半導体装置

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

大韓民国特許登録第0324792号明細書

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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2の概略図である。

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。

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1のガス供給部分を拡大して示す部分詳細図である。

本発明のガス板を示す平面図である。

図7の正面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

チャンバーのカバーを概略的に示した平面図である。

チャンバーのカバーを概略的に示した断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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