present invention, and includes a
RF전원이 안테나(104)에 인가됨에 따라, 안테나(104)는 두개의 인접한 자성코어(103, 103-1)에 시간적으로 변화하는 임의 방향의 강한 자기장(B)을 형성시킨다. 즉, 두개의 자성코어(103, 103-1)에는 방향이 상반된 자기장(B) 예를 들어, 일측의 자성코어(103)에는 시간적으로 변화하는 시계 방향의 자기장이 형성되고 인접측의 자성코어(103-1)에는 시간적으로 변화하는 반시계 방향의 자기장이 형성된다. As RF power is applied to the
또한, 다른 두개의 자성코어(103', 103'-1)에도 방향이 상반된 자기장(B)이 형성되어, 일측의 자성코어(103')에는 시간적으로 변화하는 시계 방향의 자기장이 형성되고 인접측의 자성코어(103'-1)에는 시간적으로 변화하는 반시계 방향의 자기장이 형성된다. In addition, magnetic fields B having opposite directions are formed in the other two magnetic cores 103 'and 103'-1, and a magnetic field in a clockwise direction that changes in time is formed in the magnetic core 103' on one side, and the adjacent side is formed. The magnetic core 103'-1 has a counterclockwise magnetic field that changes in time.
이렇게 시간적으로 변화하는 상반된 자기장(B)이 두개의 자성코어(103, 103-1)와 다른 두개의 자성코어(103', 103'-1)에 형성됨으로써, 루프관(102)에는 예컨대, 자성코어(103)가 장착된 오른쪽 개구관으로부터 자성코어(103'-1)가 장착된 왼쪽 개구관으로 지나가는 원형 전기장(E)이 유도된다. The opposite magnetic field B, which changes in time, is formed on the two
이런 유도 전기장(E)이 도 2a에 도시된 바와 같이 각각의 루프관(102)에 원형으로 유도되며, 따라서 이런 유도 전기장(E)을 이용하여 가스 주입구(106)를 통해 주입된 챔버내 가스에 에너지를 가하여 챔버(101)내부에 플라즈마를 발생시키게 된다. 또한, 두개의 자성코어(103, 103-1)와 다른 두개의 자성코어(103', 103'-1) 를 권취하는 안테나(104)의 감는 방향을 반대로 하면 도 2b에 도시된 바와 같이 자성코어(103'-1)가 장착된 왼쪽 개구관으로부터 자성코어(103)가 장착된 오른쪽 개구관으로 지나가는 원형 전기장(E)이 유도된다. This induction electric field E is circularly induced in each
선택적으로, 안테나(104)가 자성코어들(103, 103-1, 103', 103'-1)을 각각 권취하여 도 2c에 도시된 바와 같이 소정방향으로 전기장(E)을 유도할 수 있다. Optionally, the
여기서, 전술한 자성코어(103, 103-1, 103', 103'-1)는 원형고리의 형태이지만, 도 4에 도시된 바와 같이 자성코어(103-2)는 루프관(102)의 단부를 에워싸는 "□□" 사각고리의 형태를 가질 수 있다. Here, the above-described
이때, 안테나(104-1)는 전술한 바와 같은 배치형태가 아니라, 중간코어(103-3)를 감싸는 형태로 배치되어 중간코어(103-3)를 지나가는 쌍와류 형태와 같은 자기장(B)이 자성코어(103-2)에 발생시키고, 이 자기장(B)에 의해 루프관(102)에 전기장(E)이 유도된다. In this case, the antenna 104-1 is not disposed as described above, but is disposed in a form surrounding the intermediate core 103-3 to form a magnetic field B such as a paired vortex passing through the intermediate core 103-3. The magnetic field 103-2 is generated, and the electric field E is induced in the
선택적으로, 도 1과 도 2의 본 발명의 일실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치(100)는 챔버(101) 상부의 절연판(108)상에 장착된 상부 안테나(105)를 이용하여 챔버(101)내의 상부에 전기장을 유도하지만, 더욱 강한 전기장을 유도하기 위해서 도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이 챔버(101) 상부의 절연판(108)상에 다수의 루프관(102)과 이런 루프관(102)을 각각 둘러싸고 안테나(105-1)로 감싸인 □□ 사각고리의 형태를 가지는 다수의 자성코어(103-2)를 동일한 밀도로 격자배열하거나 원주방향을 따라 소정거리로 이격되어 원형 배열될 수도 있다. Optionally, the inductively coupled
이렇게 구성된 본 발명의 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치(100)에 서 구비된 자성코어(103, 103-1)를 이용하여 낮은 RF전원으로 챔버(101)내에 강한 전기장(E)을 유도하고, 유도된 전기장(E)을 통해 고밀도의 플라즈마를 발생시킨다. Using the
이런 고밀도의 플라즈마를 300mm이상의 대면적의 웨이퍼, LCD, 및 유기EL 등에 사용하기 위해서는 챔버의 크기가 커져야 되고 전기장의 세기도 또한 더 강해져야 할 것이다. 따라서, 도 6a와 도 6b에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도결합형 플라즈마 발생장치가 실시될 수 있다. In order to use such a high-density plasma with a large area of 300 mm or more, such as wafers, LCDs, organic ELs, etc., the size of the chamber must be larger and the electric field strength must be stronger. Thus, as shown in FIGS. 6A and 6B, an inductively coupled plasma generator according to another embodiment of the present invention may be implemented.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치(200)를 설명한다. Hereinafter, an inductively coupled
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치의 종단면도이고, 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치의 횡단면도로서 도 6a의 C-C'를 따라 절단한 횡단면도이다. 6A is a longitudinal cross-sectional view of an inductively coupled plasma generator according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a cross-sectional view of an inductively coupled plasma generator according to another embodiment of the present invention, taken along line C-C 'of FIG. 6A. One cross section view.
도 6a와 도 6b를 참조하면, 유도결합형 플라즈마 발생장치(200)는 원형의 내부 챔버(202), 내부 챔버(202)로부터 일정거리 이격되어 내부 챔버(202)를 둘러싸는 루프를 이루는 원형의 외부 루프관(201), 외부 루프관(201)과 내부 챔버(202)가 서로 연통되도록 외부 루프관(201)과 내부 챔버(202)사이를 따라 일정간격으로 배열되는 다수의 브리지(211), 각각의 브리지(211)를 감싸고 자기장을 형성하기 위한 자성코어(203), RF전원이 공급되는 안테나(204), 챔버 상부에 장착된 상부 안테나(205), 가스가 주입되는 가스 주입구(206), 사용후 가스를 배출하기 위한 배기구(207), 웨이퍼나 유리기판을 개폐구(210)를 통해 내부 챔버(202)내에 장착하기 위해 구비된 척(209)으로 구성된다. 6A and 6B, the inductively coupled
유도결합형 플라즈마 발생장치(200)에는 외부 루프관(201)와 내부 챔버(202)사이를 연통하는 다수의 브리지(211)가 원주방향을 따라 소정거리로 이격되어 구비되고, 또한 외부 루프관(201)과 내부 챔버(202)사이에서 높이 방향을 따라 다수개 배열될 수 있다. The inductively coupled
이렇게 배열된 각각의 브리지(211)를 외측에서 에워싸고 안테나(204)에 의해 권취된 자성코어(203)를 이용하여 각각의 브리지(211)를 지나는 전기장(E)을 유도한다. Each of the
자성코어(203)는 브리지(211)를 외측에서 완전하게 에워싸는 형태로서, 원형 고리, 원통, 사각 고리, 및 사각통중 선택된 어느 하나일 수 있고, 자성코어(203)의 재질은 전술한 자성코어(103)의 재질과 같이 OP 페라이트, Ba 페라이트, Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, 퍼몰로이, 및 센다스트중 어느 하나로 구성된다. The
자성코어(203)를 권취하는 안테나(204)에 의해 자성코어(203)에 시간적으로 변화하는 강한 자기장(B)이 형성되어, 도 6b에 도시된 바와 같이 브리지(211)를 지나는 큰 직경의 강한 전기장(E)이 유도되고, 따라서 대면적의 강한 전기장(E)이 플라즈마 발생장치(200)의 원주를 따라 유도된다. A strong magnetic field B that changes in time in the
이렇게 유도된 강한 전기장(E)을 이용하여 내부 챔버내(202)에 고밀도의 플라즈마를 발생시켜, 개폐구(210)를 통해 전달되어 척(209)에 놓인 웨이퍼나 유리기판을 처리하게 된다. Using the induced electric field (E) in this way to generate a high-density plasma in the
종래의 유도결합 플라즈마 발생장치에 인가되는 RF전원으로 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치에 더욱 강한 전기장을 대면적상에 유도시키고 이런 강한 전기장을 이용하여 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. RF power applied to a conventional inductively coupled plasma generator can induce a stronger electric field in a large area in the inductively coupled plasma generator according to the present invention and generate a high density plasma using such a strong electric field.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의 하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various implementations are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 낮은 RF전원으로 고투자율의 재질을 사용하여 강한 전기장을 유도하고, 이런 강한 전기장을 이용하여 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. As described above, the present invention may induce a strong electric field using a material having a high permeability with a low RF power source, and generate a high density plasma using the strong electric field.
고밀도의 플라즈마를 대면적상에 균일하게 발생시켜 대구경의 웨이퍼 또는 유리기판에 플라즈마를 이용함으로써, 생산수율을 향상시킬 수 있다. By producing plasma of high density uniformly over a large area and using plasma for a large diameter wafer or glass substrate, production yield can be improved.
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