KR100721572B1 - Inductively Coupled Plasma Processing Apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유도결합형 플라즈마(ICP) 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus.

이 같은 본 발명은, 반응챔버를 밀폐하는 유전체 절연판내에 안테나를 개재함으로써, 반응챔버내로 전해지는 전자기장의 세기를 증대시켜 플라즈마의 생성 효율을 향상시키도록 한 유도결합형 플라즈마 처리장치를 제공한다.The present invention provides an inductively coupled plasma processing apparatus in which an antenna is interposed in a dielectric insulating plate enclosing the reaction chamber, thereby increasing the intensity of the electromagnetic field transmitted into the reaction chamber to improve the plasma generation efficiency.

유도결합형 플라즈마, 안테나, 유전체 절연판, 커버, 반응챔버Inductively Coupled Plasma, Antenna, Dielectric Insulator, Cover, Reaction Chamber

Description

유도결합형 플라즈마 처리장치{Inductively Coupled Plasma Processing Apparatus}Inductively Coupled Plasma Processing Apparatus

도 1은 본 발명의 제 1 실시예로 유전체 절연판에 안테나가 내장된 유도결합형 플라즈마 처리장치의 구성도.1 is a configuration diagram of an inductively coupled plasma processing apparatus having an antenna embedded in a dielectric insulating plate according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예로 커버에 안테나가 결합된 상태의 사시도.Figure 2 is a perspective view of the antenna coupled to the cover in a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예로 안테나가 삽입되지 않은 유전체 절연판과 커버의 결합상태를 보인 단면도.3 is a cross-sectional view showing a bonding state of a dielectric insulating plate and a cover without an antenna inserted in a first embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제 1 실시예로 안테나가 삽입된 유전체 절연판과 커버의 결합상태를 보인 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing a coupling state of the dielectric insulating plate and the cover is inserted into the antenna in the first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예로 안테나가 분할 구성된 제 1,2 유전체 절연판에 내장되는 상태의 분리 단면도.5 is an exploded cross-sectional view of a state in which the antenna is embedded in the first and second dielectric insulating plates in which the antenna is divided in the first embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 제 2 실시예로 세라믹재에 안테나가 내장된 유도결합형 플라즈마 처리장치의 구성도.6 is a configuration diagram of an inductively coupled plasma processing apparatus in which an antenna is built in a ceramic material according to a second embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예로 안테나가 세라믹재에 내장된 상태의 단면도.7 is a cross-sectional view of a state in which an antenna is embedded in a ceramic material in a second embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of drawings *

10; 반응챔버 20; 정전척10; Reaction chamber 20; An electrostatic chuck

30; 커버 31; 외측격벽30; Cover 31; Outer bulkhead

32; 내측격벽 33; 슬롯구멍32; Inner bulkhead 33; Slot hole

40; 안테나 50; 매칭회로부40; Antenna 50; Matching circuit part

60; RF전원부 80,90; 제 1,2 유전체 절연판60; RF power supply 80,90; 1,2nd dielectric insulation plate

81,91; 제 3,4 지지홈부 100; 안테나 보호재81,91; Third and fourth support groove portions 100; Antenna protective material

300; 유전체 절연판300; Dielectric insulation plate

본 발명은 유도결합형 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반응챔버를 밀폐하는 유전체 절연판내에 안테나(유도코일)를 개재하여 반응챔버내로 전해지는 전자기장의 세기를 증대시켜 플라즈마의 생성 효율을 향상시키도록 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus, and more particularly, to increase the strength of an electromagnetic field transmitted into a reaction chamber through an antenna (induction coil) in a dielectric insulating plate sealing the reaction chamber. The present invention relates to an inductively coupled plasma processing apparatus for improving plasma generation efficiency.

일반적으로, 반도체 제조 공정중의 하나인 식각공정은 감광막 패턴을 마스크로 사용하여 감광막 패턴 아래의 막질을 선택적으로 제거하는 공정으로, 이러한 식각공정은 습식식각(wet etching)과 건식식각(dry etching)으로 대별된다.In general, an etching process, which is one of the semiconductor manufacturing processes, is a process of selectively removing the film quality under the photoresist pattern by using the photoresist pattern as a mask, and the etching process is wet etching and dry etching. It is roughly divided into.

상기 습식식각은 집적회로 소자에 범용으로 사용되어 왔으나 근래에는 소자의 집적도가 점점 더 고집적화 함에 따른 습식식각의 등방성식각이 보이는 집적도 의 한계로 인하여 거의 사용하지 않는다.The wet etching has been widely used in integrated circuit devices, but in recent years, the wet etching is rarely used due to the limitation of the density of the isotropic etching of the wet etching due to the higher integration of the device.

따라서, 근래의 반도체 제조공정에서는 주로 건식식각이 사용되며, 상기 건식식각은 유도결합형 플라즈마(ICP)를 이용하여 기판을 플라즈마 상태의 래티칼과의 화학반응 및 이온의 가속 충돌에 의한 물리적 방법으로 막질을 선택적으로 제거하는 것이다.Therefore, in recent years, in the semiconductor manufacturing process, dry etching is mainly used. The dry etching is performed by inductively coupled plasma (ICP) using a chemical reaction with a radical in a plasma state and a physical method by accelerated collision of ions. To selectively remove the membrane.

상기 건식식각 공정을 수행하는 유도결합형 플라즈마 처리장치는 도시하지 않았지만, 내부에 진공상태의 플라즈마 형성공간이 마련된 챔버를 구비하고, 상기 반응챔버의 내부 아래쪽에는 기판을 지지하기 위한 정전척(ESC: electrostatic chuck)이 마련되며, 상기 정전척은 기판을 정전기력으로 척킹(chucking)한다.Although not shown, the inductively coupled plasma processing apparatus for performing the dry etching process includes a chamber having a vacuum plasma forming space therein, and an electrostatic chuck (ESC) for supporting a substrate under the reaction chamber. An electrostatic chuck is provided, and the electrostatic chuck chucks the substrate with electrostatic force.

상기 반응챔버의 상부에는 유전체로 이루어진 절연판(insulating plate)이 결합되고, 상기 반응챔버의 측벽에는 반응가스를 반응챔버의 내부로 주입하기 위한 가스주입구가 형성되며, 상기 반응챔버의 내부에는 가스주입구와 연결되는 가스분배구가 설치되고, 상기 반응챔버의 바닥벽에는 진공펌프에 연결되는 진공흡입구가 형성되며, 상기 유전체 절연판의 상부에는 반응챔버 내부로 플라즈마를 생성시키기 위한 유도코일 즉, 안테나가 설치되도록 하였다.An insulating plate made of a dielectric is coupled to the upper portion of the reaction chamber, and a gas inlet for injecting the reaction gas into the reaction chamber is formed on the sidewall of the reaction chamber, and a gas inlet is formed in the reaction chamber. A gas distribution port to be connected is installed, and a vacuum suction port connected to a vacuum pump is formed on a bottom wall of the reaction chamber, and an induction coil for generating plasma into the reaction chamber, that is, an antenna, is installed on the dielectric insulating plate. It was.

이때, 상기 안테나에는 RF전원 인가부로부터 인가받은 RF전원에 의해 RF전류가 흐르도록 하였으며, 상기 안테나를 통해 흐르는 RF전류에 의해 전자기장이 유도된다.In this case, the RF current is caused to flow through the RF power applied from the RF power applying unit, and an electromagnetic field is induced by the RF current flowing through the antenna.

따라서, 반응가스가 가스분배구를 통해 반응챔버 내부로 유입될 때, 상기 반응챔버내로 유도되는 전자기장으로부터 래티칼과의 화학반응 및 이온의 가속 충돌 에 의한 물리적 방법으로 막질을 선택적으로 제거하면서 기판을 원하는 바에 따라 식각하게 되는 것이다.Therefore, when the reaction gas is introduced into the reaction chamber through the gas distribution port, the substrate is removed by selectively removing the film quality by a physical reaction by chemical reaction with radicals and accelerated collision of ions from the electromagnetic field induced in the reaction chamber. It will be etched as desired.

한편, 상기와 같은 유동결합형 플라즈마 처리장치는 현재 대형화가 이루어지고 있으며, 이럴 경우 반응챔버의 상부에 마련되는 유전체 절연판은 직접적인 진공면의 경계 역할을 수행하는 특성에 따라 그 크기와 두께를 크게 설계해야 한다.On the other hand, the flow-coupled plasma processing apparatus as described above is large in size, and in this case, the dielectric insulating plate provided on the upper portion of the reaction chamber is designed to have a large size and thickness depending on the property of directly acting as a boundary of the vacuum surface. Should be.

그러나, 상기와 같이 유전체 절연판의 크기와 두께를 크게 설계한 상태에서 안테나를 반응챔버의 외부 즉, 유전체 절연판의 외측면에 위치시킬 경우 진공상태인 반응챔버내의 플라즈마 형성공간으로 유도되는 전자기장의 세기가 감소할 수 밖에 없으며, 이에따라 반응챔버내에서의 플라즈마 생성이 원활하게 이루어지지 못하거나 플라즈마가 생성되더라도 그 플라즈마의 밀도가 플라즈마 형성공간내에서 균일하게 분포되지 못하는 등 플라즈마의 생성 효율이 저하되면서 기판을 원하는 바에 따라 식각하지 못하는 문제점이 발생하였다.However, when the antenna is positioned outside of the reaction chamber, that is, the outer surface of the dielectric insulating plate in the state where the dielectric insulating plate is largely designed as described above, the intensity of the electromagnetic field induced into the plasma forming space in the vacuum reaction chamber is increased. As a result, the plasma generation efficiency of the substrate decreases due to poor plasma generation in the reaction chamber or the plasma density not being uniformly distributed in the plasma formation space even if the plasma is generated. There was a problem that can not be etched as desired.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 반응챔버를 밀폐하는 유전체 절연판내에 안테나를 개재함으로써, 반응챔버내로 전해지는 전자기장의 세기를 증대시켜 플라즈마의 생성 효율을 향상시킬 수 있도록 한 유도결합형 플라즈마 처리장치를 제공하려는데 그 목적이 있는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and by interposing an antenna in a dielectric insulating plate enclosing the reaction chamber, it is possible to increase the intensity of the electromagnetic field transmitted into the reaction chamber to improve the plasma generation efficiency. It is an object of the present invention to provide an inductively coupled plasma processing apparatus.

또한, 본 발명은 유전체 절연판의 두께를 얇게 구성한 후 그 위에 안테나를 개재한 유리를 형성한 유도결합형 플라즈마 처리장치를 제공하려는데 또 다른 목적이 있는 것이다. Another object of the present invention is to provide an inductively coupled plasma processing apparatus in which a thickness of a dielectric insulating plate is configured to be thin and then glass is formed thereon.                         

또한, 본 발명은 안테나의 내장이 가능하도록 유전체 절연판을 상하로 분할 구성하는 유도결합형 플라즈마 처리장치를 제공하려는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an inductively coupled plasma processing apparatus for dividing a dielectric insulating plate up and down to allow antennas to be embedded therein.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 유도결합형 플라즈마 처리장치는,The inductively coupled plasma processing apparatus of the present invention for achieving the above object,

진공상태의 플라즈마 형성공간이 마련되는 반응챔버;A reaction chamber in which a vacuum plasma forming space is provided;

상기 반응챔버의 내부 아래쪽에 위치하는 정전척;An electrostatic chuck positioned inside the reaction chamber;

상기 반응챔버의 상부에 결합되는 커버;A cover coupled to the upper portion of the reaction chamber;

상기 커버내에 결합되는 유전체 절연판;A dielectric insulating plate coupled within the cover;

상기 반응챔버의 측벽에 형성되어 반응가스를 반응챔버의 내부로 주입시키는 가스주입구;A gas inlet formed on the sidewall of the reaction chamber to inject the reaction gas into the reaction chamber;

상기 유전체 절연판의 내부에 개재되는 안테나;An antenna interposed in the dielectric insulating plate;

상기 반응챔버의 외부면에 위치하여 상기의 안테나로 RF전원부의 RF전원을 인가하는 매칭회로부; 로 구성함을 특징으로 한다.A matching circuit unit positioned on an outer surface of the reaction chamber to apply RF power of the RF power unit to the antenna; It is characterized by the configuration.

다른 일면에 따라, 상기 커버는,According to another aspect, the cover,

외측격벽과 십자형(＋)으로 분기되어 상측 개구형의 안테나 삽입공간을 다수 형성시킨 내측격벽으로 구성하고, It consists of an inner partition which is divided into an outer partition and a cross (+) to form a large number of antenna insertion spaces of the upper opening type,

상기 외측격벽과 내측격벽에는 안테나의 삽입을 안내하기 위한 다수의 슬롯구멍을 형성함을 특징으로 한다.The outer partition and the inner partition is characterized in that it forms a plurality of slot holes for guiding the insertion of the antenna.

또 다른 일면에 따라, 상기 내측 격벽은,According to another aspect, the inner partition wall,

외측격벽으로부터 그물형(＃)으로 분기시켜 구성함을 특징으로 한다.It is characterized by being branched from the outer partition into a mesh shape.

또 다른 일면에 따라, 상기 유전체 절연판은,According to yet another aspect, the dielectric insulating plate,

커버의 상측 개구부를 덮는 상부의 제 1 유전체 절연판과, 커버의 바닥격벽에 밀착 고정되는 하부의 제 2 유전체 절연판으로 분할 구성함을 특징으로 한다.And a first dielectric insulator plate covering the upper opening of the cover and a second dielectric insulator plate which is tightly fixed to the bottom partition wall of the cover.

또 다른 일면에 따라, 상기 제 1,2 유전체 절연판은, 두께가 서로 다른 비대칭형으로 구성함을 특징으로 한다.According to yet another aspect, the first and second dielectric insulating plates are characterized in that the asymmetrical configuration with different thicknesses.

또 다른 일면에 따라, 상기 제 1,2 유전체 절연판이 비대칭시, 상기 제 2 유전체 절연판의 두께는 제 1 유전체 절연판의 두께보다 얇게 구성함을 특징으로 한다.According to yet another aspect, when the first and second dielectric insulating plates are asymmetric, the thickness of the second dielectric insulating plate is configured to be thinner than the thickness of the first dielectric insulating plate.

또 다른 일면에 따라, 상기 제 1,2 유전체 절연판은, 대칭형으로 구성함을 특징으로 한다.According to yet another aspect, the first and second dielectric insulating plates are symmetrical.

또 다른 일면에 따라, 상기 제 1 유전체 절연판에는,According to yet another aspect, the first dielectric insulating plate,

안테나의 상부를 지지하기 위한 제 1 지지홈부를 형성함을 특징으로 한다.And a first supporting groove portion for supporting the upper portion of the antenna.

또 다른 일면에 따라, 상기 제 2 유전체 절연판에는,According to another aspect, the second dielectric insulating plate,

안테나의 하부를 지지하기 위한 제 2 지지홈부를 형성함을 특징으로 한다.And a second support groove for supporting the lower part of the antenna.

또 다른 일면에 따라, 상기 제 1,2 유전체 절연체는, 세라믹재로 구성함을 특징으로 한다.According to yet another aspect, the first and second dielectric insulators are formed of a ceramic material.

또 다른 일면에 따라, 상기 세라믹재는, 알루미나(Al2O3)인 것을 특징으로 한다.According to yet another aspect, the ceramic material is characterized by being alumina (Al 2 O 3 ).

또 다른 일면에 따라, 상기 유전체 절연판은, 반응챔버내의 전기장 유도효율 을 높이도록 두께가 얇은 판형으로 구성함을 특징으로 한다.According to yet another aspect, the dielectric insulating plate is characterized in that it is configured in a thin plate shape to increase the electric field induction efficiency in the reaction chamber.

또 다른 일면에 따라, 상기 안테나는, 안테나 보호재에 개재되도록 구성함을 특징으로 한다.According to yet another aspect, the antenna is characterized in that configured to be interposed in the antenna protective material.

또 다른 일면에 따라, 상기 안테나 보호재는, 유리인 것을 특징으로 한다.According to yet another aspect, the antenna protective material is characterized in that the glass.

또 다른 일면에 따라, 상기 유리에는, 소결(sintering)로 안테나가 개재됨을 특징으로 한다.According to another aspect, the glass is characterized in that the antenna is interposed by sintering (sintering).

또 다른 일면에 따라, 상기 안테나가 개재된 유리는 판형의 유전체 절연판 위에 설치 구성함을 특징으로 한다.According to yet another aspect, the glass with the antenna is characterized in that the installation on the plate-shaped dielectric insulating plate.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 제 1 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예로 유전체 절연판에 안테나가 내장된 유도결합형 플라즈마 처리장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예로 커버에 안테나가 결합된 상태의 사시도 이다.1 is a configuration diagram of an inductively coupled plasma processing apparatus in which an antenna is embedded in a dielectric insulating plate according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of an antenna coupled to a cover in a first embodiment of the present invention. .

도 3은 본 발명의 제 1 실시예로 안테나가 삽입되지 않은 유전체 절연판과 커버의 결합상태를 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예로 안테나가 삽입된 유전체 절연판과 커버의 결합상태를 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예로 안테나가 분할 구성된 제 1,2 유전체 절연판에 내장되는 상태의 분리 단면도를 도시하고 있다.FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a coupling state of a dielectric insulating plate and a cover without an antenna inserted in a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 illustrates a coupling state of a dielectric insulating plate and a cover with an antenna inserted into a first embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view of a state in which the antenna is embedded in the first and second dielectric insulating plates in which the antenna is divided according to the first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예인 유도결합형 플라즈마 처리장치는, 반응챔버(10), 정전척(20), 커버(30), 안테나(40), 매칭회로부(50), RF 전원부(60), 상하부의 제 1,2 유전체 절연판(80)(90)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the inductively coupled plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a reaction chamber 10, an electrostatic chuck 20, a cover 30, an antenna 40, a matching circuit unit 50, The RF power supply unit 60 includes upper and lower first and second dielectric insulating plates 80 and 90.

상기 반응챔버(10)는 상부의 커버(30)에 결합되는 제 1,2 유전체 절연판(80)(90)에 의해 진공상태의 플라즈마 형성공간이 마련되는 구조로, 그 일측에는 반응가스(예; 에칭가스로서 CF4가스, C4F8가스, Cl2 가스 등)의 주입이 가능하도록 하는 가스주입구(11)를 형성하고 있으며, 이를 위해 상기 반응챔버(10)에는 반응가스를 상기의 가스주입구(11)로 주입시키기 위한 가스공급부를 연결 구성하였다.The reaction chamber 10 is a structure in which a plasma forming space in a vacuum state is provided by first and second dielectric insulating plates 80 and 90 coupled to an upper cover 30, and a reaction gas (eg; A gas inlet 11 is formed to enable the injection of CF 4 gas, C 4 F 8 gas, Cl 2 gas, etc. as an etching gas, and for this purpose, the reaction chamber 10 is provided with a reaction gas. The gas supply unit for injection into (11) was configured.

상기 정전척(20)은 반응챔버(10)의 내부 아래쪽에 마련되어 기판을 정전기력으로 척킹하는 것으로, 상기 정전척(20)은 공정 수행을 위한 기판이 안착될 때 상기 기판을 정전기력으로 지지하는 구조이다.The electrostatic chuck 20 is provided below the inside of the reaction chamber 10 to chuck the substrate with electrostatic force, and the electrostatic chuck 20 supports the substrate with electrostatic force when the substrate is mounted for performing the process. .

여기서, 상기 정전척(20)의 하부로는 통상적인 구조로 도면에 도시하지 않았지만 공정 수행 중 기판의 냉각을 위한 헬륨가스가 공급되는 헬륨가스 공급부를 연결시켜 기판의 아랫면으로 헬륨가스를 공급하도록 하였다.Here, although the lower portion of the electrostatic chuck 20 has a conventional structure, the helium gas supply unit for supplying helium gas for cooling the substrate during the process is connected to supply the helium gas to the lower surface of the substrate. .

이때, 상기 정전척(20)에는 통상적인 구성요소로서 도시하지 않았지만 플라즈마 식각 공정 수행을 위하여 제공되는 바이어스 전력이 연결되고, 또한 공정 수행시에 기판이 정전척(20) 상에 안정적으로 안착되도록 하기 위하여 고전압을 제공하는 고압모듈이 연결되도록 하였다.In this case, although not shown as a conventional component, the electrostatic chuck 20 is connected to a bias power provided for performing a plasma etching process, and also to allow the substrate to be stably seated on the electrostatic chuck 20 during the process. In order to connect the high voltage module providing a high voltage.

상기 커버(30)는 반응챔버(10)의 상부에 도시하지 않았지만 나사 결합되는 구조로, 이를 위해 상기 커버(30)는 외측격벽(31) 및, 상기 외측격벽(31)으로부터 분기되는 내측격벽(32)으로 이루어지며, 상기 내측격벽(32)의 분기로부터 개구형의 안테나 삽입공간(도면에는 도시하지 않음)이 다수 형성된다.Although the cover 30 is not shown in the upper portion of the reaction chamber 10 is screwed structure, for this purpose, the cover 30 is the outer partition 31 and the inner partition branching from the outer partition (31) ( 32), and a plurality of opening antenna insertion spaces (not shown) are formed from the branch of the inner partition wall 32.

여기서, 상기 내측격벽(32)은 도면에는 도시되어 있지 않지만 외측격벽(31)으로부터 그물형(＃)으로 분기시켜 구성할 수도 있으며, 반드시 이러한 것에 한정하는 것은 아니다.Although the inner partition 32 is not shown in the figure, it may be configured by branching from the outer partition 31 into a mesh shape, but is not necessarily limited thereto.

또한, 상기 외측격벽(31)과 내측격벽(32)에는 도 2에서와 같이 제 1,2 유전체 절연판(80)(90)의 사이에 위치하는 안테나(40)를 관통시키기 위한 슬롯구멍(35)을 다수 형성하였다.In addition, the outer partition 31 and the inner partition 32, the slot hole 35 for penetrating the antenna 40 located between the first and second dielectric insulating plates 80, 90 as shown in FIG. A large number was formed.

그리고, 유도결합형 플라즈마 처리 장치가 대형화될 때 이와동시에 진공면의 경계역할을 하는 유전체 절연판도 그 크기 및 두께가 커질 수 밖에 없는데, 이를 위해 도 3,4,5 에서와 같이 유전체 절연판은 상하 분리형의 제 1,2 유전체 절연판(80)(90)으로 구성하였다.In addition, when the inductively coupled plasma processing apparatus is enlarged, the dielectric insulating plate which serves as a boundary of the vacuum plane at the same time also has a large size and a thickness. For this purpose, as shown in FIGS. Of the first and second dielectric insulating plates 80 and 90.

이때, 상기 제 1,2 유전체 절연판(80)(90)은 세라믹재인 알루미나(Al2O3)로 구성되어 서로 대칭 구조일 수 있지만, 비대칭으로 구성하여도 무방하고, 반드시 이러한 것에 한정하는 것은 아니며, 비대칭 경우 상기 하부의 제 2 유전체 절연판(90)은 반응챔버(10)의 내부로 전기장 유도가 효율적으로 이루어지도록 상부의 제 1 유전체 절연판(80)보다는 그 두께를 얇게 구성함이 바람직하다.In this case, the first and second dielectric insulating plates 80 and 90 may be made of alumina (Al 2 O 3 ), which is a ceramic material, and may have a symmetrical structure. In the case of asymmetry, the lower second dielectric insulating plate 90 is preferably configured to be thinner than the upper first dielectric insulating plate 80 so that the electric field induction is efficiently performed in the reaction chamber 10.

그리고, 상기 제 1,2 유전체 절연판(80)(90)의 대향되는 면에는 각각 하나의 지지홈부 즉, 제 1,2 지지홈부(81)(91)를 형성하였으며, 이는 안테나(40)의 개재가 이루어질 때 그 안테나(40)의 유동을 방지하기 위함이다.In addition, one support groove, that is, the first and second support grooves 81 and 91, is formed on opposite surfaces of the first and second dielectric insulating plates 80 and 90, respectively, which includes the antenna 40. This is to prevent the flow of the antenna 40 when is made.

여기서, 상기 상부의 제 1 유전체 절연판(80)은 커버(30)에 결합될 때 그 결합수단으로 나사를 이용할 수 도 있지만, 반드시 이러한 것에 한정하는 것은 아니다.Here, the upper first dielectric insulating plate 80 may use a screw as a coupling means when the first dielectric insulating plate 80 is coupled to the cover 30, but is not necessarily limited thereto.

상기 매칭회로부(50)는 안테나(40)로 RF전원부(60)의 RF전원을 인가하는 구성요소로서, 이는 반응챔버(10)의 외부면에 구성된 것이다.The matching circuit unit 50 is a component for applying the RF power of the RF power supply unit 60 to the antenna 40, which is configured on the outer surface of the reaction chamber 10.

이와같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 대한 작용을 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 1 to 5 attached to the operation of the first embodiment of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 유도결합형 플라즈마 처리장치의 반응챔버(10)에 대한 용량을 대형화할 경우, 상기 반응챔버(10)의 위에 결합되어 직접적인 진공면의 경계 역할을 하는 유전체 절연판의 크기 및 두께가 상기 반응챔버(10)에 맞춰 대형화될 수 밖에 었었다.First, in the case of increasing the capacity of the reaction chamber 10 of the inductively coupled plasma processing apparatus, the size and thickness of the dielectric insulating plate coupled to the reaction chamber 10 to serve as a boundary of the direct vacuum surface is the reaction chamber. It had to be enlarged in line with (10).

이에 본 발명에서는 상기 유전체 절연판에 안테나(40)를 삽입함으로써, 상기 유도결합형 플라즈마 처리장치의 대형화에 대응할 수 있도록 한 것이며, 이의 구체적인 작동상태를 살펴보면, 도 1 및 도 5에서와 같이 RF전원부(60)에서 매칭회로부(50)를 통해 상하부로 분리 구성되는 제 1,2 유전체 절연판(80)(90)내에 삽입된 안테나(40)로 전원을 인가하면, 상기 안테나(40)에서는 RF전류가 흐르게 된다.Therefore, in the present invention, by inserting the antenna 40 in the dielectric insulating plate, it is possible to cope with the increase in size of the inductively coupled plasma processing apparatus, looking at its specific operation state, as shown in Figs. In FIG. 60, when power is applied to the antenna 40 inserted into the first and second dielectric insulating plates 80 and 90 separated by the matching circuit unit 50, the RF current flows through the antenna 40. do.

이때, 반응챔버(10)의 내부에는 상기 안테나(40)를 통해 흐르는 RF전류에 의해 소정 자기장이 발생된 다음 이 자기장의 시간에 따른 변화에 의해 전자기장이 유도된다.At this time, a predetermined magnetic field is generated in the reaction chamber 10 by the RF current flowing through the antenna 40, and then an electromagnetic field is induced by the change of the magnetic field over time.

즉, 도 2 내지 도 4에서와 같이 상기 안테나(40)는 내·외측격벽(32)(31)으 로 이루어진 커버(30)내의 상측 개구형 삽입공간으로 삽입된 제 1,2 유전체 절연판(80)(90)내에 삽입되어 있는 바,That is, as shown in FIGS. 2 to 4, the antenna 40 includes the first and second dielectric insulating plates 80 inserted into the upper opening insertion space in the cover 30 including the inner and outer partitions 32 and 31. Is inserted into (90),

상기 안테나(40)에서 자기장을 발생시키면서 시간에 따른 변화에 의해 전자기장이 상하 분리형의 제 1,2 유전체 절연판(80)(90)으로 유도될 때 그 전자기장의 세기는 두께가 얇게 형성된 하부의 제 2 유전체 절연판(90)을 통해 진공상태의 반응챔버(10)내로 균일하게 유도될 수 있게 되는 것이다.When the electromagnetic field is induced to the first and second dielectric insulating plates 80 and 90 of the vertical separation type while generating a magnetic field in the antenna 40, the strength of the electromagnetic field is lower in the second layer having a thin thickness. The dielectric insulating plate 90 may be uniformly guided into the reaction chamber 10 in a vacuum state.

그리고, 상기 반응챔버(10)의 내부에는 가스주입구(11)를 통해 반응가스가 공급되는 바, 유도 전자기장에 의해 가속된 전자들은 충돌과정을 통해 상기의 반응가스를 이온화시키게 되고, 이에따라 반응챔버(10)내의 플라즈마 형성공간에서는 플라즈마가 생성된다.Then, the reaction gas is supplied to the inside of the reaction chamber 10 through the gas inlet 11, the electrons accelerated by the induced electromagnetic field to ionize the reaction gas through the collision process, accordingly the reaction chamber ( Plasma is generated in the plasma formation space within 10).

이때, 상기 생성되는 플라즈마는 제 2 유전체 절연판(90)을 통해 반응챔버(10)내로 유도되는 균일한 전기장에 의해 밀포 분포가 균일하게 이루어짐으로써, 상기 밀도 분포가 균일한 플라즈마가 정전척(20)에 올려진 기판과 충돌할 때, 상기의 기판은 원하는 바에 따라 식각이 이루어질 수 있게 되는 것이다.In this case, the generated plasma is uniformly distributed by a uniform electric field induced into the reaction chamber 10 through the second dielectric insulating plate 90, whereby the plasma having a uniform density distribution is electrostatic chuck 20. When colliding with the substrate mounted on the substrate, the substrate can be etched as desired.

또한, 도 6 및 도 7은 본 발명의 제 2 실시예로, 도 6은 유리에 안테나가 내장된 유도결합형 플라즈마 처리장치의 구성도이고, 도 7은 안테나가 유리에 내장된 상태의 단면도를 도시하고 있다.6 and 7 illustrate a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic view of an inductively coupled plasma processing apparatus in which an antenna is built in glass, and FIG. 7 is a cross-sectional view of a state in which an antenna is embedded in glass. It is shown.

이하, 본 발명의 제 1 실시예에서와 동일부분에 대하여는 동일부호로 표시하여 그 중복되는 설명을 생략한다.Hereinafter, the same parts as in the first embodiment of the present invention will be denoted by the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예인 유도결합형 플라즈마 처 리장치는, 반응챔버(10), 정전척(20), 유전체 절연판(300), 가스주입구(11), 안테나(40), 매칭회로부(50), RF전원부(60)에 안테나 보호재(100)를 더 포함하여 구성한 것이다.As shown in FIG. 6, the inductively coupled plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a reaction chamber 10, an electrostatic chuck 20, a dielectric insulating plate 300, a gas inlet 11, and an antenna 40. The antenna circuit 100 is further included in the matching circuit unit 50 and the RF power supply unit 60.

이때, 상기 유전체 절연판(300)은 두께가 얇은 판형으로서 세라믹재인 알루미나(Al2O3)로 구성되며, 상기 반응챔버(10)의 위로 결합되는 구조를 이루고 있다. At this time, the dielectric insulating plate 300 is formed of alumina (Al 2 O 3 ), which is a ceramic material having a thin plate shape, and has a structure coupled to the reaction chamber 10.

도 6에서와 같이 상기 안테나 보호재(100)는 유리를 적용하였으며, 상기 안테나 보호재(100)의 내부에는 안테나(40)가 개재되고, 그 개재는 소결로 이루어지도록 하였으며, 반드시 이러한 방식에 한정하는 것은 아니다.As shown in Figure 6, the antenna protective material 100 is applied to the glass, the antenna protective material 100 inside the antenna 40 is interposed, the interposition is to be made of sintering, it is not necessarily limited to this manner no.

따라서, 상기와 같이 안테나(40)가 개재된 안테나 보호재(100)를 두께가 얇게 형성된 유전체 절연판(300)의 위에 형성하는 경우, 상기 안테나 보호재(100)내의 안테나(40)로부터 자기장이 발생할 때, 상기 자기장은 안테나 보호재(100)와 얇은 두께를 가진 유전체 절연판(300)을 거치면서 시간에 따른 변화에 의해 반응챔버(10)의 내부로 균일한 분포를 가지는 전자기장을 유도한다.Accordingly, when the antenna protective material 100 having the antenna 40 interposed therebetween is formed on the dielectric insulating plate 300 having a thin thickness as described above, when a magnetic field is generated from the antenna 40 in the antenna protective material 100, The magnetic field induces an electromagnetic field having a uniform distribution into the reaction chamber 10 by the time-dependent change over the antenna protective material 100 and the dielectric insulating plate 300 having a thin thickness.

그러면, 상기 반응챔버(10)의 내부로 가스주입구(11)를 통해 반응가스가 공급될 때, 상기의 반응가스는 유도 전자기장에 의해 가속된 전자들과 충돌과정으로부터 이온화됨으로써, 상기 반응챔버(10)내의 플라즈마 형성공간에서는 밀포 분포가 균일한 플라즈마가 생성될 수 있게 되는 것이다.Then, when the reaction gas is supplied through the gas inlet 11 into the reaction chamber 10, the reaction gas is ionized from the collision process with the electrons accelerated by the induced electromagnetic field, thereby the reaction chamber 10 In the plasma formation space within the plasma plasma, uniform plasma distribution can be generated.

이하, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아 니다. 따라서 이하의 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 범위 이내에서 실시예의 변형이 가능할 것이다.Hereinafter, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented as specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. Therefore, in addition to the following embodiments it will be possible to modify the embodiments within the scope included in the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 유도결합형 플라즈마 처리장치를 대형화하여 유전체 절연판의 크기 및 두께가 크게 설계되는 것을 감안한 것으로, 유전체 절연판을 분할 구성한 후 그 사이에 안테나를 개재하거나 또는 유리에 안테나를 개재한 것으로, 이를 통해 반응챔버내로 전해지는 전자기장의 세기를 증대시켜 플라즈마의 생성 효율을 향상시키면서 기판의 식각 공정 효율을 향상시킨 것이다.As described above, the present invention considers that the size and thickness of the dielectric insulation plate is increased by increasing the size of the inductively coupled plasma processing apparatus. After the dielectric insulation plate is divided, the antenna is interposed therebetween or the antenna is interposed between glass. In this case, the strength of the electromagnetic field transmitted into the reaction chamber is increased to improve the plasma generation efficiency while improving the plasma generation efficiency.

Claims (17)

진공상태의 플라즈마 형성공간이 마련되는 반응챔버;A reaction chamber in which a vacuum plasma forming space is provided; 상기 반응챔버의 내부 아래쪽에 위치하는 정전척;An electrostatic chuck positioned inside the reaction chamber; 상기 반응챔버의 상부에 결합되는 커버;A cover coupled to the upper portion of the reaction chamber; 상기 커버내에 결합되는 유전체 절연판;A dielectric insulating plate coupled within the cover; 상기 반응챔버의 측벽에 형성되어 반응가스를 반응챔버의 내부로 주입시키는 가스주입구;A gas inlet formed on the sidewall of the reaction chamber to inject the reaction gas into the reaction chamber; 상기 유전체 절연판의 내부에 개재되는 안테나;An antenna interposed in the dielectric insulating plate; 상기 반응챔버의 외부면에 위치하여 상기의 안테나로 RF전원부의 RF전원을 인가하는 매칭회로부; 로 구성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.A matching circuit unit positioned on an outer surface of the reaction chamber to apply RF power of the RF power unit to the antenna; Inductively coupled plasma processing apparatus, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서, 상기 커버는,The method of claim 1, wherein the cover, 외측격벽과 십자형으로 분기되어 상측 개구형의 안테나 삽입공간을 다수 형성시킨 내측격벽으로 구성하고,It consists of an inner partition which is divided into a cross-shaped outer partition and formed a plurality of antenna insertion spaces of the upper opening type, 상기 외측격벽과 내측격벽에는 안테나의 삽입을 안내하기 위한 다수의 슬롯구멍을 형성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.Inductively coupled plasma processing apparatus, characterized in that formed in the outer partition and the inner partition a plurality of slot holes for guiding the insertion of the antenna. 제 2 항에 있어서, 상기 내측 격벽은,The method of claim 2, wherein the inner partition, 외측격벽으로부터 그물형으로 분기시켜 구성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.Inductively coupled plasma processing apparatus, characterized in that configured to branch from the outer partition to the mesh. 제 1 항에 있어서, 상기 유전체 절연판은,The method of claim 1, wherein the dielectric insulating plate, 커버의 상측 개구부를 덮는 상부의 제 1 유전체 절연판과, 커버의 바닥격벽에 밀착 고정되는 하부의 제 2 유전체 절연판으로 분할 구성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.And an upper first dielectric insulating plate covering the upper opening of the cover and a lower second dielectric insulating plate tightly fixed to the bottom partition wall of the cover. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1,2 유전체 절연판은, 두께가 서로 다른 비대칭형으로 구성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.The inductively coupled plasma processing apparatus of claim 4, wherein the first and second dielectric insulating plates have asymmetrical shapes having different thicknesses. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1,2 유전체 절연판이 비대칭시, 상기 제 2 유전체 절연판의 두께는 제 1 유전체 절연판의 두께보다 얇게 구성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.6. The inductively coupled plasma processing apparatus of claim 5, wherein when the first and second dielectric insulating plates are asymmetric, the thickness of the second dielectric insulating plate is thinner than that of the first dielectric insulating plate. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1,2 유전체 절연판은, 대칭형으로 구성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.The inductively coupled plasma processing apparatus of claim 4, wherein the first and second dielectric insulating plates are symmetrical. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 유전체 절연판에는, 안테나의 상부를 지지하기 위한 제 1 지지홈부를 형성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.The inductively coupled plasma processing apparatus of claim 4, wherein a first support groove is formed in the first dielectric insulating plate to support an upper portion of the antenna. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 유전체 절연판에는, 안테나의 하부를 지지하기 위한 제 2 지지홈부를 형성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.The inductively coupled plasma processing apparatus of claim 4, wherein a second supporting groove is formed in the second dielectric insulating plate to support a lower portion of the antenna. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1,2 유전체 절연체는, 세라믹재로 구성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.The inductively coupled plasma processing apparatus of claim 4, wherein the first and second dielectric insulators are made of a ceramic material. 제 10 항에 있어서, 상기 세라믹재는, 알루미나(Al2O3)인 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.The inductively coupled plasma processing apparatus of claim 10, wherein the ceramic material is alumina (Al 2 O 3 ). 진공상태의 플라즈마 형성공간이 마련되는 반응챔버;A reaction chamber in which a vacuum plasma forming space is provided; 상기 반응챔버의 내부 아래쪽에 위치하는 정전척;An electrostatic chuck positioned inside the reaction chamber; 상기 반응챔버의 상부에 결합되는 유전체 절연판;A dielectric insulating plate coupled to the upper portion of the reaction chamber; 상기 유전체 절연판의 위에 올려지는 안테나 보호재;An antenna protective material mounted on the dielectric insulating plate; 상기 안테나 보호재의 내부에 개재되는 안테나;An antenna interposed in the antenna protective material; 상기 반응챔버의 외부면에 위치하여 상기의 안테나로 RF전원부의 RF전원을 인가하는 매칭회로부; 로 구성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.A matching circuit unit positioned on an outer surface of the reaction chamber to apply RF power of the RF power unit to the antenna; Inductively coupled plasma processing apparatus, characterized in that consisting of. 제 12 항에 있어서, 상기 유전체 절연판은,The method of claim 12, wherein the dielectric insulating plate, 반응챔버내의 전기장 유도 효율을 높이도록 두께가 얇은 판형으로 구성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.Inductively coupled plasma processing apparatus, characterized in that the thin plate shape to increase the electric field induction efficiency in the reaction chamber. 제 12 항에 있어서, 상기 유전체 절연판은, 세라믹재로 구성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.The inductively coupled plasma processing apparatus of claim 12, wherein the dielectric insulating plate is made of a ceramic material. 제 14 항에 있어서, 상기 세라믹재는, 알루미나(Al2O3)인 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.The inductively coupled plasma processing apparatus of claim 14, wherein the ceramic material is alumina (Al 2 O 3 ). 제 12 항에 있어서, 상기 안테나 보호재는, 유리로 구성함을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.The inductively coupled plasma processing apparatus of claim 12, wherein the antenna protective material is made of glass. 제 16 항에 있어서, 상기 유리에는, 안테나가 소결(sintering)로 개재됨을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 처리장치.17. The inductively coupled plasma processing apparatus of claim 16, wherein an antenna is interposed in the glass by sintering.
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