KR20140093035A - High density plasma generating device - Google Patents

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KR20140093035A
KR20140093035A KR1020130005306A KR20130005306A KR20140093035A KR 20140093035 A KR20140093035 A KR 20140093035A KR 1020130005306 A KR1020130005306 A KR 1020130005306A KR 20130005306 A KR20130005306 A KR 20130005306A KR 20140093035 A KR20140093035 A KR 20140093035A
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Abstract

The present invention relates to an electron cyclotron resonance (ECR) plasma generation apparatus for generating plasma by introducing gas to a ECR state, which is generated by providing microwave having the same frequency as a cyclotron frequency, for electrons which show a cyclotron motion in a magnetic field. More particularly, the apparatus which includes: a first waveguide for introducing microwave; a horn antenna which is extended from an opening end of the waveguide for transmitting the microwave by extending the opening end of the waveguide in a fan shape; a second waveguide which is arranged in front of the horn antenna, is connected to the horn antenna for transmitting the microwave into the horn antenna and has an open bottom surface; a dielectric window for sealing the open bottom surface of the second waveguide and transmitting the microwave toward a lower part of the second waveguide transmitted to the inside of the second waveguide; a magnet structure which has a plurality of slits for transmitting the microwave delivered through the dielectric window, and has a plurality of magnets in between the slits for forming a resonant magnetic field corresponding to the microwave which passes through the slits; and an ECR plasma generation region which is located below the magnet structure. Plasma gas is injected to the plasma generation region. The apparatus generates ECR plasma at an ECR plasma generation region based on the microwave transmitted through the dielectric window, the resonant magnetic field and injected plasma generation gas.

Description

고밀도 플라즈마 발생장치{HIGH DENSITY PLASMA GENERATING DEVICE}[0001] HIGH DENSITY PLASMA GENERATING DEVICE [0002]

본 발명은 ECR 플라즈마 발생장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 넓은 영역에 ECR 플라즈마를 발생시킬 수 있는 ECR 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ECR plasma generating apparatus. And more particularly, to an ECR plasma generator capable of generating an ECR plasma in a wide area.

이미 알려진 바와 같이 ECR 플라즈마 발생장치는 전자 사이클로트론 공명현상(ECR:Electron Cyclotron Resonance)을 이용하는 것이다. 전자 사이클로트론 공명현상은, 자기장 안에서 사이클로트론 운동(회전 운동)하고 있는 전자에 대하여 사이클로트론 주파수와 동일한 전자파(Microwave)를 주면 공명이 일어나는 상태를 말한다.As already known, an ECR plasma generator uses electron cyclotron resonance (ECR). The electron cyclotron resonance phenomenon refers to a state in which resonance occurs when an electron having the same cyclotron frequency as that of a cyclotron (rotational motion) in a magnetic field is applied.

ECR 플라즈마 발생장치는 전자 사이클로트론 공명현상을 이용하기 위하여, 필수적으로 전자파의 입력조건 및 자기장의 형성 조건, ECR 발생 영역에 대한 구성이 요구된다. 이를 위하여, 대부분의 ECR 플라즈마 발생장치는 챔버, 챔버의 일측에 설치되는 전자파의 입력을 위한 도파관, 전자파의 진행 방향과 평행하거나 수직한 방향에 위치하도록 챔버 내에 설치되는 자기장의 형성을 위한 자기 코일 또는 영구 자석, 챔버의 일측에 설치되고 ECR 플라즈마 발생 영역으로 가스를 주입하기 위한 가스주입구가 구비될 수 있다.In order to utilize the electron cyclotron resonance phenomenon, the ECR plasma generating apparatus is essentially required to have an electromagnetic wave input condition, a magnetic field forming condition, and a configuration for an ECR occurrence region. To this end, most ECR plasma generators include a chamber, a waveguide for input of electromagnetic waves installed on one side of the chamber, a magnetic coil for forming a magnetic field installed in the chamber so as to be in a direction parallel or perpendicular to the traveling direction of the electromagnetic wave, A permanent magnet, and a gas inlet provided at one side of the chamber for injecting gas into the ECR plasma generation region.

ECR 플라즈마 발생장치는 ECR 발생영역에서 ECR 플라즈마를 생성하기 위하여, 자기 코일 또는 영구 자석에 의해 챔버 내부에 자기장이 형성된 상태에서 도입관을 통해 챔버 내부로 전자파가 입력되면, 자기장에 의한 전자의 회전주파수와 전자파 주파수가 일치하여 전자 사이클로트론 공명현상이 발생되고, 상기 ECR 영역에 가스를 주입하면 가스가 이온화 되어 플라즈마가 형성 되고 플라즈마 내 전자는 이 영역을 지나면서 공명 현상에 의해 가속이 되어 큰 에너지를 얻게 되고 자기장에 의해서 반응기 벽으로의 확산 손실이 감소하여 기체의 이온화율이 증가하기 때문에 고밀도 플라즈마가 발생한다.When an electromagnetic wave is input into the chamber through the introduction tube in a state where a magnetic field is formed inside the chamber by a magnetic coil or a permanent magnet in order to generate ECR plasma in the ECR generation region, And an electron cyclotron resonance phenomenon occurs due to the coincidence of the electromagnetic wave frequencies. When a gas is injected into the ECR region, the gas is ionized to form a plasma, and electrons in the plasma are accelerated by the resonance phenomenon through the region, A high density plasma is generated because the diffusion loss to the reactor wall is reduced by the magnetic field and the ionization rate of the gas is increased.

이러한 ECR 플라즈마 발생장치는 반도체, 디스플레이 및 재료 등의 처리 시설에서 증착, 식각 또는 표면처리 등의 공정을 위한 ECR 플라즈마 소스로서 이용될 수 있다.Such an ECR plasma generator may be used as an ECR plasma source for processes such as deposition, etching, or surface treatment in processing facilities such as semiconductors, displays, and materials.

그러나 대부분의 ECR 플라즈마 발생장치는 전자파를 입력하기 위하여 도파관이 이용되는데, 도파관의 제한된 특성 임피던스에 의해 도파관을 통해 전자파가 입력될 수 있는 영역이 제한적일 수 밖에 없다. 따라서 종래의 ECR 플라즈마 발생장치는 ECR 플라즈마 발생 영역이 협소해질 수 밖에 없으며, 협소한 ECR 플라즈마 발생 영역 내에서 ECR 플라즈마가 발생되므로 반도체 처리 시설에 이용되는 경우, 대면적의 반도체 기판 처리가 불가능하고, 하나의 기판을 반복적으로 공정 챔버 내로 투입하여 처리할 수 밖에 없었다.However, in most ECR plasma generators, a waveguide is used to input an electromagnetic wave. Due to the limited characteristic impedance of the waveguide, the range in which electromagnetic waves can be input through the waveguide is limited. Therefore, in the conventional ECR plasma generating apparatus, the ECR plasma generating region must be narrowed and the ECR plasma is generated within the narrow ECR plasma generating region. Therefore, when used in a semiconductor processing facility, One substrate has to be repeatedly injected into the process chamber for processing.

본 발명의 목적은 전자파가 입력되는 도파관의 개방단을 확장할 수 있고, 도파관이 확장됨에 따라 전자파를 넓은 영역에 걸쳐 전송 및 고르게 방출할 수 있으므로 ECR 플라즈마 발생 영역을 넓게 형성할 수 있도록 한 ECR 플라즈마 발생장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an ECR plasma generating apparatus capable of expanding an open end of a waveguide to which an electromagnetic wave is input and transmitting and uniformly emitting electromagnetic waves over a wide area as the waveguide is expanded, Generating device.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 ECR 플라즈마 발생장치는, 자기장 안에서 사이클로트론 운동(회전 운동)하고 있는 전자에 대하여 사이클로트론 주파수와 동일한 전자파(Microwave)를 주어 발생하는 전자 사이클로트론 공명(ECR:Electron Cyclotron Resonance)상태에 가스를 도입하여 플라즈마를 발생시키는 ECR 플라즈마 발생장치로서, 전자파(Microwave)가 유입되는 제 1 도파관; 상기 도파관의 개방단으로부터 연장되고, 상기 도파관의 개방단을 부채꼴 형상으로 확개하여 상기 전자파를 전송하기 위한 혼 안테나; 상기 혼 안테나의 전방에 배치되고, 상기 혼 안테나와 연통되어 내부로 상기 전자파가 전송되고, 저면부가 개방된 제 2 도파관; 상기 제 2 도파관의 개방된 저면부를 밀폐하고, 상기 제 2 도파관의 내부로 전송된 전자파를 하측 방향으로 전달시키는 유전체창; 상기 유전체창을 통해 전달된 전자파가 통과되기 위한 복수의 슬릿이 배치되고, 서로 이웃하는 슬릿들 사이에 자석이 배치되며, 상기 슬릿을 통과하는 전자파에 대응하는 공진 자기장을 형성하기 위한 자석 배치 구조물; 및 상기 자석 배치 구조물의 하부 위치한 ECR 플라즈마 발생 영역을 포함하고, 상기 플라즈마 발생 영역으로 플라즈마 발생 가스가 주입되고, 상기 유전체창을 통해 전달된 전자파, 상기 공진 자기장, 및 상기 주입된 플라즈마 발생 가스에 기초하여, ECR 플라즈마가 상기 ECR 플라즈마 발생 영역에 발생한다. 이때, 상기 전자파는 2.45 GHz의 주파수를 가지며, 상기 공진 자기장은 875 가우스일 수 있다.In order to achieve the above object, an apparatus for generating an ECR plasma according to an embodiment of the present invention includes: an electron cyclotron resonance (ECR) system that generates an electromagnetic wave having the same frequency as a cyclotron frequency with respect to electrons in a cyclotron movement : Electron Cyclotron Resonance) to generate a plasma, comprising: a first waveguide into which a microwave flows; A horn antenna extending from an open end of the waveguide and extending the open end of the waveguide in a sector shape to transmit the electromagnetic wave; A second waveguide disposed in front of the horn antenna, the second waveguide communicating with the horn antenna and transmitting the electromagnetic wave to the inside thereof and having a bottom portion opened; A dielectric window that seals the open bottom of the second waveguide and transmits the electromagnetic wave transmitted to the inside of the second waveguide in a downward direction; A magnet arrangement structure for arranging a plurality of slits through which electromagnetic waves transmitted through the dielectric window are passed, a magnet disposed between neighboring slits, and a resonance magnetic field corresponding to an electromagnetic wave passing through the slits; And an ECR plasma generation region located beneath the magnet arrangement structure, wherein the plasma generation gas is injected into the plasma generation region, the electromagnetic wave transmitted through the dielectric window, the resonance magnetic field, and the plasma generation gas based on the injected plasma generation gas And an ECR plasma is generated in the ECR plasma generation region. At this time, the electromagnetic wave may have a frequency of 2.45 GHz, and the resonance magnetic field may be 875 gauss.

여기서, 상기 유전체창은 일 예로, 석영 또는 알루미나 계열의 재질로 이루어질 수 있고, 상기 플라즈마 발생 가스는 일 예로, 아르곤 가스, 질소 가스 중 어느 하나일 수 있다.Here, the dielectric window may be made of, for example, quartz or alumina, and the plasma generating gas may be, for example, argon gas or nitrogen gas.

한편, 상기 자석 배치 구조물은 케이스, 다수의 자석, 다수의 냉각수 라인을 포함할 수 있다. 상기 케이스는 상면부 및 하면부를 수직으로 관통하는 하나 이상의 슬릿들 사이에 형성된 복수의 수용공간을 포함할 수 있고, 각 수용공간들의 내부에는 상기 자석이 설치될 수 있고, 또한 각 수용공간들의 내부에는 상기 냉각수 라인이 설치될 수 있다. 상기 냉각수 라인은 냉각수가 순환되면서 상기 자석을 냉각시키기 위한 것이다.Meanwhile, the magnet arrangement structure may include a case, a plurality of magnets, and a plurality of cooling water lines. The case may include a plurality of receiving spaces formed between at least one slit vertically penetrating the upper surface portion and the lower surface portion. The magnets may be installed inside the receiving spaces, The cooling water line may be installed. The cooling water line is for cooling the magnet while the cooling water is circulated.

이때, 다수의 자석은 상기 각 수용공간들의 내부에서 한 쌍을 이루도록 설치될 수 있고, 한 쌍을 이루는 자석들은 서로 상대되는 자기극(magnetic pole)끼리 마주하도록 배치될 수 있으며, 한 쌍을 이루는 자석들의 사이에는 상기 냉각수 라인이 배치될 수 있다. At this time, a plurality of magnets may be installed to form a pair inside each of the accommodation spaces, and the pair of magnets may be arranged to face magnetic poles opposed to each other, and the pair of magnets The cooling water line may be disposed between the cooling water lines.

한편 상기 자석 배치 구조물은 자석덮개부를 추가로 포함할 수 있다. 상기 자석덮개부는 상기 케이스의 상기 수용공간들 내부에 설치되고, 상기 수용공간 내부의 두 측면부 및 상면부에 배치되며, 상기 자석들 둘레를 덮어서 상기 자석들에 의한 자기장이 상기 케이스의 상부로 형성되는 것을 차단할 수 있다. 이러한 자석덮개부는 자화되는 성질을 가지는 재료이다. 바람직하게는 연철일 수 있다.Meanwhile, the magnet arrangement structure may further include a magnet cover. Wherein the magnet cover is installed in the receiving spaces of the case and is disposed in two side portions and an upper surface portion inside the receiving space and a magnetic field by the magnets is formed on the upper portion of the case so as to cover the magnets You can block things. Such a magnetic lid is a material which is magnetized. Preferably, it may be soft iron.

상기 ECR 플라즈마 발생장치는 ECR 플라즈마를 소스로 하여, 예를 들면, 반도체, 디스플레이 및 재료 등의 처리 대상물을 처리하는데 이용될 수 있다. 이를 위해, 상기 자석 배치 구조물의 하부에 배치되고, 내부가 진공이며, 플라즈마로 처리될 대상이 위치하는 공정 챔버 및 상기 자석 배치 구조물과 상기 공정 챔버를 나누는 경계막을 포함할 수 있다. 상기 경계막은 다수의 개구를 가질 수 있고, 상기 다수의 개구를 통해 상기 ECR 플라즈마가 상기 공정 챔버로 전달될 수 있다.The ECR plasma generator can be used to process objects to be treated such as semiconductors, displays, and materials using ECR plasma as a source. To this end, it may comprise a process chamber disposed below the magnet arrangement structure, the inside of which is vacuum, in which the object to be treated with plasma is located, and a boundary membrane separating the process chamber from the magnet arrangement structure. The boundary film may have a plurality of openings through which the ECR plasma may be transferred to the process chamber.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 제 1 도파관, 상기 혼 안테나, 상기 제 2 도파관의 내부로 삽입되고, 상기 전자파의 진행 방향과 평행하게 배치되는 적어도 하나의 삽입체를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 삽입체는 원기둥 형상일 수 있다. 삽입체의 구성을 통해, 전자파가 다수의 슬릿을 균일하게 통과할 수 있고, 슬릿 아래에서 발생되는 전기장이 균일하게 분포될 수 있다.According to a further embodiment of the present invention, at least one insert inserted into the first waveguide, the horn antenna, and the second waveguide and disposed parallel to the traveling direction of the electromagnetic wave may be included. In one example, the insert may have a cylindrical shape. Through the structure of the insert, the electromagnetic waves can uniformly pass through a plurality of slits, and the electric field generated under the slits can be evenly distributed.

상기 공정 가스는 박막 증착을 위해서, SiH4, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, GeH4, B2H6, BBr3, BCl3, AsH3, PH3, TeH2, SnCl4, GeCl4, WF6, NH3, CH4, Cl2, 및 MoF6 으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스이고, 식각이나 세정을 위해서, SiF4, CF4, C3F8, C2F6, CHF3, CClF3, NF3, CF4, C2F6, C3F8, 및 SF6 으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스이다.The process gas for film deposition, SiH 4, SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3, SiCl 4, GeH 4, B 2 H 6, BBr 3, BCl 3, AsH 3, PH 3, TeH 2, SnCl 4, GeCl 4 , WF 6 , NH 3 , CH 4 , Cl 2 and MoF 6 , and at least one gas selected from the group consisting of SiF 4 , CF 4 , C 3 F 8 , C 2 F 6 , At least one gas selected from the group consisting of CHF 3 , CClF 3 , NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , and SF 6 .

본 발명에 따른 ECR 플라즈마 발생장치는 ECR 플라즈마 발생 영역을 넓게 형성할 수 있고, ECR 플라즈마 발생 영역이 넓게 형성되므로 ECR 플라즈마를 넓은 영역으로 형성할 수 있으며, 이러한 특징에 따라 대면적의 반도체 등의 기판 처리가 가능할 뿐 아니라, 다수의 반도체 등의 기판을 동시에 처리하는 것도 가능할 수 있다.The ECR plasma generating apparatus according to the present invention can form an ECR plasma generating region with a wide area and an ECR plasma generating region with a wide area. Therefore, the ECR plasma can be formed in a wide region. It is also possible to treat a plurality of substrates such as a semiconductor at the same time.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ECR 플라즈마 발생장치의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 자석 배치 구조물에서 자기장이 형성되는 상태를 나타낸 부분 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 ECR 플라즈마 발생장치에 삽입체가 설치된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 삽입체의 다른 형태를 나타낸 사시도이다.
도 6은 삽입체가 없는 상태로 전자파를 입력했을 때 경우의 슬릿 아래에서 발생되는 전기장의 분포 효과를 확인하기 위한 시물레이션 결과를 나타낸다.
도 7은 도 4에 도시된 삽입체가 제1 도파관, 혼 안테나, 제2 도파관의 내부로 삽입된 상태로 전자파를 입력했을 때 전자파를 통해 슬릿 아래에서 발생되는 전기장의 분포 효과를 확인하기 위한 시물레이션 결과를 나타낸다.
도 8은 도 5에 도시된 삽입체가 제1 도파관, 혼 안테나, 제2 도파관의 내부로 삽입된 상태로 전자파를 입력했을 때 전자파를 통해 슬릿 아래에서 발생되는 전기장의 분포 효과를 확인하기 위한 시물레이션 결과를 나타낸다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록다이아그램 형태로 제시된다.1 is a perspective view showing an appearance of an ECR plasma generator according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of Fig.
3 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state in which a magnetic field is formed in the magnet arrangement structure shown in FIG.
4 is a perspective view illustrating an ECR plasma generator according to a further embodiment of the present invention in which an insert is installed.
5 is a perspective view showing another form of the insert.
6 shows a simulation result for confirming the distribution effect of the electric field generated under the slit in the case where electromagnetic waves are input in the absence of an insert.
FIG. 7 is a simulation result for confirming the distribution effect of the electric field generated under the slit through electromagnetic waves when the electromagnetic wave is inputted in the state where the insert shown in FIG. 4 is inserted into the first waveguide, the horn antenna and the second waveguide .
FIG. 8 is a simulation result for confirming the distribution effect of the electric field generated under the slit through the electromagnetic wave when the electromagnetic wave is inputted into the first waveguide, the horn antenna, and the second waveguide, .
Various embodiments are now described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used throughout the drawings to refer to like elements. For purposes of explanation, various descriptions are set forth herein to provide an understanding of the present invention. It is evident, however, that such embodiments may be practiced without these specific details. In other instances, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to facilitate describing embodiments.

하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.The following description provides a simplified description of one or more embodiments in order to provide a basic understanding of embodiments of the invention. This section is not a comprehensive overview of all possible embodiments and is not intended to identify key elements or to cover the scope of all embodiments of all elements. Its sole purpose is to present the concept of one or more embodiments in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented later.

본 발명은 자장 안에서 사이클로트론 운동(회전 운동)하고 있는 전자에 대하여 사이클로트론 주파수와 동일한 전자파(Microwave)를 주어 발생하는 전자 사이클로트론 공명(ECR:Electron Cyclotron Resonance)상태에 가스를 도입하여 플라즈마를 발생시키는 ECR 플라즈마 발생장치이다.The present invention relates to an electron cyclotron resonance (ECR) plasma which generates a plasma by introducing a gas into an electron cyclotron resonance (ECR) state generated by giving an electromagnetic wave (microwave) equal to a cyclotron frequency to an electron in a magnetic field in a cyclotron movement Generating device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ECR 플라즈마 발생장치의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 종단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 자석 배치 구조물에서 자기장이 형성되는 상태를 나타낸 부분 확대 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an ECR plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross sectional view showing a state in which a magnetic field is formed in the magnet arrangement structure shown in FIG. Fig.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 전자 사이클로트론 공명 상태를 제공하고, 가스를 도입하여 플라즈마를 발생시키기 위하여, 제1 도파관(110), 혼 안테나(120), 제2 도파관(130), 유전체창(140), 자석 배치 구조물(150), ECR 플라즈마 발생 영역(160)을 포함할 수 있다.1 to 3, the present invention provides a plasma processing apparatus including a first waveguide 110, a horn antenna 120, a second waveguide 130, and a second waveguide 110 to provide an electron cyclotron resonance state, A dielectric window 140, a magnet array structure 150, and an ECR plasma generation region 160. [

제1 도파관(110), 혼 안테나(120), 제2 도파관(130)은 서로 연통하여 전자파를 전송하기 위한 구성일 수 있다.The first waveguide 110, the horn antenna 120, and the second waveguide 130 may be configured to communicate with each other to transmit electromagnetic waves.

제1 도파관(110)은 마이크로웨이브 발진기(미도시)와 연결되고, 마이크로웨이브 발진기로부터 전자파가 입력될 수 있다. 일 예로, 제1 도파관(110)은 2.45GHz의 주파수 범위의 전자파가 입력될 수 있는 임피던스를 갖는 도파관일 수 있다. 그리고 마이크로웨이브 발진기는 2.45GHz의 주파수 범위의 전자파를 발진하는 마그네트론이 사용될 수 있다. The first waveguide 110 is connected to a microwave oscillator (not shown), and electromagnetic waves can be input from the microwave oscillator. For example, the first waveguide 110 may be a waveguide having an impedance capable of inputting electromagnetic waves in the frequency range of 2.45 GHz. And a microwave oscillator may be a magnetron that oscillates electromagnetic waves in the frequency range of 2.45 GHz.

혼 안테나(120)는 광대역성을 갖는 안테나로서, 제1 도파관(110)의 특성 임피던스에 따라 제한되는 이득을 높여 제1 도파관(110)의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 제2 도파관(130) 내부로 전자파를 전송하여 광대역성의 전자파를 전달할 수 있다. 이를 위해, 혼 안테나(120)는 제1 도파관(110)의 개방단으로부터 연장되고, 제1 도파관(110)의 개방단을 부채꼴 형상으로 확개하도록 부채꼴 형상을 가질 수 있다. 따라서 혼 안테나(120)는 제1 도파관(110)으로 입력되는 전자파를 큰 단면적을 갖는 제2 도파관(130)의 내부로 용이하게 전송 및 분포시킬 수 있다.The horn antenna 120 is a broadband antenna and has a gain that is limited according to a characteristic impedance of the first waveguide 110. The horn antenna 120 has a large cross- It is possible to transmit a broadband electromagnetic wave by transmitting an electromagnetic wave. For this purpose, the horn antenna 120 may extend from the open end of the first waveguide 110, and may have a fan shape to expand the open end of the first waveguide 110 into a sector shape. Therefore, the horn antenna 120 can easily transmit and distribute the electromagnetic waves input to the first waveguide 110 into the second waveguide 130 having a large cross-sectional area.

제2 도파관(130)은 제1 도파관(110)의 단면적보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 도파관(130)의 단면적은 혼 안테나(120)의 확개된 개방단의 단면적과 동일할 수 있고, 단면적에 대응하는 넓은 면적을 갖는 직육면체 또는 정육면체 형상일 수 있다. 제2 도파관(130)의 내부 공간에는 제1 도파관(110) 및 혼 안테나(120)를 통해 전송되는 전자파가 공급 및 분포될 수 있다. 일 예로, 제2 도파관(130)의 저면부는 개방될 수 있다. 개방된 저면부를 통해 제2 도파관(130)의 내부 공간으로 공급된 전자파가 출력될 수 있고, 개방된 저면부를 통해 출력되는 전자파는 유전체창(140)을 통하여 제2 도파관(130)의 하측 방향으로 전달될 수 있다.The second waveguide 130 may have a cross-sectional area greater than the cross-sectional area of the first waveguide 110. For example, the cross-sectional area of the second waveguide 130 may be equal to the cross-sectional area of the open end of the horn antenna 120, and may be a rectangular parallelepiped or a cuboid having a large area corresponding to the cross-sectional area. Electromagnetic waves transmitted through the first waveguide 110 and the horn antenna 120 can be supplied and distributed in the inner space of the second waveguide 130. In one example, the bottom surface of the second waveguide 130 can be opened. The electromagnetic waves supplied to the inner space of the second waveguide 130 can be output through the opened bottom portion and the electromagnetic wave output through the opened bottom portion can be transmitted through the dielectric window 140 to the lower side of the second waveguide 130 Lt; / RTI >

유전체창(140)은 제2 도파관(130) 내부 공간에 공급된 전자파를 하측 방향, 즉 자석 배치 구조물(150)측으로 전달할 수 있다. 전자파를 하측 방향으로 전달하기 위하여, 예를 들면, 유전체창(140)은 석영 또는 알루미나 계열의 재질로 형성될 수 있다. 유전체창(140)은 제2 도파관(130)의 저면부 면적과 동일한 면적을 갖는 플레이트 형상으로 형성될 수 있고, 제2 도파관(130)의 개방된 저면부를 밀폐할 수 있다.The dielectric window 140 may transmit the electromagnetic wave supplied to the inner space of the second waveguide 130 to the lower side, that is, the magnet arrangement structure 150 side. For example, the dielectric window 140 may be formed of a quartz or alumina-based material in order to transmit electromagnetic waves in a downward direction. The dielectric window 140 may be formed in a plate shape having the same area as the bottom surface area of the second waveguide 130 and may seal the opened bottom surface of the second waveguide 130.

자석 배치 구조물(150)은 유전체창(140)을 통해 전달되는 전자파와 공명할 수 있는 공진 자기장을 형성할 수 있다. 일 예로, 자석 배치 구조물(150)은 공진 자기장을 형성하기 위하여, 전자파가 통과할 수 있는 하나 이상의 슬릿(151a)을 형성할 수 있고, 하나 이상의 슬릿(151a)들 사이에 자석(152)이 배치되도록 구성될 수 있다.The magnet placement structure 150 may form a resonant magnetic field that can resonate with electromagnetic waves transmitted through the dielectric window 140. [ In one example, the magnet array structure 150 may form one or more slits 151a through which electromagnetic waves may pass to form a resonant magnetic field, and a magnet 152 may be disposed between the at least one slit 151a Lt; / RTI >

자석 배치 구조물(150)은 슬릿(151a) 및 자석(152)의 배치를 위하여, 케이스(151)를 포함할 수 있다. 일 예로, 케이스(151)는 제2 도파관(130) 및 유전체창(140)의 면적과 동일한 넓은 면적을 갖는 직육면체 형상일 수 있고, 슬릿(151a)이 케이스(151)의 상면부 및 하면부를 수직으로 관통하도록 형성될 수 있으며, 슬릿(151a)은 케이스(151)에 소정의 간격으로 다수 배열될 수 있다. 하나 이상의 슬릿(151a)은 케이스(151)의 종방향 또는 횡방향으로 길게 연장될 수 있고, 그 연장 길이는 제2 도파관(130) 및 케이스(151)가 갖는 면적에 근접하는 길이로 연장될 수 있다. 하나 이상의 슬릿(151a)에는 유전체창(140)을 통해 전달되는 전자파가 통과될 수 있다. 슬릿(151a)을 통과하는 전자파는, 예를 들면, 2.45GHz의 전자파일 수 있다.The magnet placement structure 150 may include a case 151 for placement of the slit 151a and the magnet 152. [ For example, the case 151 may have a rectangular parallelepiped shape having the same area as that of the second waveguide 130 and the dielectric window 140, and the slit 151a may be formed in a vertical And a plurality of slits 151a may be arranged in the case 151 at predetermined intervals. The at least one slit 151a may be elongated in the longitudinal direction or the transverse direction of the case 151 and the extended length may be extended to a length close to the area of the second waveguide 130 and the case 151 have. Electromagnetic waves transmitted through the dielectric window 140 may pass through the at least one slit 151a. The electromagnetic wave passing through the slit 151a may be an electronic file of 2.45 GHz, for example.

그리고 서로 이웃하는 슬릿(151a)들 사이에는 복수의 수용공간(151b)이 형성될 수 있고, 각 수용공간(151b)들의 내부에는 복수의 자석(152)이 설치될 수 있다. 예를 들면, 복수의 자석(152)은 각 수용공간(151b)들의 내부에서 한 쌍을 이루도록 설치될 수 있다. 한 쌍을 이루는 자석(152)들은 서로 상대되는 자기극(magnetic pole)끼리 마주하도록 배치될 수 있다. 서로 상대되는 자기극끼리 마주하도록 배치된 한 쌍의 자석(152)에 의해 케이스(151)의 주변에는 자기장이 형성될 수 있다. 자기장이 형성되는 형태는 도 3에 도시되어 있다.A plurality of accommodating spaces 151b may be formed between adjacent slits 151a, and a plurality of magnets 152 may be provided in the accommodating spaces 151b. For example, the plurality of magnets 152 may be installed in pairs in the respective accommodating spaces 151b. The pair of magnets 152 may be arranged to face magnetic poles opposed to each other. A magnetic field can be formed in the periphery of the case 151 by the pair of magnets 152 arranged so as to face the magnetic poles opposed to each other. The form in which the magnetic field is formed is shown in Fig.

케이스(151) 주변에 형성되는 자기장은 유전체창(140)이 위치한 케이스(151)의 상부에까지 형성될 수 있는데, 케이스(151)의 상부에까지 자기장이 형성되는 경우, 자기장에 의해 유전체창(140)의 손상이 발생될 수 있는바, 유전체창(140)의 손상을 방지하기 위하여, 케이스(151)의 각 수용공간(151b) 내부에는 자석덮개부(154)를 추가로 포함할 수 있다. 자석덮개부(154)는 자석(152)들에 의해 형성되는 자기장이 케이스(151)의 상부로 형성되는 것을 차단할 수 있다. 일 예로, 자석덮개부(154)는 연철일 수 있고, 각 수용공간(151b) 내부의 두 측면부 및 상면부에 배치되어, 각 수용공간(151b) 내부의 한 쌍의 자석(152) 둘레를 덮도록 설치될 수 있다. 이러한 자석덮개부(154)에 의해 자석(152)들에 의해 형성되는 자기장이 케이스(151)의 상부로 형성되는 것이 차단됨에 따라 자석(152)들에 의해 형성되는 자기장은 케이스(151)의 하부로만 형성될 수 있다.The magnetic field formed around the case 151 can be formed to the upper portion of the case 151 where the dielectric window 140 is located. When a magnetic field is formed up to the upper side of the case 151, A magnetic lid 154 may be further included in each receiving space 151b of the case 151 to prevent damage to the dielectric window 140. [ The magnetic lid 154 can block the magnetic field formed by the magnets 152 from being formed on the upper side of the case 151. [ For example, the magnet cover 154 may be a soft iron, and may be disposed on both side and top surfaces of the inside of each containing space 151b to cover a pair of magnets 152 inside each containing space 151b . The magnetic field formed by the magnets 152 by the magnetic lid 154 is blocked from being formed on the upper portion of the case 151 so that the magnetic field formed by the magnets 152 is transmitted to the lower portion of the case 151 As shown in FIG.

한 쌍의 자석(152)을 통해 케이스(151)의 하부로 형성되는 자기장은, 예를 들면, 슬릿(151a)을 통과하는 2.45GHz 주파수에 대응하는 875 가우스 영역의 공진 자기장일 수 있다. 따라서 875 가우스 영역의 공진 자기장 안에서 사이클로트론 운동(회전 운동)하고 있는 전자에 대하여 사이클로트론 주파수와 동일한 2.45GHz의 전자파가 가해지므로 자석 배치 구조물(150)의 하부에는 전자 사이클로트론 공명이 발생될 수 있다. 전자 사이클로트론 공명이 발생되는 영역은 ECR 플라즈마 발생 영역(160)일 수 있다.The magnetic field formed at the lower portion of the case 151 through the pair of magnets 152 may be a resonance magnetic field of 875 Gauss region corresponding to the frequency of 2.45 GHz passing through the slit 151a, for example. Therefore, electromagnetic waves of 2.45 GHz, which is the same as the cyclotron frequency, are applied to the electrons in the cyclonic motion (rotational motion) in the resonance magnetic field of the 875 Gauss region, so that electron cyclotron resonance may be generated in the lower portion of the magnet arrangement structure 150. The region in which the electron cyclotron resonance occurs may be the ECR plasma generation region 160.

전자 사이클로트론 공명의 발생 과정에서 케이스(151)의 수용공간(151b) 내에 설치된 한 쌍의 자석(152)은 발열될 수 있는데, 한 쌍의 자석(152)의 발열을 저지하기 위하여, 각 수용공간(151b)의 내부에는 한 쌍의 자석(152) 사이에 배치되는 냉각수 라인(153)이 다수 설치될 수 있다. 일 예로, 냉각수 라인(153)은 자석 배치 구조물(150) 외부의 냉각수 공급 라인(미도시)과 연결되어 냉각수가 공급될 수 있으며, 냉각수 라인(153) 내부로 공급되는 냉각수를 통해 한 쌍의 자석(152)을 냉각시킬 수 있다.A pair of magnets 152 installed in the accommodating space 151b of the case 151 may generate heat in the process of generating the electron cyclotron resonance and in order to prevent the heat generation of the pair of magnets 152, A plurality of cooling water lines 153 disposed between the pair of magnets 152 may be installed inside the cooling water pipes 151a and 151b. For example, the cooling water line 153 may be connected to a cooling water supply line (not shown) outside the magnet arrangement structure 150 to supply cooling water. Through the cooling water supplied into the cooling water line 153, The cooling unit 152 can be cooled.

ECR 플라즈마 발생 영역(160)은 ECR 플라즈마가 발생되는 영역이다. ECR 플라즈마 발생 영역(160) 내에서는 위에서 논의된 바와 같이 전자 사이클로트론 공명 현상이 발생되며, 전자 사이클로트론 공명 상태에서 플라즈마 발생 가스를 주입하면, ECR 플라즈마가 발생될 수 있다. 주입되는 플라즈마 발생 가스는, 예를 들면, 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스 중 어느 하나일 수 있다. ECR 플라즈마 발생 영역(160)은 위에서 논의된 바와 같이 제2 도파관(130)이 큰 면적으로 형성되고, 슬릿(151a)이 제2 도파관(130)의 면적에 근접하는 길이로 연장되므로 유전체창(140)을 통해 제2 도파관(130)으로부터 전달되는 전자파는 넓은 영역에 걸쳐 전달될 수 있고, 이에 따라 ECR 발생 영역이 넓게 형성될 수 있고, ECR 플라즈마는 ECR 플라즈마 발생 영역(160) 내의 넓은 영역 전체에 발생될 수 있다.The ECR plasma generation region 160 is a region where ECR plasma is generated. In the ECR plasma generation region 160, an electron cyclotron resonance phenomenon occurs as discussed above, and when the plasma generation gas is injected in the electron cyclotron resonance state, an ECR plasma can be generated. The plasma generating gas to be injected may be any one of, for example, argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) gas. The ECR plasma generating region 160 is formed by forming the second waveguide 130 with a large area as described above and the slit 151a extends to a length close to the area of the second waveguide 130, The ECR plasma can be generated over a wide area in the ECR plasma generating region 160. The ECR plasma generating region 160 may be formed in the same manner as the second waveguide 130, Lt; / RTI >

이러한 본 발명의 ECR 플라즈마 발생장치는 ECR 플라즈마로 처리될 대상, 예를 들면, 반도체 기판(W)을 처리하는데 이용될 수 있다. 반도체 기판(W)의 처리는 증착, 식각 또는 표면처리 등의 공정을 말한다.Such an ECR plasma generating apparatus of the present invention can be used for processing an object to be processed with ECR plasma, for example, a semiconductor substrate W. The processing of the semiconductor substrate W refers to a process such as vapor deposition, etching, or surface treatment.

반도체 기판(W)을 처리하는데 이용되기 위하여, 본 발명의 ECR 플라즈마 발생장치는 추가적으로 공정 챔버(171) 및 경계막(172)을 포함할 수 있다.In order to be used in processing the semiconductor substrate W, the ECR plasma generator of the present invention may further include a process chamber 171 and a boundary film 172.

공정 챔버(171)는 상기 ECR 플라즈마 발생 영역(160)의 하부에 위치할 수 있고, 진공 상태로써, 공정 챔버 내부 공간을 외부로부터 보호하고, 외부로부터 공정 챔버 내부 공간을 밀폐시킬 수 있다. 공정 챔버(171)의 내부 공간에는 ECR 플라즈마로 처리될 반도체 기판(W)이 위치할 수 있다. 반도체 기판(W)은 경계막(172)의 하부에 위치할 수 있다. 그리고 공정 챔버(171)의 상부에는 ECR 플라즈마 발생 영역(160)에 플라즈마 발생 가스를 주입하기 위한 가스 주입구(173)가 설치될 수 있다.The process chamber 171 may be located under the ECR plasma generating region 160 and may be in a vacuum state to protect the process chamber interior from the outside and to seal the process chamber interior from the outside. The semiconductor substrate W to be processed by the ECR plasma may be positioned in the inner space of the process chamber 171. The semiconductor substrate W may be positioned below the boundary film 172. A gas injection port 173 for injecting a plasma generating gas into the ECR plasma generating region 160 may be provided at an upper portion of the process chamber 171.

경계막(172)은 ECR 플라즈마 발생 영역(160)과 공정 챔버(171)를 나누는 경계막일 수 있다. 예를 들면, 경계막(172)은 공정 챔버(171)의 내부에 배치되어 ECR 플라즈마 발생 영역(160)과 반도체 기판(W)이 위치하는 공간으로 나눌 수 있다. 일 예로, 경계막(172)은 공정 챔버(171)의 내면 둘레 형상에 대응되는 형상일 수 있다. 예를 들면, 공정 챔버(171)가 직육면체 형상인 경우, 사각 플레이트 형상일 수 있다. The boundary film 172 may be a boundary film separating the ECR plasma generating region 160 and the process chamber 171. For example, the boundary film 172 can be divided into a space in which the ECR plasma generating region 160 and the semiconductor substrate W are located, which is disposed inside the process chamber 171. In one example, the boundary film 172 may have a shape corresponding to the inner peripheral shape of the process chamber 171. For example, when the process chamber 171 has a rectangular parallelepiped shape, it may be a rectangular plate shape.

일 예로, 경계막(172)은 경계막(172)을 수직으로 관통하는 다수의 개구(172a)를 포함할 수 있다. 다수의 개구(172a)를 통해 ECR 플라즈마 발생 영역(160)에서 발생되는 ECR 플라즈마에 의해 생성된 라디칼(Radical)이 공정 챔버(171)의 내부 공간, 즉 경계막(172)의 하부에 위치하는 처리 대상물인 반도체 기판(W)에 전달될 수 있다. In one example, the interface film 172 may include a plurality of openings 172a vertically penetrating the interface film 172. [ A process in which the radical generated by the ECR plasma generated in the ECR plasma generation region 160 through the plurality of openings 172a is located in the inner space of the process chamber 171, And can be transferred to the semiconductor substrate W as an object.

공정 챔버(171)는 공정가스가 주입될 수 있는 주입구(174)를 포함한다. 상기 공정 가스는 예를 들어, 실리콘 계열 증착을 위한 경우 실란(SiH4)과 같은 가스일 수 있다. The process chamber 171 includes an inlet 174 through which a process gas can be injected. The process gas may be, for example, a gas such as silane (SiH 4 ) for silicon-based deposition.

공정가스의 다른 예로서, 박막 증착을 위해서, SiH4, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, GeH4, B2H6, BBr3, BCl3, AsH3, PH3, TeH2, SnCl4, GeCl4, WF6, NH3, CH4, Cl2, 및 MoF6 으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스이고, 식각이나 세정을 위해서, SiF4, CF4, C3F8, C2F6, CHF3, CClF3, NF3, CF4, C2F6, C3F8, 및 SF6 으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스일 수 있다.
As another example of the process gases, to the film deposition, SiH 4, SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3, SiCl 4, GeH 4, B 2 H 6, BBr 3, BCl 3, AsH 3, PH 3, TeH 2, SnCl At least one gas selected from the group consisting of SiF 4 , CF 4 , C 3 F 8 , C 4 , GeCl 4 , WF 6 , NH 3 , CH 4 , Cl 2 and MoF 6 , At least one gas selected from the group consisting of 2 F 6 , CHF 3 , CClF 3 , NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , and SF 6 .

이러한 본 발명에 따른 ECR 플라즈마 발생장치를 이용하면, 혼 안테나(120)를 이용하여 도파관(110)이 확장될 수 있고, 도파관이 확장됨에 따라 전자파를 넓은 영역에 걸쳐 전송 및 고르게 방출할 수 있으므로 ECR 플라즈마 발생 영역(160)을 넓게 형성할 수 있고, ECR 플라즈마 발생 영역이 넓게 형성되므로 ECR 플라즈마를 넓은 영역으로 형성할 수 있으며, 이러한 특징에 따라 대면적의 반도체 기판 처리가 가능할 뿐 아니라, 다수의 반도체 기판을 동시에 처리하는 것도 가능할 수 있다.
With the ECR plasma generator according to the present invention, the waveguide 110 can be expanded using the horn antenna 120 and the electromagnetic wave can be transmitted and uniformly emitted over a wide area as the waveguide is expanded. Therefore, The ECR plasma can be formed in a wide area because the plasma generating region 160 can be formed widely and the ECR plasma generating region can be formed in a wide area. According to this characteristic, a large area semiconductor substrate can be processed, It may also be possible to process the substrates simultaneously.

도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 ECR 플라즈마 발생장치에 삽입체가 설치된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성들과 동일 유사한 구성들에 대하여는 동일한 부호를 사용하였다.FIG. 4 is a perspective view of an ECR plasma generator according to a further embodiment of the present invention, in which an insert is installed, and the same reference numerals are used for similar components to those shown in FIG. 1 to FIG.

도 4를 참조하면, 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 ECR 플라즈마 발생장치는 삽입체(180)를 추가로 포함할 수 있고, 나머지 구성들은 모두 도 1 및 도 2와 동일 유사하다.Referring to FIG. 4, an ECR plasma generator according to a further embodiment of the present invention may further include an insert 180, all of which are similar to FIGS. 1 and 2.

삽입체(180)는 제1 도파관(110), 혼 안테나(120), 제2 도파관(130)의 내부로 삽입되고, 전자파의 진행 방향과 평행하게 배치될 수 있다. 일 예로, 삽입체는 원기둥 형상일 수 있다. 또는, 상기 삽입체는 원기둥 형상의 종방향에 따라 간격을 이뤄 기둥의 외면에 위치한 환형부재를 포함할 수 있다. 상기 삽입체는 길이 방향(도 5의 화살표 방향)에 따라 길이 조절 가능하도록 구성되어 ECR 발생 영역을 환경에 따라 조절 가능하도록 한다.The insert 180 is inserted into the first waveguide 110, the horn antenna 120, and the second waveguide 130, and may be disposed in parallel with the traveling direction of the electromagnetic wave. For example, the insert may have a cylindrical shape. Alternatively, the insert may include an annular member spaced along the longitudinal direction of the columnar shape and located on the outer surface of the column. The insert is configured to be adjustable in length along the longitudinal direction (the arrow direction in FIG. 5) so that the ECR generation area is environmentally adjustable.

도 5는 도 4에 도시된 삽입체(180)가 제1 도파관, 혼 안테나, 제2 도파관의 내부로 삽입된 상태로 전자파를 입력했을 때 전자파를 통해 슬릿(151a) 아래에서 발생되는 전기장의 분포 효과를 확인하기 위한 시물레이션 결과를 나타낸다. 도 5에서 타원형으로 연속되는 영역은 슬릿(151a)을 나타내며, 슬릿(151a)을 나타내는 영역 내에 표시된 붉은색들은 전기장의 분포를 나타낸다.5 shows the distribution of the electric field generated under the slit 151a through the electromagnetic wave when the electromagnetic wave is input into the first waveguide, the horn antenna, and the second waveguide, It shows the simulation result to confirm the effect. In Fig. 5, the region continuous in an elliptical shape represents the slit 151a, and the red colors displayed in the region representing the slit 151a represent the distribution of the electric field.

도 5를 참조하면, 슬릿(151a)을 나타내는 영역들 전체에 붉은색이 표시되고 있으며, 이는 슬릿(151a) 아래에서 발생되는 전기장이 균일하게 분포되고 있음을 알 수 있다. 따라서, 제1 도파관(110), 혼 안테나(120), 제2 도파관(130)의 내부로 삽입되는 삽입체(181)를 추가로 배치하면, 전자파가 다수의 슬릿(151a)을 균일하게 통과할 수 있고, 슬릿(151a) 아래에서 발생되는 전기장이 균일하게 분포될 수 있다. 전기장이 균일하게 분포됨에 따라 ECR 플라즈마 발생 영역(160) 내에서 전자 사이클로트론 공명 상태가 더욱 활발해질 수 있고, 넓은 영역의 ECR 플라즈마 발생 영역(160) 전체에 균일하게 ECR 플라즈마가 발생될 수 있다.
Referring to FIG. 5, all the areas showing the slit 151a are marked with a red color, which indicates that the electric field generated under the slit 151a is uniformly distributed. Therefore, if the insert 181 inserted into the first waveguide 110, the horn antenna 120, and the second waveguide 130 is further disposed, the electromagnetic waves can uniformly pass through the plurality of slits 151a And the electric field generated beneath the slit 151a can be uniformly distributed. As the electric field is uniformly distributed, the electron cyclotron resonance state can be further activated within the ECR plasma generation region 160, and the ECR plasma can be generated uniformly over the wide region of the ECR plasma generation region 160.

도 6은 삽입체가 없는 상태로 전자파를 입력했을 때 경우의 슬릿 아래에서 발생되는 전기장의 분포 효과를 확인하기 위한 시물레이션 결과를 나타낸다. 도 6에서 타원형으로 연속되는 영역은 슬릿을 나타내며, 슬릿을 나타내는 영역 내에 표시된 붉은색들은 전기장의 분포를 나타낸다.6 shows a simulation result for confirming the distribution effect of the electric field generated under the slit in the case where electromagnetic waves are input in the absence of an insert. In Fig. 6, the elliptically continuous region represents a slit, and the red colors displayed in the region representing the slit represent the distribution of the electric field.

도 7은 도 4에 도시된 삽입체가 제1 도파관, 혼 안테나, 제2 도파관의 내부로 삽입된 상태로 전자파를 입력했을 때 전자파를 통해 슬릿 아래에서 발생되는 전기장의 분포 효과를 확인하기 위한 시물레이션 결과를 나타낸다. 도 8은 도 5에 도시된 삽입체가 제1 도파관, 혼 안테나, 제2 도파관의 내부로 삽입된 상태로 전자파를 입력했을 때 전자파를 통해 슬릿 아래에서 발생되는 전기장의 분포 효과를 확인하기 위한 시물레이션 결과를 나타낸다. 도 7 및 8을 참조하면, 슬릿을 나타내는 영역들 전체에 붉은색이 표시되고 있으며, 도 7 및 8에서 붉은색이 표시되는 영역이 도 6에 비해 더욱 증가된 것을 비교하여 확인할 수 있다. 이는 삽입체(181)가 배치되는 경우, 전자파가 다수의 슬릿을 균일하게 통과되는 효과와, 슬릿 아래에서 발생되는 전기장이 균일하게 분포되는 효과가 더욱 증가될 수 있음을 알 수 있다.
FIG. 7 is a simulation result for confirming the distribution effect of the electric field generated under the slit through electromagnetic waves when the electromagnetic wave is inputted in the state where the insert shown in FIG. 4 is inserted into the first waveguide, the horn antenna and the second waveguide . FIG. 8 is a simulation result for confirming the distribution effect of the electric field generated under the slit through the electromagnetic wave when the electromagnetic wave is inputted into the first waveguide, the horn antenna, and the second waveguide, . Referring to FIGS. 7 and 8, a red color is displayed on all of the slit-displaying areas, and it can be confirmed by comparing that the area in which red is displayed in FIGS. 7 and 8 is further increased as compared with FIG. It can be seen that, when the insert 181 is disposed, the effect of uniformly passing a plurality of slits through the electromagnetic wave and the effect of evenly distributing the electric field generated under the slit can be further increased.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (16)

자기장 안에서 사이클로트론 운동(회전 운동)하고 있는 전자에 대하여 사이클로트론 주파수와 동일한 전자파(Microwave)를 주어 발생하는 전자 사이클로트론 공명(ECR:Electron Cyclotron Resonance)상태에 가스를 도입하여 플라즈마를 발생시키는 ECR 플라즈마 발생장치로서,
전자파(Microwave)가 유입되는 제 1 도파관;
상기 도파관의 개방단으로부터 연장되고, 상기 도파관의 개방단을 부채꼴 형상으로 확개하여 상기 전자파를 전송하기 위한 혼 안테나;
상기 혼 안테나의 전방에 배치되고, 상기 혼 안테나와 연통되어 내부로 상기 전자파가 전송되고, 저면부가 개방된 제 2 도파관;
상기 제 2 도파관의 개방된 저면부를 밀폐하고, 상기 제 2 도파관의 내부로 전송된 전자파를 하측 방향으로 전달시키는 유전체창;
상기 유전체창을 통해 전달된 전자파가 통과되기 위한 복수의 슬릿이 배치되고, 서로 이웃하는 슬릿들 사이에 자석이 배치되며, 상기 슬릿을 통과하는 전자파에 대응하는 공진 자기장을 형성하기 위한 자석 배치 구조물; 및
상기 자석 배치 구조물의 하부 위치한 ECR 플라즈마 발생 영역을 포함하고,
상기 플라즈마 발생 영역으로 플라즈마 발생 가스가 주입되고,
상기 유전체창을 통해 전달된 전자파, 상기 공진 자기장, 및 상기 주입된 플라즈마 발생 가스에 기초하여, ECR 플라즈마가 상기 ECR 플라즈마 발생 영역에 발생하는,
ECR 플라즈마 발생장치An ECR plasma generator for generating a plasma by introducing a gas into an electron cyclotron resonance (ECR) state generated by giving an electromagnetic wave (microwave) equal to a cyclotron frequency to an electron in a magnetic field in a cyclotron motion ,
A first waveguide into which a microwave flows;
A horn antenna extending from an open end of the waveguide and extending the open end of the waveguide in a sector shape to transmit the electromagnetic wave;
A second waveguide disposed in front of the horn antenna, the second waveguide communicating with the horn antenna and transmitting the electromagnetic wave to the inside thereof and having a bottom portion opened;
A dielectric window that seals the open bottom of the second waveguide and transmits the electromagnetic wave transmitted to the inside of the second waveguide in a downward direction;
A magnet arrangement structure for arranging a plurality of slits through which electromagnetic waves transmitted through the dielectric window are passed, a magnet disposed between neighboring slits, and a resonance magnetic field corresponding to an electromagnetic wave passing through the slits; And
And an ECR plasma generation region located below the magnet arrangement structure,
A plasma generating gas is injected into the plasma generating region,
Wherein the ECR plasma is generated in the ECR plasma generating region based on the electromagnetic wave transmitted through the dielectric window, the resonant magnetic field, and the injected plasma generating gas.
ECR plasma generator 제1항에 있어서,
상기 유전체창은 석영 또는 알루미나 계열의 재질인,
ECR 플라즈마 발생장치.The method according to claim 1,
Wherein the dielectric window is made of quartz or alumina,
ECR plasma generator. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 발생 가스는 아르곤 가스(Ar), 질소 가스(N2) 중 어느 하나인,
ECR 플라즈마 발생장치.The method according to claim 1,
Wherein the plasma generating gas is one of argon gas (Ar) and nitrogen gas (N 2 )
ECR plasma generator. 제1항에 있어서,
상기 자석 배치 구조물은:
케이스로서, 상기 케이스의 상면부 및 하면부를 수직으로 관통하는 하나 이상의 슬릿, 서로 이웃하는 슬릿들 사이에 형성된 복수의 수용공간을 포함하는 케이스;
상기 각 수용공간들의 내부에 설치되는 다수의 자석;
상기 각 수용공간들의 내부에 설치되고, 냉각수가 순환되면서 상기 자석을 냉각시키기 위한 다수의 냉각수 라인을 포함하는,
ECR 플라즈마 발생장치.The method according to claim 1,
Said magnet arrangement structure comprising:
A case including at least one slit vertically penetrating the upper and lower portions of the case, and a plurality of accommodation spaces formed between adjacent slits;
A plurality of magnets installed inside each of the accommodating spaces;
And a plurality of cooling water lines installed inside the respective accommodation spaces for cooling the magnet while cooling water is circulated.
ECR plasma generator. 제4항에 있어서,
상기 다수의 자석은 상기 각 수용공간들의 내부에서 한 쌍을 이루도록 설치되며, 한 쌍을 이루는 자석들은 서로 상대되는 자기극(magnetic pole)끼리 마주하도록 배치되고, 한 쌍을 이루는 자석들의 사이에는 상기 냉각수 라인이 배치되는,
ECR 플라즈마 발생장치.5. The method of claim 4,
The plurality of magnets are installed in a pair in the respective receiving spaces. The pair of magnets are arranged to face magnetic poles opposed to each other, and between the pair of magnets, Where the line is placed,
ECR plasma generator. 제4항에 있어서,
상기 케이스의 상기 수용공간들 내부에 설치되고, 상기 수용공간 내부의 두 측면부 및 상면부에 배치되며, 상기 자석들 둘레를 덮어서 상기 자석들에 의한 자기장이 상기 케이스의 상부로 형성되는 것을 차단하기 위한 자석덮개부를 포함하는,
ECR 플라즈마 발생장치.5. The method of claim 4,
And a plurality of magnetic poles which are provided in the accommodating spaces of the case and which are disposed in two side portions and an upper surface portion inside the accommodating space and which surround the magnets to block the magnetic field caused by the magnets from being formed in the upper portion of the case Comprising a magnet cover portion,
ECR plasma generator. 제6항에 있어서,
상기 자석덮개부는 자화되는 성질을 가지는,
ECR 플라즈마 발생장치.The method according to claim 6,
Wherein the magnet cover has magnetism-
ECR plasma generator. 제6항에 있어서,
상기 자석덮개부의 재질은 연철인,
ECR 플라즈마 발생장치.The method according to claim 6,
The material of the magnetic lid portion is soft iron,
ECR plasma generator. 제1항 또는 제6항에 있어서,
상기 제 1 도파관, 상기 혼 안테나, 상기 제 2 도파관의 내부로 삽입되고, 상기 전자파의 진행 방향과 평행하게 배치되는 적어도 하나의 삽입체를 추가로 포함하는,
ECR 플라즈마 발생장치.7. The method according to claim 1 or 6,
Further comprising at least one insert inserted into the first waveguide, the horn antenna, and the second waveguide and arranged parallel to the traveling direction of the electromagnetic wave,
ECR plasma generator. 제9항에 있어서,
상기 삽입체는 원기둥 형상인,
ECR 플라즈마 발생장치.10. The method of claim 9,
The insert has a cylindrical shape,
ECR plasma generator. 제9항에 있어서,
상기 삽입체는 원기둥 형상의 종방향에 따라 간격을 이뤄 기둥의 외면에 위치한 환형부재를 포함하는,
ECR 플라즈마 발생장치.10. The method of claim 9,
Wherein the insert comprises an annular member spaced apart in the longitudinal direction of the columnar shape and located on an outer surface of the column,
ECR plasma generator. 제10항 또는 제 11항에 있어서,
상기 삽입체는 길이 방향에 따라 길이 조절 가능하도록 구성된,
ECR 플라즈마 발생장치.The method according to claim 10 or 11,
Wherein the insert is configured to be adjustable in length along its length,
ECR plasma generator. 제8항에 있어서,
상기 자석 배치 구조물의 하부에 배치되고, 내부가 진공이며, 플라즈마로 처리될 대상이 위치하는 공정 챔버 및 상기 자석 배치 구조물과 상기 공정 챔버를 나누는 경계막을 포함하고,
상기 경계막은 다수의 개구를 가지고,
상기 다수의 개구를 통해 상기 ECR 플라즈마가 상기 공정 챔버로 전달되는,
ECR 플라즈마 발생장치.9. The method of claim 8,
A processing chamber disposed at a lower portion of the magnet arrangement structure and having an interior of vacuum and in which an object to be treated with plasma is located, and a boundary membrane separating the processing chamber from the magnet arrangement structure,
The boundary film has a plurality of openings,
Wherein the ECR plasma is delivered to the process chamber through the plurality of openings,
ECR plasma generator. 제1항에 있어서,
상기 전자파는 2.45 GHz의 주파수를 가지며, 상기 공진 자기장은 875 가우스인,
ECR 플라즈마 발생장치.The method according to claim 1,
Wherein the electromagnetic wave has a frequency of 2.45 GHz and the resonant magnetic field is 875 Gauss,
ECR plasma generator. 제1항에 있어서,
상기 공정 챔버는 공정가스가 주입될 수 있는 주입구를 포함하는,
ECR 플라즈마 발생장치.The method according to claim 1,
Wherein the process chamber includes an inlet through which process gas can be injected,
ECR plasma generator. 제15항에 있어서,
상기 공정 가스는 박막 증착을 위해서, SiH4, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, GeH4, B2H6, BBr3, BCl3, AsH3, PH3, TeH2, SnCl4, GeCl4, WF6, NH3, CH4, Cl2, 및 MoF6 으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스이고,
식각이나 세정을 위해서, SiF4, CF4, C3F8, C2F6, CHF3, CClF3, NF3, CF4, C2F6, C3F8, 및 SF6 으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스인,
ECR 플라즈마 발생장치.16. The method of claim 15,
The process gas for film deposition, SiH 4, SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3, SiCl 4, GeH 4, B 2 H 6, BBr 3, BCl 3, AsH 3, PH 3, TeH 2, SnCl 4, GeCl 4 , WF 6 , NH 3 , CH 4 , Cl 2 , and MoF 6 ,
For etching or cleaning, it is preferable to use a material which is composed of SiF 4 , CF 4 , C 3 F 8 , C 2 F 6 , CHF 3 , CClF 3 , NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 and SF 6 Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI &
ECR plasma generator.
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