KR100882449B1 - Treating device of inductively coupled plasma and its antenna - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유도결합 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유도결합 플라즈마 처리장치의 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an inductively coupled plasma processing apparatus, and more particularly, to an antenna of an inductively coupled plasma processing apparatus.
본 발명은 유도결합 플라즈마 처리장치에 있어서, 안테나가 적어도 두 부분으로 나뉘어지고, 상기 각각의 부분의 연결부는 선형 도선 및 상기 선형 도선을 감싸는 도선으로 이루어지고, 상기 선형 도선과 상기 선형 도선을 감싸는 도선은 전기적으로 서로 단락되지 않는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리 장치를 제공한다.The present invention provides an inductively coupled plasma processing apparatus, wherein an antenna is divided into at least two parts, and a connection part of each part is formed of a linear wire and a wire enclosing the linear wire, and a wire enclosing the linear wire and the linear wire. Provides an inductively coupled plasma processing apparatus, which is electrically shorted with each other.
따라서, 본 발명에 의하면 유도결합 플라즈마 처리장치의 안테나에 의하여 유도된 전류가 끊어지지 않게 형성되어 유도 전기장의 회전 대칭성을 구현하고, 전원이 안테나에 병렬로 공급되어 임퍼던스의 매칭 안정성이 향상되며, 다수의 안테나가 구비되고 안테나의 높이를 조절할 수 있어 반경 방향의 플라즈마 균일도를 높일 수 있다.Therefore, according to the present invention, the current induced by the antenna of the inductively coupled plasma processing apparatus is formed so as not to break, thereby implementing rotational symmetry of the induction electric field, and power is supplied to the antenna in parallel to improve the matching stability of the impedance. A plurality of antennas are provided and the height of the antenna can be adjusted to increase the plasma uniformity in the radial direction.
ICP, Y자형 결선 ICP, Y-shaped connection
Description
도 1은 종래의 유도결합 플라즈마 발생용 안테나의 구조를 모식적으로 나타낸 도면이고,1 is a view schematically showing a structure of a conventional antenna for inductively coupled plasma generation,
도 2는 도 1에 도시된 유도결합 플라즈마 발생용 안테나에서 발생된 플라즈마의 회전 대칭성과 균일도를 나타낸 도면이고,FIG. 2 is a diagram illustrating rotational symmetry and uniformity of plasma generated by the antenna for generating an inductively coupled plasma shown in FIG. 1;
도 3은 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 일실시예 중 안테나 부분을 나타낸 도면이고,3 is a view showing an antenna portion of an embodiment of an inductively coupled plasma processing apparatus according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 다른 실시예의 안테나를 나타낸 도면이고,4 is a view showing an antenna of another embodiment of an inductively coupled plasma processing apparatus according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 또 다른 실시예의 안테나를 나타낸 도면이고,5 is a view showing an antenna of another embodiment of an inductively coupled plasma processing apparatus according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 또 다른 실시예의 안테나를 나타낸 도면이다.6 is a view showing an antenna of another embodiment of an inductively coupled plasma processing apparatus according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100a, 100b : 제 1 안테나부 110a, 110b : 제 2 안테나부100a and 100b:
120a, 120b : 제 3 안테나부 120a' : 제 1 끝단120a, 120b:
120a" : 제 2 끝단 224, 227 : 고정부120a ":
본 발명은 유도결합 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유도결합 플라즈마 처리장치의 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an inductively coupled plasma processing apparatus, and more particularly, to an antenna of an inductively coupled plasma processing apparatus.
고체 상태의 물질을 가열하면, 액체, 기체의 순서로 상태 변화가 일어난다. 그리고, 기체 상태에서 가열이나 방전에 의하여 에너지를 더 가해주면, 기체는 더 작은 입자인 원자, 이온 및 전자 등으로 해리되어 이러한 입자들이 혼재하게 되는데, 이러한 상태를 플라즈마 상태라고 한다. 플라즈마의 종류는 수없이 많으나, 일상생활에서 볼 수 있는 현상으로는 형광등, 번개, 극지방의 오로라 및 태양 내부 등이 있다. 산업적으로 이용되는 플라즈마는 저온 플라즈마와 열 플라즈마로 나뉘어지는데, 저온 플라즈마(cold plasma)는 반도체 제조 공정에서 널리 사용되고 있으며, 열 플라즈마는 절단 및 용사 등에 응용되고 있다.When a solid substance is heated, the state changes in the order of liquid and gas. When energy is further applied by heating or discharging in the gas state, the gas dissociates into smaller particles, such as atoms, ions, and electrons, and these particles are mixed, which is called a plasma state. There are many types of plasma, but the phenomena seen in everyday life include fluorescent lights, lightning, polar aurora and the inside of the sun. Industrially used plasmas are divided into low temperature plasmas and thermal plasmas. Cold plasmas are widely used in semiconductor manufacturing processes, and thermal plasmas are applied to cutting and thermal spraying.
현재 반도체 제조 공정 및 디스플레이 분야에서 가장 많이 사용되는 플라즈마 발생 방식은 RF를 이용한 것으로 여기에는 유도결합 플라즈마(Inductively coupled plasma, ICP)와 축전결합 플라즈마 (capacitively coupled plasma, CCP) 방식으로 크게 나뉘어진다. 유도결합 플라즈마는 구조적으로 코일 형태의 안테나가 있으며, 여기에 RF 전력을 인가하면 안테나에 전류가 흐르고 이 전류는 안테나 주변에 유도 자기장을 형성시킨다. 이 때, 안테나 표면에는 RF 주파수로 양전하와 음 전하가 교대로 대전이 되는데 이는 안테나 주변에 2차 유도 전류가 흐르게 된다. 일반적으로 유도결합 플라즈마는, 아르곤 가스(아르곤 가스 : 액체 아르곤 또는 압축 아르곤 가스로 순도 99.99% 이상의 것)를 플라즈마 가스로 사용하여 수정발진식 고주파발생기로부터 발생된 주파수 (13.56MHz)영역에서 유도코일에 의하여 발생된다.Currently, the most commonly used plasma generation method in the semiconductor manufacturing process and display field is RF, which is divided into inductively coupled plasma (ICP) and capacitively coupled plasma (CCP). Inductively coupled plasma has a structurally coiled antenna, and when RF power is applied thereto, a current flows in the antenna, and this current forms an induced magnetic field around the antenna. At this time, positive and negative charges are alternately charged on the surface of the antenna at an RF frequency, which causes a secondary induced current to flow around the antenna. In general, the inductively coupled plasma uses an argon gas (argon gas: liquid argon or compressed argon gas with a purity of 99.99% or more) as the plasma gas to the induction coil in the frequency (13.56 MHz) region generated from the crystal oscillation high frequency generator. Is generated.
그러나, 상술한 종래의 유도결합 플라즈마는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the above-described conventional inductively coupled plasma has the following problems.
종래의 유도결합 플라즈마 발생용 안테나는 여러 가지 모양과 특성을 가지고 있으나, 회전 방향의 대칭성이 좋지 못하다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 유도결합 플라즈마 발생용 안테나에 RF(Radio frequency) 전류를 흘려서 자기장을 만들고, 이러한 시변 자기장에 의하여 유도 전기장이 생성된다. 그리고, 상술한 유도 전기장에 의하여 전자가 가속되어 플라즈마가 생성되고 유지된다. 그런데 도 1에 도시된 바와 같이 안테나를 완전히 원형으로 만들 수 없으므로, 전류가 끊어지는 부분이 생기게 된다. 즉, 전원의 (+)전극이 (-)전극과 연결되는 부분에서 안테나가 연결되지 않으므로, 전류가 끊어지는 부분이 자연스럽게 형성된다.The conventional antenna for inductively coupled plasma generation has various shapes and characteristics, but the symmetry of the rotation direction is not good. That is, as shown in Figure 1, by generating a magnetic field by flowing a radio frequency (RF) current to the antenna for inductively coupled plasma generation, the induction electric field is generated by this time-varying magnetic field. The electrons are accelerated by the above-described induction electric field to generate and maintain plasma. However, as shown in FIG. 1, since the antenna cannot be completely circular, there is a portion where the current is cut off. That is, since the antenna is not connected at the portion where the positive electrode of the power supply is connected to the negative electrode, a portion where the current is cut off is naturally formed.
안테나가 완전히 원형으로 이루어지지 않아서, 유도 전류가 끊어지게 되면 다음과 같은 문제점이 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나의 끊어진 부분은 유도결합 플라즈마의 회전 대칭성과 균일도에 영향을 준다. 즉, a 부분에서는 자기장이 약하므로, 발진이 약하다. 그러므로, 대면적으로 300 mm 이상에서의 회전 방향과 반경 방향으로 균일한 플라즈마를 발생시키기 어렵다.Since the antenna is not completely circular, the induced current is broken, there are the following problems. As shown in Figure 2, the broken portion of the antenna affects the rotational symmetry and uniformity of the inductively coupled plasma. In other words, the magnetic field is weak in the a portion, so the oscillation is weak. Therefore, it is difficult to generate a uniform plasma in a rotational direction and a radial direction in a large area of 300 mm or more.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 안테나의 연결 부분을 끊어지지 않게 형성하여, 유도 자기장 및 전기장의 회전 대칭성을 구현하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to form a connection portion of the antenna without breaking, to realize rotational symmetry of the induced magnetic field and the electric field.
본 발명의 다른 목적은 안테나에 전원을 병렬로 공급하여, 안테나의 임피던스를 줄여서 임퍼던스의 매칭의 안정성을 높이는 것이다.Another object of the present invention is to supply power to the antenna in parallel, thereby reducing the impedance of the antenna to increase the stability of the matching of the impedance.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 안테나를 배치하고, 안테나의 높이를 조절하여 유도결합 플라즈마의 반경 방향으로의 균일도를 높이는 것이다.Still another object of the present invention is to increase the uniformity in the radial direction of the inductively coupled plasma by arranging a plurality of antennas and adjusting the heights of the antennas.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유도결합 플라즈마 처리장치에 있어서, 안테나가 적어도 두 부분으로 나뉘어지고, 상기 각각의 부분의 연결부는 선형 도선 및 상기 선형 도선을 감싸며 상기 선형 도선과 단락되지 않은 도선을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is an inductively coupled plasma processing apparatus, the antenna is divided into at least two parts, the connection portion of each of the portion is wrapped around the linear lead and the linear lead and the lead is not shorted with the linear lead It provides an inductively coupled plasma processing apparatus comprising a.
여기서, 상기 선형 도선과 상기 선형 도선을 감싸는 도선은, 5 밀리미터 이상 이격되어 서로 단락되지 않는 것을 특징으로 한다.Here, the linear wire and the conductive wire surrounding the linear wire are separated from each other by 5 mm or more and are not shorted to each other.
그리고, 선형 도선을 감싸는 도선의 끝단은, <형 또는 ㄷ형 또는 ⊂형의 형상일 수 있다.The end of the conductive line surrounding the linear conductive line may have a shape of <, or c or c.
그리고, 안테나는 원형 또는 사각형 또는 삼각형의 형상으로 구비될 수 있다.In addition, the antenna may be provided in the shape of a circle, a square, or a triangle.
그리고, 상술한 유도결합 플라즈마 처리장치는 유도결합 플라즈마를 발생시키는 반응 챔버(chamber); 및 상기 반응 챔버의 하부에 구비되어, 플라즈마 처리공 정을 수행하는 스테이지를 더 포함할 수 있다.In addition, the above-described inductively coupled plasma processing apparatus includes a reaction chamber for generating an inductively coupled plasma; And a stage provided below the reaction chamber to perform a plasma processing process.
또한, 상술한 유도결합 플라즈마 처리장치는 안테나를 2개 이상 포함하여 이루어지고, 상기 각각의 안테나는 동심을 갖을 수 있다.In addition, the above-described inductively coupled plasma processing apparatus includes two or more antennas, and each of the antennas may have concentricity.
여기서, 상기 각각의 안테나는, 높이가 서로 상이하고 전체적으로 돔(dome) 형상일 수 있고, 각각 상기 동심에 대하여 동일한 위치에 고정될 수 있다.Here, each of the antennas, the heights are different from each other, may be dome (dome) shape as a whole, each may be fixed at the same position with respect to the concentric.
그리고, 안테나는 적어도 두 개의 전원 입력부를 포함하여 이루어질 수 있는데, 상기 전원 입력부는 상기 연결부의 제 1 끝단과 연결되고, 상기 전원 입력부를 통하여 상기 안테나에 고정될 수 있다.The antenna may include at least two power input units. The power input unit may be connected to the first end of the connection unit and may be fixed to the antenna through the power input unit.
또한, 전원 입력부는 안테나에 병렬로 전원을 공급할 수 있다.In addition, the power input unit may supply power to the antenna in parallel.
또한, 안테나는 연결부의 제 2 끝단에서 접지될 수 있다.Also, the antenna can be grounded at the second end of the connection.
또한, 각각의 안테나의 연결부는, 상기 동심에 대하여 서로 동일한 각도로 이격되어 형성될 수 있다.In addition, the connection portion of each antenna may be formed spaced apart from each other at the same angle with respect to the concentric.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 제 1 내지 제 M 안테나부를 포함하여 이루어지고(여기서, M≥1인 정수), 상기 각각의 안테나부는 제 1 내지 제 N 부분을 포함하여 이루어지고(여기서, N≥2인 정수), 상기 각각의 부분의 연결부는 선형 도선과 상기 선형 도선을 감싸는 도선으로 이루어진 것을 특징으로 하는 안테나를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the first to Mth antenna parts are included (wherein M is an integer of 1), and each of the antenna parts includes the first to Nth parts, where N An integer of ≥ 2), and the connection portion of each of the portions provides a linear conductor and a conductor surrounding the linear conductor.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described.
종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하 며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The same components as the prior art are given the same names and the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted.
도 3은 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 일실시예 중 안테나 부분을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 일실시예 중 안테나 부분을 설명하면 다음과 같다.3 is a view showing an antenna portion of an embodiment of an inductively coupled plasma processing apparatus according to the present invention. Referring to Figure 3 describes the antenna portion of an embodiment of the inductively coupled plasma processing apparatus according to the present invention.
본 실시예에서 안테나는 적어도 두 부분으로 나뉘어져 있고, 각각의 부분의 연결부는 선형 도선과 상기 선형 도선을 감싸는 도선으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 여기서, 연결부는 두 부분이 단락된 것, 즉 물리적으로 접합된 것을 의미하지는 않고, 서로 이격되어 있으나 전류가 끊어지지 않고 흐르게 되는 것을 의미한다. 그리고, 상기 선형 도선을 감싸는 부분은 도 3의 120"에 도시된 구조일 수도 있으나, <형 또는 ㄷ형 또는 ⊂형 등으로써 상기 선형 구조를 감싸면 충분하다. 단, 여기서, 연결부의 선형 도선과 감싸는 도선은 단락되지 않아야 한다. 구체적으로, 도 3에서 3개의 동심원 구조의 안테나가 도시되어 있는데, 내부에서부터 차례로 제 1 안테나부, 제 2 안테나부 및 제 3 안테나부로 표시하고 설명한다.In this embodiment, the antenna is divided into at least two parts, and the connection portion of each part is characterized by consisting of a linear conductor and a conductor surrounding the linear conductor. Here, the connection portion does not mean that the two parts are short-circuited, that is, they are physically bonded, but they are spaced apart from each other, but the current flows without breaking. In addition, the portion enclosing the linear conductor may be the structure shown in 120 "of FIG. 3, but it is sufficient to enclose the linear structure by <-, c-, or V-shape, etc. provided that the linear conductor and the enclosing conductor of the connection part Specifically, three antennas of concentric circles are shown in FIG. 3, which is represented and described as a first antenna part, a second antenna part, and a third antenna part in order from the inside.
여기서, 제 1,2,3 안테나부는 각각 2개의 부분으로 나뉘어져 있다. 즉, 제 1 안테나부는 제 1 부분(100a)과 제 2 부분(100b)으로 이루어지고, 제 2 안테나부는 제 1 부분(110a)과 제 2 부분(110b)으로 나뉘어지며, 제 3 안테나부는 제 1 부분(120a)과 제 2 부분(120b)으로 나뉘어진다. 공통의 중심으로부터 제 1 안테나부까지의 거리는, 제 1 안테나부와 제 2 안테나부 사이의 거리 및 제 2 안테나부와 제 3 안테나부 사이의 거리와 동일할 수 있다.Here, the first, second, and third antenna units are divided into two parts. That is, the first antenna portion is composed of the
그리고, 각각의 안테나부 내에서 2개의 부분은 <형 또는 ㄷ형 또는 ⊂형으로 연결되어 있다.(단, 도면에서는 일실시예로서 <형이 도시되어 있다.) 여기서, 제 1 부분과 제 2 부분은 일방이 타방을 감싸되 단락되지 않아야 한다. 일예로서, 5 mm(밀리 미터) 이상 이격되면 단락되지 않을 것이다. 그리고, 상술한 연결부분에서 어느 일방은 <형 또는 ㄷ형 또는 ⊂형이어야 한다. 설명의 편의를 위하여, 제 3 안테나부의 제 1 부분과 제 2 부분에서 끝단이 <형 또는 ㄷ형 또는 ⊂형인 부분을 제 2 끝단이라 하고, 나머지 끝단을 제 1 끝단이라 한다. 제 3 안테나부의 제 1 부분과 제 2 부분에서, 하나의 끝단(120a')은 직선형으로 이루어지고, 다른 하나의 끝단(120a")은 <형 또는 ㄷ형 또는 ⊂형으로 이루어진다.In the antenna unit, the two parts are connected to each other in a <, or c, or ⊂ type. (However, in the drawings, <type is shown as an embodiment.) Here, the first part and the second part The silver shall be wrapped around the other but not shorted. As an example, if more than 5 mm (millimeters) apart will not short. And, either side of the above-mentioned connection portion should be <type or c type or ⊂ type. For convenience of description, the portions of the first and second portions of the third antenna portion having the <-, c-, or V-shaped ends are called second ends, and the remaining ends are called first ends. In the first portion and the second portion of the third antenna portion, one
도 3에서, 제 3 안테나부의 제 1, 2 부분의 제 1 끝단(120a')과 제 2 끝단(120a")은 서로 이격되어 있다. 여기서, 제 1 끝단(120a')에는 도시된 바와 같이 전원이 공급된다. 전원의 공급은, 제 1 끝단(120a')에 전원 입력부가 연결되어 이루어진다. 본 실시예에서 하나의 안테나부는 두 개의 부분으로 나뉘어져 있으므로, 각각의 안테나부에는 2개의 전원 입력부가 연결되어 있다. 그리고, 하나의 안테나부에 연결된 2개의 전원 입력부는 병렬로 연결될 수 있다.3, the
본 발명에서 안테나부는 하나 이상이면 충분하며, 2개 이상인 경우 각각의 연결부의 위치 관계를 이하에서 설명한다.In the present invention, one or more antenna units are sufficient, and in the case of two or more antenna units, the positional relationship of each connection unit will be described below.
도 3에서, 제 1 안테나부에 2개의 연결부, 제 2 안테나부에 2개의 연결부, 그리고 제 3 안테나부에 2개의 연결부가 형성되어 있다. 따라서, 전체적으로 6개의 연결부가 형성되어 있다. 각각의 연결부는 서로 다른 각도로 형성될 수도 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 공통의 중심에 대하여 서로 동일한 각도로 이격되어 형성 될 수 있다. 도 3에서는 6개의 연결부는 서로 60도의 각도만큼 이격되어 있다. 연결부에서 전류가 끊어지지는 않더라도, 약하게 흐를 가능성이 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 연결부를 동일한 각도로 분리하면, 전류가 약하게 흐르는 부분이 편중되지 않으므로, 전기장의 균일도를 향상시킬 수 있다.In FIG. 3, two connecting parts are formed in the first antenna part, two connecting parts in the second antenna part, and two connecting parts in the third antenna part. Therefore, six connection parts are formed as a whole. Each connection portion may be formed at different angles, but may be formed to be spaced apart from each other at the same angle with respect to a common center as shown in FIG. In FIG. 3, the six connection parts are spaced apart from each other by an angle of 60 degrees. Even if the current is not broken at the connection, there is a possibility of weak flow. Therefore, if the connection portion is separated at the same angle as described above, the portion where the current flows weakly is not biased, and thus the uniformity of the electric field can be improved.
도 4에서는 2개의 안테나부가 하나의 중심에 대하여 사각형의 모양으로 구비되어 있다. 여기서, 2개의 안테나부는 각각 2개의 부분으로 나뉘어져 있으며, 이들의 연결부는 <형 또는 ㄷ형 또는 ⊂형으로 이루어져 있다. (단, 도면에서는 일실시예로서 ⊂형이 도시되어 있다.) 그리고, 내부의 안테나부에 구비된 연결부와 외부의 안테나부에 구비된 연결부는 서로 동일한 각도만큼 이격되어 있다. 도 5에서는 3개의 안테나부가 하나의 중심에 대하여 삼각형의 모양으로 구비되어 있다. 여기서, 3개의 안테나부는 각각 2개의 부분으로 나뉘어져 있으며, 이들의 연결부가 <형 또는 ㄷ형 또는 ⊂형으로 이루어진 점, 그리고, 각각의 연결부가 서로 동일한 각도만큼 이격된 점도 상술한 실시예와 동일하다.In FIG. 4, two antenna units are provided in a rectangular shape with respect to one center. Here, the two antenna parts are divided into two parts, respectively, and their connection part is made of a <type or a c type or a ⊂ type. (However, in the drawing, the j-shape is shown as an embodiment.) The connecting portion provided in the internal antenna portion and the connecting portion provided in the external antenna portion are spaced apart from each other by the same angle. In FIG. 5, three antenna units are provided in a triangular shape with respect to one center. Here, the three antenna parts are each divided into two parts, their connection parts are made of <-or c- or ⊂-type, and the points at which each connection part is spaced by the same angle are the same as the above-described embodiment.
상술한 실시예들에서 각각의 안테나부는 2개의 부분으로 이루어져 있으나, 3개 이상일 수도 있다. 그리고, 안테나의 일부분의 제 1 끝단은 전원 입력부와 연결되어 있을 뿐만 아니라, 이 지점에서 안테나의 일부분이 고정되기도 한다. 또한, 각각의 안테나부는 동일한 높이로 형성될 수도 있으나, 높이를 달리하여 형성될 수도 있다. 만약, 2개 이상의 안테나부가 서로 높이를 달리하고, 내부의 안테나부가 더 높게 형성되면 전체적으로 안테나를 돔(dome)의 형상을 이루게 된다. 그리고, 상술한 안테나부들은 고정되어 있지 않고 그 높이를 조정할 수도 있다. 따라서, 사 용되어야 할 플라즈마 처리 공정에 따라, 안테나의 모양을 돔 형상 또는 다른 형상으로 바꿀 수 있다.In the above-described embodiments, each antenna unit is composed of two parts, but may be three or more. The first end of the portion of the antenna is not only connected to the power input, but also a portion of the antenna is fixed at this point. In addition, each antenna portion may be formed at the same height, but may be formed by changing the height. If the two or more antenna units vary in height from each other, and the internal antenna unit is formed higher, the antennas generally form a dome. In addition, the above-described antenna units are not fixed and may be adjusted in height. Thus, depending on the plasma treatment process to be used, the shape of the antenna can be changed into a dome shape or another shape.
도 6은 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 또 다른 실시예의 안테나를 나타낸 도면이다. 도 6에서, 안테나는 동심원을 갖는 3개의 안테나부로 이루어져 있으며, 각각의 안테나부는 4개의 부분으로 이루어져 있다. 따라서, 각각의 안테나부는 4개의 연결부를 포함하여 이루어진다. 상기 연결부의 형상은 상술한 실시예와 동일하다. 그리고, 도시된 바와 같이 제 1 끝단(220a')과 제 2 끝단(220b")이 <형 또는 ㄷ형 또는 ⊂형 연결부를 이루고 있다. 또한, 제 1 끝단(220a')에는 고정부(224)가 연결되고, 각각의 고정부(224)는 하나의 고정부(227)로 연결되어 안테나를 고정시키게 된다.6 is a view showing an antenna of another embodiment of an inductively coupled plasma processing apparatus according to the present invention. In FIG. 6, the antenna consists of three antenna parts having concentric circles, and each antenna part consists of four parts. Thus, each antenna portion comprises four connections. The shape of the connecting portion is the same as the above-described embodiment. As shown in the drawing, the
본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는 반응 챔버와 스테이지 및 상술한 안테나를 포함하여 이루어진다. 여기서, 반응 챔버는 유도결합 플라즈마를 처리하는 영역으로서, 내부에 상술한 안테나가 구비되어 있다. 그리고, 스테이지는 상기 반응 챔버의 하부에 구비되어 플라즈마의 식각 및 증착 등의 처리공정을 수행하는데, 구체적으로는 스테이지에 구비된 기판 상에서 수행된다. 여기서, 안테나는 스테인레스 스틸, 알루미늄 등 통상의 재료로 이루어진다.Inductively coupled plasma processing apparatus according to the present invention comprises a reaction chamber and a stage and the antenna described above. Here, the reaction chamber is a region for processing the inductively coupled plasma, and the above-described antenna is provided therein. In addition, the stage is provided under the reaction chamber to perform a process such as plasma etching and deposition, specifically, performed on a substrate provided in the stage. Here, the antenna is made of a common material such as stainless steel and aluminum.
상술한 구조의 유도결합 플라즈마 처리장치에서는, 방전시에 생성되는 전자가 고주파 전류가 유도코일을 흐를 때 발생하는 자기장에 의하여 가속되고, 이 때주위의 아르곤 가스와 충돌하여 이온화되고 새로운 전자와 아르곤 이온을 생성한다. 상술한 공정으로 생성된 전자는 다시 아르곤 가스를 전리하여 전자의 증식작용 을 함으로써, 전자밀도가 대단히 큰 플라즈마 상태를 유지하게 된다. 상술한 유도결합 플라즈마의 구조는 중심에 저온, 저전자 밀도의 영역이 형성되어 도너츠 형태로 된다.In the above-described inductively coupled plasma processing apparatus, electrons generated at the time of discharge are accelerated by a magnetic field generated when a high frequency current flows through the induction coil, and at this time, they are ionized by colliding with argon gas around and new electrons and argon ions. Create The electrons generated by the above-mentioned process again ionize argon gas to propagate electrons, thereby maintaining a plasma state with a very high electron density. In the structure of the above-described inductively coupled plasma, a low-temperature, low-electron density region is formed at the center thereof to form a donut.
또한, 안테나의 연결부분이 끊어지지 않게 형성되어서 유도 전기장의 회전 대칭성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 안테나에 병렬로 전원이 공급되어 안테나의 임피던스를 줄어들어서 임퍼던스의 매칭의 안정성이 향상된다.또한, 다수의 안테나가 구비되고 안테나의 높이를 조절할 수 있으므로, 반경 방향의 균일도가 향상된다.In addition, since the connection portion of the antenna is not broken, the rotational symmetry of the induction electric field can be realized, and power is supplied in parallel to the antenna to reduce the impedance of the antenna, thereby improving the stability of matching of the impedance. Since a plurality of antennas are provided and the height of the antenna can be adjusted, the uniformity in the radial direction is improved.
상술한 유도결합 플라즈마 처리장치에 구비된 안테나는, ICP(Inductively coupled plasma)의 발생 뿐만 아니라 통상적인 안테나 즉, 무선통신에서 통신의 목적을 달성하기 위해 공간에 효율적으로 전파를 방사하거나, 또는 전파에 의해 효율적으로 기전력을 유기시키기 위하여 사용될 수도 있다.The antenna provided in the above-described inductively coupled plasma processing apparatus is capable of efficiently radiating radio waves in a space to achieve the purpose of communication in a conventional antenna, that is, wireless communication, as well as generation of inductively coupled plasma (ICP), or May be used to efficiently induce electromotive force.
여기서, 안테나는 M개의 안테나부로 이루어진다. 구체적으로, 안테나는 제 1 내지 제 M 안테나부를 포함하여 이루어지고, 각각의 안테나부는 제 1 내지 제 N 부분을 포함하여 이루어진다. 여기서, M은 1이상의 정수이고, N는 2이상의 정수이다. 그리고, 상술한 제 1 내지 제 N 부분의 연결부는 선형 도선과 상기 선형 도선을 감싸는 도선을 포함하여 이루어진다. 또한, 각각의 안테나부에는 병렬로 전원이 공급되며, 서로 동심을 갖고, 원형 또는 사각형의 형상으로 구비된다. 그리고, 상기 제 1 내지 제 N 부분의 제 1 끝단을 통하여 전원이 공급되고, 제 2 끝단을 통하여 접지될 수 있다.Here, the antenna is composed of M antenna units. In detail, the antenna includes first to Mth antenna parts, and each antenna part includes first to Nth parts. Here, M is an integer of 1 or more, and N is an integer of 2 or more. In addition, the connection part of the first to Nth parts described above includes a linear conductive line and a conductive line surrounding the linear conductive line. In addition, each antenna unit is supplied with power in parallel, concentric with each other, and provided in a circular or rectangular shape. Then, power may be supplied through the first end of the first to Nth parts and grounded through the second end.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능해도 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and such modifications are included in the scope of the present invention even if modifications are possible by those skilled in the art to which the present invention pertains.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 안테나 및 유도결합 플라즈마 처리장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effects of the antenna and the inductively coupled plasma processing apparatus according to the present invention described above are as follows.
첫째, 유도결합 플라즈마 처리장치의 안테나의 연결부분에서 일측이 타측을 감싸는 구조로 형성되고, 각각에 전원 입력부가 연결되므로, 물리적으로 연결되지는 않으면서도 전류가 끊어지지 않고 흐르게 되어 유도 전기장의 회전 대칭성을 구현할 수 있다.First, one side of the antenna is connected to the other side of the inductively coupled plasma processing apparatus, and the power input is connected to each other, so that the current flows without disconnection without being physically connected, thereby causing rotational symmetry of the induction electric field. Can be implemented.
둘째, 유도결합 플라즈마 처리장치의 안테나에 전원이 병렬로 공급되므로, 안테나가 임피던스가 줄어들어 임퍼던스의 매칭의 안정성이 향상된다.Second, since power is supplied in parallel to the antenna of the inductively coupled plasma processing apparatus, the impedance of the antenna is reduced, thereby improving the stability of matching of the impedance.
셋째, 유도결합 플라즈마 처리장치에 다수의 안테나가 구비되고 안테나의 높이를 조절할 수 있으므로, 발생된 유도결합 플라즈마의 반경 방향의 균일도를 높일 수 있다.Third, since a plurality of antennas are provided in the inductively coupled plasma processing apparatus and the height of the antennas can be adjusted, the uniformity in the radial direction of the generated inductively coupled plasma can be increased.
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