(57)【要約】【課題】  プラズマを生成／回転させるために、プラズマソースに電力が伝達されるとき、表面接触によって電力を伝達することにより、電気抵抗及び電力損失を最小化させたスリップリング及び回転組立体と、チャンバー内に挿入されて永久磁石を備えたライナーによって、加工対象物上の制限領域に密度が高くて均一なプラズマを得ることができるチャンバーとを提供する【解決手段】  相対的に回転する第１部材及び第２部材；及び前記第１部材と前記第２部材との間に備えられる導電性液体またはメタルブラシ；を含み、前記導電性液体または前記メタルブラシによって前記第１部材及び前記第２部材が電気的に連結される。【選択図】  図９
2014216654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に回転する第１部材及び第２部材；及び
前記第１部材と前記第２部材との間に備えられる導電性液体またはメタルブラシ；を含み、
前記導電性液体または前記メタルブラシによって前記第１部材及び前記第２部材が電気的に連結されることを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
前記第１部材は前記第２部材の内部に収容され、
前記導電性液体は前記第１部材の外面と前記第２部材の内面との間に充填され、
前記第２部材の内面には前記第２部材の外面と連結される通孔が備えられ、
前記通孔を通じて前記導電性液体が充填された後、前記通孔を閉鎖する第１閉鎖部；及び
前記通孔を内部に含む閉ループの形態に前記第２部材の内面に設置される第２閉鎖部；を含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１部材及び前記第２部材の間に挿入されるベアリング；を含み、
前記ベアリングには前記導電性液体が充填されることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記メタルブラシは前記第２部材に設置され、
前記メタルブラシには、前記第１部材にスライド接触する接触部、及び前記接触部が前記第２部材に接触するように前記第２部材に向かう方向に前記接触部を加圧する加圧部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１部材及び前記第２部材が一側に設置され、基板を収容するチャンバー；及び
前記チャンバーの内部に設置されるライナー；を含み、
前記ライナーまたは前記チャンバーの外部には永久磁石が固定設置されることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１部材及び前記第２部材は非磁性体を含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
基板を収容するチャンバー；及び
前記チャンバーの一側に形成され、前記チャンバーに流入した前記基板の反応ガスをプラズマ状態に励起させるプラズマソース；を含み、
前記第１部材及び前記第２部材は前記プラズマソースに備えられ、
前記プラズマソースには、高周波電源に連結される複数のコイルが配置された回転アンテナ、前記回転アンテナが組み立てられるローテータ、及び前記ローテータを回転可能に支持するハウジングを備えることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
基板を収容するチャンバー；
前記チャンバーの一側に形成され、前記チャンバーに流入した前記基板の反応ガスをプラズマ状態に励起させるプラズマソース；及び
前記チャンバーの内部に設置されるライナー；を含み、
前記プラズマソースは高周波電源に連結される複数のコイルが配置された回転アンテナを含み、均一なプラズマ発生のために前記アンテナコイルは３６０度以上回転し、前記ライナーには永久磁石を備えることを特徴とする、半導体装置。
【請求項９】
基板を収容するチャンバー；及び
前記チャンバーの一側に形成され、前記チャンバーに流入した前記基板の反応ガスをプラズマ状態に励起させるプラズマソース；を含み、
前記プラズマソースは高周波電源に連結される複数のコイルが配置された回転アンテナを含み、均一なプラズマ発生のために前記アンテナコイルは３６０度以上回転し、
前記チャンバーと前記プラズマソースとの間には前記チャンバーを密封するカバーが備えられ、
前記カバーの縁部の内部には強磁性体を備えることを特徴とする、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハー及びＬＣＤ用ガラス基板など、プラズマを用いて加工する食刻装置（Ｅｔｃｈｉｎｇ、Ａｓｈｉｎｇ）や蒸着装置（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈｅｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＨＤＰ＿ＣＶＤ；Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＡＬＤ）などの半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体用ウェハーやＬＣＤに使われるガラス基板などの表面に微細パターンを形成する表面処理技術において、プラズマ（Ｐｌａｓｍａ）の生成技術は、半導体微細回路線幅によって改良され、ガラス使用するＬＣＤ分野では基板のサイズによって改良される。
【０００３】
半導体用ウェハー処理技術に使われるプラズマソースの代表的な例として、平行平板形態の容量結合プラズマ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｐｌａｓｍａ、ＣＣＰ）とアンテナコイルによって誘導される誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰ）方式がある。
【０００４】
容量結合プラズマ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｐｌａｓｍａ、ＣＣＰ）は日本のＴＥＬ（Ｔｏｋｙｏ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ）社とアメリカのＬＲＣ（Ｌａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ）社などによって発展して来た。
【０００５】
誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰ）はアメリカのＡＭＴ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社とＬＲＣ社によって多くの技術が開発されている。
【０００６】
回路線幅が微細になるにつれて、アンテナコイルを使うＩＣＰ方式は、低圧でプラズマを発生させる利点があり、プラズマ密度の面では優れる。しかし、プラズマソースそのものが持つ不均一性によって、アンテナコイルの構造的な問題から始まる均一性が落ちるプラズマが発生することができる。よって、アンテナコイルを使うＩＣＰ方式は加工物であるウェハーに多くの問題点を引き起こすため、漸次排除されて行く趨勢であるが、回路線幅が超微細工程に進むことによって再びその重要さが台頭している。
【０００７】
ガラス基板を使うＬＣＤの分野においても、ＩＣＰ方式はガラス基板が大きくなるにつれて均一なプラズマを発生させにくいため、アメリカのＡＭＴ、日本のＴＥＬ社、大韓民国のＡＤＰ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、周星エンジニアリング社などは平行平板型方式の容量結合プラズマによる蒸着装備や食刻装置を開発している。
【０００８】
一方、容量結合プラズマ方式は均一なプラズマを発生することにおいては有利であるが、加工物であるウェハーやガラス基板などに電場が直接影響を及ぼすため、加工物の微細パターンの形成が難しいことがある。また、ＩＣＰソースに比べて相対的に低いプラズマ密度を形成するので、ウェハーの狭い回路線幅に対する対応に不利である。そして、広い面積（７世代、８世代）のガラス基板の場合、高電源を印加することによって、電極に均一な電力を伝達し難いだけでなく、高電力による問題を発生させる。
【０００９】
大韓民国特許登録第０３２４７９２号には高周波電力に対して低周波電力の変造を加える技術が開示されているが、均一なプラズマを信頼性できるように生成する方案は開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】大韓民国特許登録第０３２４７９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、プラズマを生成／回転させるために、プラズマソースに電力が伝達されるとき、表面接触によって電力が伝達されるようにすることにより、電気抵抗及び電力損失を最小化させたスリップリングと回転組立体を提供する。
【００１２】
本発明は、チャンバー内に挿入されて永久磁石を備えたライナーによって、加工対象物上の制限領域に密度が高くて均一なプラズマを得ることができるチャンバーを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一実施例において、本発明の半導体装置は、相対的に回転する第１部材及び第２部材；及び前記第１部材と前記第２部材との間に備えられる導電性液体またはメタルブラシ；を含むことができる。
【００１４】
一実施例において、前記導電性液体または前記メタルブラシによって前記第１部材及び前記第２部材が電気的に連結される。
【００１５】
一実施例において、本発明の半導体装置は、前記第１部材及び前記第２部材の間に挿入されるベアリング；を含み、前記ベアリングには前記導電性液体が充填される。
【００１６】
一実施例において、前記メタルブラシは前記第２部材に設置され、前記メタルブラシには、前記第１部材にスライド接触する接触部、及び前記接触部が前記第２部材に接触するように前記第２部材に向かう方向に前記接触部を加圧する加圧部を備える。
【００１７】
一実施例において、本発明の半導体装置は、基板を収容するチャンバー；及び前記チャンバーの一側に形成され、前記チャンバーに流入した前記基板の反応ガスをプラズマ状態に励起させるプラズマソース；を含み、前記第１部材及び前記第２部材は前記プラズマソースに備えられ、前記プラズマソースには、高周波電源に連結される複数のコイルが配置された回転アンテナ、前記回転アンテナが組み立てられるローテータ、及び前記ローテータを回転可能に支持するハウジングを備える。
【００１８】
一実施例において、本発明の半導体装置は、基板を収容するチャンバー；前記チャンバーの一側に形成され、前記チャンバーに流入した前記基板の反応ガスをプラズマ状態に励起させるプラズマソース；及び前記チャンバーの内部に設置されるライナー；を含み、前記プラズマソースは高周波電源に連結される複数のコイルが配置された回転アンテナを含み、均一なプラズマ発生のために前記アンテナコイルは３６０度以上回転し、前記ライナーには永久磁石を備える。
【００１９】
一実施例において、本発明の半導体装置は、基板を収容するチャンバー；及び前記チャンバーの一側に形成され、前記チャンバーに流入した前記基板の反応ガスをプラズマ状態に励起させるプラズマソース；を含み、前記プラズマソースは高周波電源に連結される複数のコイルが配置された回転アンテナを含み、均一なプラズマ発生のために前記アンテナコイルは３６０度以上回転し、前記チャンバーと前記プラズマソースとの間には前記チャンバーを密封するカバーが備えられ、前記カバーの縁部の内部には強磁性体を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は工程チャンバー内で既存の誘導結合型プラズマソースに備えられた電圧差を持つアンテナコイルの構造を改善して電圧降下による蓄電電磁気場に対する損失を最小化し、既存の固定方式アンテナコイルが持つプラズマ密度分布の不均一性を改善するために、アンテナコイルを回転させることにより、均一なプラズマ密度分布を得ることができる。
【００２１】
したがって、従来のアンテナコイルが持つプラズマ発生空間を最小化し、ＲＦ電源電力伝達効率を極大化し、制限された作業空間内でアンテナコイルの構造の幾何学的な構造を容易に変更調整することができ、プラズマ密度を高め、プラズマ生成密度を均一化することができる。
【００２２】
また、アンテナコイルの回転の際、アンテナコイルの周辺またはベアリングに導電性液体を充填させるとか、メタルブラシを備えてアンテナコイルに確実に電力を供給することができる。これにより、プラズマを確実に生成することができる。
【００２３】
また、プラズマが回転する状態で生成されるので、チャンバーの周辺に設置した固定ライナーに永久磁石を固定設置することにより、プラズマの密度及び均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の回転アンテナを備えた半導体装置を示す側断面図である。
【図２】本発明の回転アンテナの一実施例を示す斜視図である。
【図３】図２の概略図である。
【図４】本発明の回転アンテナの他の実施例を示す概略図である。
【図５】本発明の回転アンテナのさらに他の実施例を示す概略図である。
【図６】図１のガス供給部分を拡大して示す部分詳細図である。
【図７】本発明のガス板を示す平面図である。
【図８】図７の正面図である。
【図９】本発明の回転アンテナを備えた他の半導体装置を示す側断面図である。
【図１０】本発明の回転アンテナを備えた他の半導体装置の一部を示した断面図である。
【図１１】本発明の回転アンテナを備えたさらに他の半導体装置の一部を示した断面図である。
【図１２】本発明の回転アンテナを備えた他の半導体装置の他の一部を示した断面図である。
【図１３】本発明の回転アンテナを備えたさらに他の半導体装置の他の一部を示した断面図である。
【図１４】本発明の半導体装置を構成するライナーを示した概略図である。
【図１５】チャンバーのカバーを概略的に示した平面図である。
【図１６】チャンバーのカバーを概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面に基づいて本発明による実施例を詳細に説明する。この説明において、図面に示された構成要素の大きさや形状などは説明の明瞭性と便宜のために誇張して示されることができる。また、本発明の構成及び作用を考慮して特別に定義した用語は、使用者、運用者の意図または慣例によって変わることができる。このような用語に対する定義はこの明細書の全般の内容に基づいて決定されなければならない。
【００２６】
本発明は円形の形状を持つ基板加工に対応する大面積用プラズマソースで、円形の大きさに対する拡張性が容易である。特に、ウェハーを使う半導体加工工程に適したプラズマソースであり、プラズマを使って加工する蒸着（ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ）装置、またはアッシング（Ａｓｈｉｎｇ）を含む食刻（Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置などに使われるプラズマを独立的に発生させることができる誘導結合型プラズマソースである。
【００２７】
また、面積に構わなくて拡張性が容易であるので、ＬＣＤ用ガラス基板や炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）などの加工工程にも好適に使うことができる。高周波電源（ＲＦ電源）からインピーダンス整合器を介して一つの電極に導入されたＲＦ電源は二つ以上の並列連結されたアンテナコイルに連結されている。アンテナコイルは数ＲＰＭ〜数百ＲＰＭの回転速度で回転して円運動しながらプラズマを発生するようになる。
【００２８】
本発明は加工物である基板の大きさによって、アンテナコイルの長さを伸ばすとかアンテナコイルの幾何学的形状を手軽く変形することができる誘導結合型プラズマソースで、蒸着装置や食刻装置の上部に備えられるプラズマソースを提供する。
【００２９】
図１は本発明の回転アンテナを備えた半導体装置を示す側断面図である。図２は本発明の回転アンテナの一実施例を示す斜視図である。図１及び図２に基づいて本発明の回転アンテナ及びこれを備えた半導体装置の構造及び作用を詳細に説明する。
【００３０】
チャンバー２０の上部に、プラズマソースとして、回転アンテナ１００、回転アンテナ１００が組み立てられるローテータ２００、及びローテータ２００を回転可能に支持するハウジング３００を備える。チャンバー２０の下部にポンプが連結され、チャンバー２０の内部を真空にする。チャンバー２０の上部はＯリング４０が装着され、カバー３０で覆われて密封される。カバー３０は石英ガラス板が好ましい。チャンバー２０の内部には基板１０及び反応ガスの均一な供給のためのガス板５００が配置され、チャンバー２０の上部のプラズマソースによって前記反応ガスはプラズマ状態に励起される。
【００３１】
図示しない実施例において、回転アンテナ及びローテータがチャンバーの内部に挿入される実施例も可能である。冷却剤供給部及び冷却剤排出部を備えるハウジングはチャンバーの外部に位置することが好ましいので、チャンバーの外部のハウジングとチャンバーの内部のローテータとの間は密封されることによってチャンバーの内部の真空状態が維持される。
【００３２】
図６〜図８に基づいた説明でまた述べるが、プラズマソースの外側からガスインレット５０を通じてアルゴン（Ａｒ）ガスのようにプラズマを活性化させるのに適した反応ガスをガスチャネル５５及びガス板５００を通じて均一に噴射させてチャンバー２０内に供給する。
【００３３】
高周波電源４００は、例えばインピーダンス整合器を備えた高周波電源連結部４１０を経て、スリップリング４２０を介して回転アンテナ１００に印加される。回転アンテナ１００で発生した誘導電磁気場は石英ガラス板からなったカバー３０を通過してチャンバー２０の内部に励起されることによってプラズマが形成され、基板支持台に載せられた基板１０がプラズマによって加工される。この際、ＲＦ電源は数百ＫＨｚないし数百ＭＨｚで使われることができる。
【００３４】
前述したように、商用の誘導結合型プラズマソースと本発明の最大の相違点は回転アンテナ１００を備える点である。コイルを回転させる本発明の特徴は従来の固定されたアンテナコイルを持つ誘導結合型プラズマソースによって具現しにくい、円周方向に均一なプラズマを生成するためのものである。回転アンテナ１００は絶縁部材２８０を挟んでローテータ２００に組み立てられて一緒に回転する。回転アンテナ１００が組み立てられたローテータ２００はハウジング３００に回転可能に挟まれる。ハウジング３００及びローテータ２００の回転接触面にはベアリング３５０が挿入される。ハウジング３００側に備えられたモーター３８０及びローテータ２００はベルトプーリー２９０、３９０で連結され、モーター３８０の回転によってローテータ２００及び回転アンテナ１００が回転力を得る。この際、高周波電源連結部４１０も回転しなければならないので、スリップリング４２０を使ってＲＦ電源を連結した。
【００３５】
一実施例において、本発明のコイルは、回転中心となる中心コイル１３０ａと中心コイル１３０ａに並列連結された三つのブランチコイル１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄとからなる。ブランチコイル１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄは中心コイル１３０ａに連結される始端部と電源接地部１４０を備える終端部が実質的に同軸上に位置するように‘Ｕ’字形または‘Ｃ’字形などの一側が開口した閉曲線形状を持つ。ブランチコイル１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ及び中心コイル１３０ａの組立てのためにコネクター１５０が備えられる。
【００３６】
スリップリング４２０を介して高周波電源４００に連結された電源入力部１２０は中心コイル１３０ａの端部に備えられる。ブランチコイル１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄの末端部は電源接地部１４０を備え、ローテータ２００と接触することによって接地されている。
【００３７】
ハウジング３００の冷却剤供給部３１０を通じて供給された冷却剤はハウジング３００とローテータ２００の回転接触面に形成された溝３１２に沿って冷却剤チャネル２２０に流入する。
【００３８】
冷却剤チャネル２２０に流入した冷却剤は冷却剤連結部２１０に到逹する。ローテータ２００は接地され、中心コイル１３０ａには高周波電源４００が印加されるので、絶縁のために冷却剤連結部２１０及び中心コイル１３０ａの冷却剤インレット１１０は絶縁ホース２１５で連結される。
【００３９】
コイルは、内部に冷却剤が流動し、高周波電源４００が導通するために導体パイプからなることが好ましい。コイルに冷却剤が流れないようにしても良いが、冷却剤の使用はＲＦ電源コイルに印加されるときに発生する熱損失を防止するためである。冷却剤インレット１１０を通じて流入した冷却剤は中心コイル１３０ａを介して中心コイル１３０ａに並列連結されたそれぞれのブランチコイル１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄに流れ、電源接地部１４０に形成された冷却剤アウトレット１４１を通じて排出される。
【００４０】
電源接地部１４０はローテータ２００と接触して一緒に回転するので、電源接地部１４０の冷却剤アウトレット１４１はローテータ２００に形成された冷却剤チャネル２４０に連結される。したがって、ブランチコイル１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄから排出された冷却剤は冷却剤アウトレット１４１を通じて冷却剤チャネル２４０に流入し、シール３４５で密封された溝３４２を通じて冷却剤排出部３４０に排出される。溝３１２、３４２はハウジング３００の円周方向に沿って形成された溝であり、溝３１２、３４２の周りはハウジング３００及びローテータ２００の回転を邪魔しない構造のシール３１５、３４５によって密封される。冷却供給及び排出経路は図１に矢印で示されている。
【００４１】
図３は図２の概略図である。図２及び図３を参照すれば、本発明のアンテナ１００のさらに他の特徴は、電源入力部１２０と電源接地部１４０がほぼ同軸上に位置する点である。アンテナ１００の回転軸となる図２の仮想線Ｃ−Ｃ’を見れば、中心コイル１３０ａの電圧が例えばＶであり、仮想線Ｃ−Ｃ’に隣接するように位置する電源接地部１４０の電圧が０である。また、それぞれのブランチコイル１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄに対し、半径方向への任意の位置で２本のコイルに印加される電圧の和に相当する平均電圧はＶに一定になる。ここで、半径方向とは、回転中心となる部分である中心コイル１３０ａを開始点とするとき、中心コイル１３０ａに垂直な方向に沿って中心コイル１３０ａから遠くなる方向を意味し、例えば図２の中心コイル１３０ａから参照符号Ａ方向または中心コイル１３０ａから参照符号Ａ’方向を意味する。このように、本発明は中心コイル１３０ａと同一軸上に電源入力部１２０を配置し、中心コイル１３０ａに隣接した位置に電源接地部１４０を配置することにより、コイルに印加される電圧差を最小化した。
【００４２】
図３を参照すれば、‘Ｕ’字形に曲がり、始端部と終端部が隣り合う三つのブランチコイルは、中心コイルと連結されるＡｉｎ地点で例えばＲＦ入力電圧１が印加されれば、電圧降下が発生するので、電源接地地点であるＡｏｕｔでは電圧Ｖ＝０となる。また、２本からなったブランチコイルにおいて、一本に印加される電圧が１／４であれば、他の本に印加される電圧は３／４であり、これらの総和である平均電圧は１となる。また、ブランチコイルの最外側部での各本の電圧は１／２であるので、平均電圧は１となる。
【００４３】
すなわち、コイルの下に位置する加工物である基板１０にとっては、一つのブランチコイル１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄごとに半径方向に平均電圧Ｖａｖｅ＝１が均一にかかる効果を受けるので、従来のようにアンテナ１００の構造で発生する電圧差が最小化する。これは、電源入力部１２０と電源接地部１４０の位置が隣り合うように‘Ｕ’字形または‘Ｃ’字形コイルの構造を持つからである。
【００４４】
また、従来の固定されたアンテナ１００コイルにおいては、高周波電源４００の印加の際、コイル間の斜線で表示した空間（図３参照）が存在する。この空間でプラズマ密度が不均一に分布する。本発明においては、コイル組立体が回転することによって斜線部分が相殺されるので、互いに異なるブランチコイル１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄの間の斜線空間（図３参照）で発生する電圧差が相殺される。
【００４５】
このように、コイルが回転し、電源入力部１２０と電源接地部１４０の位置が隣り合う‘Ｕ’字形または‘Ｃ’字形コイルを備えた本発明の誘導結合型プラズマソースは、従来の誘導結合型プラズマソースが具現しにくい半径方向や円周方向へのプラズマ分布を均一に得ることができる。
【００４６】
均一なプラズマ分布はチャンバー２０の体積を減らすことができるようにする。一方、基板１０の大きさが大型化しても‘Ｕ’字形または‘Ｃ’字形コイルの長さを伸ばすだけで均一なプラズマを得ることができるので、３００ｍｍ、４５０ｍｍ、及びそれ以上に大きくなる次世代ウェハーに対しても拡張性が良好である。
【００４７】
図４は本発明の回転アンテナの他の実施例を示す概略図である。図５は本発明の回転アンテナのさらに他の実施例を示す概略図である。図４はブランチコイルが一つである場合のものであり、図５は２本のブランチコイル１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄが並列連結されたものを示す。ブランチコイルが一つである場合は直列連結と並列連結の区分が不要である。アンテナが回転し、中心コイルと連結されるＡｉｎ地点で、例えばＲＦ入力電圧１が印加されれば、電圧降下が起こるので、電源接地地点であるＡｏｕｔでは電圧Ｖ＝０となる。コイルの下に位置する加工物である基板１０にとっては、半径方向に平均電圧Ｖａｖｅ＝１が均一に印加される効果を受けるので、従来のアンテナ構造で発生する電圧差が最小化する。
【００４８】
図６は図１のガス供給部分を拡大して示す部分詳細図である。図７は本発明のガス板５００を示す平面図である。図８は図７の正面図である。図６〜図８に基づき、本発明の半導体装置のガス板５００を詳細に説明する。
【００４９】
まず図６を参照すれば、チャンバー２０に備えられたガスインレット５０を通じて流入した反応ガスはガスチャネル５５に沿ってガス板５００のガス溝５２０及びガス孔５１０を通じてチャンバー２０の内部に供給される。
【００５０】
ついで、図７及び図８を参照すれば、ガス板５００の円周方向及び半径方向に沿って形成されたガス溝５２０を通じて基板１０の全面的にわたって均一に分配されるガスはガス孔５１０を通じてチャンバー２０の内部に噴射される。
【００５１】
ガス板５００の微小なガス溝５２０とガス孔５１０ではガスの分圧が高いため、ＲＦ電源によって印加された誘導電磁気場によってプラズマが発生しない。よって、チャンバー２０の内部でだけプラズマが生成され、ガス供給通路での望まないプラズマの発生は抑制される。
【００５２】
一方、以上で説明したアンテナ１００が正常に動作するためには、電源が確実に供給されなければならない。
【００５３】
アンテナ１００の電源供給は、高周波電源がスリップリング４２０と電源接地部１４０との間に印加されることによってなされることができる。電源供給ラインの一方はスリップリング４２０に電気的に連結され、他方は電源接地部１４０に連結されなければならない。
【００５４】
しかし、スリップリング４２０の公差などによってアンテナ１００の回転過程で一時スリップリング４２０が電源供給ラインに電気的に連結されない状態があり得る。
【００５５】
同様に、電源接地部１４０でもこのような状態が発生することができる。電源接地部１４０はローテータ２００、ベアリング３５０、及びハウジング３００に電気的に連結される。アンテナ１００と一緒にローテータ２００が回転する過程でベアリング３５０の公差などによって一時ベアリング３５０がローテータ２００またはハウジング３００に電気的に連結されないことができる。
【００５６】
図９は本発明の回転アンテナを備えた他の半導体装置を示す側断面図である。
【００５７】
図９に示された半導体装置は相対的に回転する第１部材及び第２部材、及び第１部材と第２部材との間に充填される導電性液体６９０、７９０を含むことができる。
【００５８】
第１部材と第２部材は互いに電気的に連結される必要がある部材であり、一例として第１部材はスリップリング６２０、及びローテータ２００であることができ、第２部材は高周波電源連結部６１０、及びハウジング７００であることができる。
【００５９】
ハウジング７００側に備えられたモーター３８０及びローテータ２００はベルトプーリー２９０、７９０で連結され、モーター３８０の回転によってローテータ２００及び回転アンテナ１００が回転力を得るようになる。
【００６０】
第１部材と第２部材の製作公差、組立公差などによって、相対回転の際に第１部材と第２部材が電気的に連結されないことができる。このような現象を確実に防止するために導電性液体６９０、７９０を用いることができる。
【００６１】
導電性液体６９０、７９０は電気が流れることができる液状の物質で、第１部材と第２部材との間に充填されることができる。導電性液体６９０、７９０は水銀などのような液体金属であることができる。第１部材と第２部材が機構的観点で電気的に離れた状態となっても、導電性液体６９０、７９０によれば第１部材と第２部材は電気的に連結された状態で維持されることができる。
【００６２】
図１０は本発明の回転アンテナを備えた他の半導体装置の一部を示した断面図である。図１０は図９のスリップリング６２０部分を拡大したものであることができる。
【００６３】
図１０には第１部材としてスリップリング６２０が開示され、第２部材として高周波電源連結部６１０が開示されている。
【００６４】
第２部材の高周波電源連結部６１０はスリップリング６２０に対して固定された状態を維持し、電源供給ラインの１本が連結されることができる。
【００６５】
高周波電源連結部６１０には、アンテナと一緒に回転するスリップリング６２０を収容する中空が形成されることができる。これにより、第１部材のスリップリング６２０は第２部材の高周波電源連結部６１０の内部に収容されることができる。また、スリップリング６２０の回転を保障するために、中空とスリップリング６２０との間にはベアリングを備えることができる。
【００６６】
図面には高周波電源連結部６１０の中空とスリップリング６２０はほぼ接しているものとして示されているが、相対回転のために中空とスリップリング６２０は実質的に離隔した状態であることができる。よって、高周波電源連結部６１０とスリップリング６２０との間の電気的連結は両者の間に備えられたベアリングによることになる。
【００６７】
ベアリングは、具体的にスリップリング６２０に接触する内輪、高周波電源連結部６１０に接触する外輪、及び内輪と外輪との間のボールを含むことができる。よって、高周波電源連結部６１０とスリップリング６２０が電気的に連結されるためには、ベアリングを構成する内輪、ボール、及び外輪がいずれも電気的に連結された状態を維持しなければならない。すなわち、ボールは内輪と外輪に同時に接触していなければならない。しかし、ベアリングの公差、スリップリング６２０の回転時の衝撃などによってボールが内輪または外輪に接触しないことができ、これは高周波電源連結部６１０とスリップリング６２０との間の電気的連結が断絶されることを意味する。
【００６８】
本発明によれば、導電性液体６９０が第１部材のスリップリング６２０の外面と第２部材の高周波電源連結部６１０の内面との間に充填されることができる。これによれば、ベアリングの状態に関係なくスリップリング６２０と高周波電源連結部６１０の電気的連結を確実に維持することができる。
【００６９】
第１部材と第２部材との間に導電性液体６９０、７９０を充填させる多様な方法があり得る。
【００７０】
例えば、導電性液体６９０、７９０は第２部材に形成された通孔６１１、７１０を通じて第１部材と第２部材との間に充填されることができる。
【００７１】
具体的に、第２部材の内面には第２部材の外面と連結される通孔６１１、７１０を備えることができる。この通孔６１１、７１０を通じて導電性液体６９０、７９０が第１部材と第２部材との間に充填されることができる。第１部材と第２部材との間に充填された導電性液体６９０、７９０が通孔６１１、７１０を通じて流出することを防止するために、通孔６１１、７１０を閉鎖する第１閉鎖部６３０、７３０を備えることができる。
【００７２】
第１閉鎖部６３０、７３０は、通孔６１１、７１０を通じて導電性液体６９０、７９０が充填された後、通孔６１１、７１０を閉鎖するパッキングなどを含むことができる。第１閉鎖部６３０、７３０は第２部材の内面の通孔６１１、７１０の入口に近くに配置されることができる。
【００７３】
一方、第１部材と第２部材との間に充填される導電性液体６９０、７９０が半導体装置を構成する他の要素にまたは外部に流出することを防止する必要がある。このために、第２閉鎖部６５０、７５０を備えることができる。
【００７４】
第２閉鎖部６５０、７５０は通孔６１１、７１０を内部に含む閉ループ状に第２部材の内面に設置されることができる。第２閉鎖部６５０、７５０はいわゆるＯリング（Ｏ−ｒｉｎｇ）であることができる。通孔６１１、７１０を通じて第１部材と第２部材との間に流入した導電性液体６９０、７９０は第１部材の外面または第２部材の内面に沿って拡散する。第２閉鎖部６５０、７５０によれば、導電性液体６９０、７９０の拡散範囲は第２閉鎖部６５０、７５０が形成する閉ループの領域に制限されることができる。
【００７５】
第２閉鎖部６５０、７５０によれば、第１部材と第２部材との間に充填される導電性液体６９０、７９０の量を制限することができるので、生産費を節減することができる。また、第２閉鎖部６５０、７５０によれば、導電性液体６９０、７９０をシーリングすることができる構造であり、第１部材と第２部材を形成しなくても構わない。
【００７６】
ベアリングにも導電性液体が充填されることができる。ベアリングに充填される導電性液体は伝導性を持つだけでなくベアリングの機能を阻害してはいけなく、ベアリングで発生する熱に耐えることができなければならない。一例として、ベアリングに充填される導電性液体は伝導性耐熱グリースであることができる。ベアリングに充填される導電性液体は内輪と外輪との間に充填されることができる。この際、ベアリングには導電性液体が流出することを防止するシーリング部を備えることができる。
【００７７】
一方、高周波電源連結部６１０に印加される高周波電源によって高周波電源連結部６１０が加熱されることができる。温度が上昇すれば、高周波電源連結部６１０の抵抗値が高くなるとか安全事故が発生することができるので、高周波電源連結部６１０の温度を低める必要がある。
【００７８】
このために、高周波電源連結部６１０には冷却水が循環するウォータージャケット６８０を備えることができる。ウォータージャケット６８０には、冷却水が流入する流入管と高周波電源連結部６１０を冷却させる過程で加熱された冷却水が流出する流出管が連結されることができる。
【００７９】
図１１は本発明の回転アンテナを備えたさらに他の半導体装置の一部を示した断面図である。
【００８０】
図１１には図１０と同様に第１部材としてスリップリング６２０が開示され、第２部材として高周波電源連結部６１０が開示されている。この際、第１部材が高周波電源連結部６１０であり、第２部材がスリップリング６２０であっても構わない。
【００８１】
第１部材と第２部材との間には導電性液体の代わりにメタルブラシを備えることができる。メタルブラシは高周波電源連結部６１０の内壁面に設置され、導電性液体と同様に第１部材及び第２部材を電気的に連結させることができる。
【００８２】
導電性液体の場合、摩擦力などを最小化することができるので、第１部材と第２部材の相対回転が導電性液体によって制限される問題がほぼない。ただ、導電性液体の漏洩を防止するために使われる第２閉鎖部６５０を周期的に入れ替える必要がある。
【００８３】
メタルブラシには、第１部材にスライド接触する接触部６４０、及び接触部６４０が第２部材に接触するように第２部材に向かう方向に接触部６４０を加圧する加圧部６６０を備えることができる。
【００８４】
接触部６４０は、基本的にメタルブラシが設置された第２部材に電気的に連結された状態であることができる。よって、接触部６４０を第１部材に接触させることだけで第１部材と第２部材は接触部６４０を介して電気的に連結されることができる。
【００８５】
ところが、第１部材と第２部材は互いに固定連結された状態ではなくて相対回転する状態なので、接触部６４０を第１部材に確実にスライド接触させるための手段が必要である。このような手段と加圧部６６０を用いることができる。
【００８６】
加圧部６６０は、接触部６４０を第２部材の方向に押し出すスプリングなどの弾性体を含むことができる。
【００８７】
以上のメタルブラシによれば、第１部材に対する接触部６４０のスライド接触によって第１部材と第２部材の相対回転力が一部相殺されることができる。しかし、第２閉鎖部６５０のような密閉手段が不要であり、半永久的に使うことができる利点がある。
【００８８】
図１２は本発明の回転アンテナを備えた他の半導体装置の他の一部を示した断面図である。図１２は図９のハウジング７００部分を拡大したものであることができる。
【００８９】
図１２には、第１部材としてローテータ２００が開示され、第２部材としてハウジング７００が開示されている。
【００９０】
第２部材のハウジング７００はローテータ２００に対して固定された状態を維持し、電源供給ラインの他の一本（接地端）が連結されることができる。
【００９１】
ハウジング７００には、アンテナと一緒に回転するローテータ２００を収容する中空が形成されることができる。これにより、第１部材のローテータ２００は第２部材のハウジング７００の内部に収容されることができる。また、ローテータ２００の回転を保障するために、ハウジング７００とローテータ２００との間にはベアリングを備えることができる。ハウジング７００とローテータ２００との間の電気的連結は両者の間に備えられたベアリングによる。
【００９２】
ベアリングによる電気的連結の信頼度が落ちる問題を解消するために、第１部材のローテータ２００の外面と第２部材のハウジング７００の内面との間に導電性液体７９０が充填されることができる。これによれば、ベアリングの状態に関係なくローテータ２００とハウジング７００の電気的連結を確実に維持させることができる。
【００９３】
この際、ハウジング７００には、高周波電源連結部６１０と同様に水銀などの導電性液体７９０が流入する通孔７１０が形成され、第１閉鎖部７３０及び第２閉鎖部７５０を備えることができる。
【００９４】
また、ローテータ２００とハウジング７００との間に配置されるベアリングにも伝導性耐熱グリースなどの導電性液体が充填されることができる。
【００９５】
第１部材と第２部材との間に充填される導電性液体６９０、７９０、及びベアリングに充填される導電性液体により、第１部材と第２部材との間の電気的連結が確実になされることができる。
【００９６】
図１３は本発明の回転アンテナを備えたさらに他の半導体装置の他の一部を示した断面図である。
【００９７】
図１３には図１２と同様に第１部材のローテータ２００が開示され、第２部材のハウジング７００が開示されている。もちろん、第１部材がハウジング７００であり、第２部材がローテータ２００であっても構わない。
【００９８】
第２部材のハウジング７００はローテータ２００に対して固定された状態を維持し、電源供給ラインの他の一本、例えば接地端が連結されることができる。
【００９９】
メタルブラシを構成する接触部７４０と加圧部７６０は第２部材に相当するハウジング７００の内壁面に形成された溝に設置されることができる。
【０１００】
ハウジング７００に設置された接触部７４０は加圧部７６０によってローテータ２００にスライド接触することができる。その結果、ハウジング７００とローテータ２００は接触部７４０を介して互いに電気的に連結されることができる。
【０１０１】
また、図９に戻り、本発明の半導体装置は、基板を収容するチャンバー２０、及びチャンバー２０の一側に形成され、前記チャンバー２０に流入した前記基板の反応ガスをプラズマ状態に励起させるプラズマソースを含むことができる。
【０１０２】
プラズマソースは、第１部材のスリップリング６２０またはローテータ２００、及び第２部材の高周波電源連結部６１０またはハウジング７００を含むことができる。プラズマソースはその外にも周波電源に並列連結される複数のコイルが軸対称に配置された回転アンテナを含むことができる。回転アンテナは第１部材のローテータ２００に組み立てられることができる。この際、ハウジング７００はローテータ２００を回転可能に支持することができる。
【０１０３】
以上のプラズマソースによれば、アンテナが回転することにより、チャンバー２０の内部の反応空間に対してプラズマが均一に供給される。
【０１０４】
チャンバー２０の内部に流入したプラズマは基板を打撃することにより、基板の洗浄、食刻、蒸着などがなされるようにする。このような効果は基板だけでなくてチャンバー２０内の内壁に対しても得られる。プラズマによってチャンバー２０の内壁が影響される現象を最小化するために、チャンバー２０の内部にはライナー８００が設置されることができる。ライナー８００はチャンバー２０の内壁に対面して設置されるもので、プラズマによって毀損された場合、新たなライナー８００に入れ替えることができる。
【０１０５】
この際、ライナー８００またはチャンバー２０の外部に永久磁石８１０を配置することにより、プラズマによって励起された粒子がライナー８００またはチャンバー２０の内壁を打撃することを防止することができる。
【０１０６】
図１４は本発明の半導体装置を構成するライナー８００を示した概略図である。
【０１０７】
図１４にはライナー８００に永久磁石８１０を配置した場合が開示される。
【０１０８】
詳述すれば、平面上に円形のライナー８００が備えられており、ライナー８００に同角度で＋極８１１と−極８１２が着磁されている。
【０１０９】
このような構成によれば、磁気力線が図１４の矢印のように発生し、極性を持つプラズマ粒子は磁気力線によってライナー８００またはチャンバー２０に近付くことができなくて飛び出るようになる。
【０１１０】
ところが、平面上ライナー８００の中心で生成したプラズマ粒子が放射状に進行する場合、各磁気力線間の隙間（矢印が出入りする地点）でライナー８００またはチャンバー２０を打撃することができることが分かる。しかし、本発明の半導体装置は回転するアンテナを備えることにより、プラズマ粒子が放射状に進行せずに放射状方向に対して傾いた方向に進行する。よって、磁気力線間の隙間にプラズマ粒子が進入することを根本的に遮断することができる。
【０１１１】
その結果、ライナー８００またはチャンバー２０の外部に備えられた磁力極性を回転させずに固定させてもプラズマ粒子がライナー８００またはチャンバー２０の内壁を打撃することができないようにすることができる。
【０１１２】
まとめれば、本発明の半導体装置は、第１部材及び第２部材が一側に設置され、基板を収容するチャンバー２０、及びチャンバー２０の内部に設置されるライナー８００を含み、ライナー８００またはチャンバー２０の外部には永久磁石８１０が固定設置されることができる。
【０１１３】
一方、第１部材及び第２部材は非磁性体を含むことができる。第１部材及び第２部材が磁性体を含む場合、プラズマ粒子が第１部材または第２部材に向かって進行することができ、これにより第１部材及び第２部材の毀損、基板の工程信頼度の低下問題が発生することができる。第１部材及び第２部材を非磁性体で構成する場合、このような問題を根本的に防止することができる。
【０１１４】
図１５はチャンバー２０のカバー３０を概略的に示した平面図であり、図１６はチャンバー２０のカバー３０を概略的に示した断面図である。図１６は図１５の線Ａ−Ａ’についての断面であることができる。
【０１１５】
チャンバー２０のカバー３０はセラミックなどの非磁性体、絶縁物からなることができる。カバー３０の端部はＯリングなどによってチャンバー２０に設置される。この際、カバー３０の端部はＯリングまたはチャンバー２０と熱交換することによってカバー３０の中央部に比べて温度が低い。温度が特定値より低くなれば、チャンバーの内部のポリマーがカバー３０に吸着されることができる。
【０１１６】
このような現象を防止するために、カバー３０の縁部の内部には鉄成分の薄板（ｐｌａｔｅ）から形成された強磁性体３１を備えることができる。プラズマソースから印加された高周波（ＲＦ）によって強磁性体３１には渦電流が流れる。渦電流によって強磁性体１３０が加熱され、これによってカバー３０の縁部を別途の外部熱源なしにも加熱することができる。結果として、強磁性体３１によってカバー３０の縁部を加熱することにより、チャンバー２０の内部のポリマーがカバー３０に吸着される現象を防止することができる。
【０１１７】
以上、本発明による実施例を説明したが、これは例示的なものに過ぎなく、当該分野で通常的知識を持った者であれば、これから多様な変形及び均等な範囲の実施例が可能であるという点を理解することができる。よって、本発明の真正な技術的保護範囲は次の特許請求範囲によって決定されなければならないであろう。
【符号の説明】
【０１１８】
１０    基板
２０    チャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）
３０    カバー
３１    強磁性体
４０    Ｏリング（Ｏ−ｒｉｎｇ）
５０    ガスインレット（ｇａｓ  ｉｎｌｅｔ）
５５    ガスチャネル（ｇａｓ  ｃｈａｎｎｅｌ）
１００    アンテナ（ａｎｔｅｎｎａ）
１１０    冷却剤インレット（ｃｏｏｌａｎｔ  ｉｎｌｅｔ）
１２０    電源入力部
１３０ａ    中心コイル（ｃｅｎｔｅｒ  ｃｏｉｌ）
１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ    ブランチコイル（ｂｒａｎｃｈ  ｃｏｉｌ）
１４０    電源接地部
１４１    冷却剤アウトレット（ｃｏｏｌａｎｔ  ｏｕｔｌｅｔ）
１５０    コネクター（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）
２００    ローテータ（ｒｏｔａｔｏｒ）
２１０    冷却連結部
２１５    ホース
２２０、２４０    冷却剤チャネル（ｃｏｏｌａｎｔ  ｃｈａｎｎｅｌ）
２８０    絶縁部材
２９０、３９０    プーリー（ｐｕｌｌｅｙ）
３００、７００    ハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）
３１０    冷却剤供給部
３１２、３４２    溝（ｇｒｏｏｖｅ）
３１５、３４５    シール（ｓｅａｌ）
３４０    冷却排出部
３５０    ベアリング
３８０    モーター
４００    高周波電源
４１０、６１０    高周波電源連結部
４２０、６２０    スリップリング（ｓｌｉｐ  ｒｉｎｇ）
５００    ガス板
５１０    ガス孔
５２０    ガス溝
６１１、７１０    通孔
６３０、７３０    第１閉鎖部
６４０、７４０    接触部
６５０、７５０    第２閉鎖部
６６０、７６０    加圧部
６８０    ウォータージャケット
６９０、７９０    導電性液体
８００    ライナー
【図１】
2014216654.tif 000003
【図２】
2014216654.tif 000004
【図３】
2014216654.tif 000005
【図４】
2014216654.tif 000006
【図５】
2014216654.tif 000007
【図６】
2014216654.tif 000008
【図７】
2014216654.tif 000009
【図８】
2014216654.tif 000010
【図９】
2014216654.tif 000011
【図１０】
2014216654.tif 000012
【図１１】
2014216654.tif 000013
【図１２】
2014216654.tif 000014
【図１３】
2014216654.tif 000015
【図１４】
2014216654.tif 000016
【図１５】
2014216654.tif 000017
【図１６】
2014216654.tif 000018