KR100926706B1 - Plasma processing equipment for semiconductors with hemispherical spiral antenna - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상·하부챔버 중 상부챔버를 상단부가 절단된 반구형상으로 형성하고, 상부챔버와 동일하게 유전체관과 안테나를 각각 내측과 외측에 설치하며, 상기 상부챔버의 상측에서 반응가스가 공급되도록 다수의 샤워공이 형성된 샤워헤드를 구비하여 균일성이 보장된 고밀도 플라즈마를 생성시킬 수 있고, 안테나 내부의 인덕턴스를 감소시킴에 따라 안정적인 플라즈마를 생성시킬 수 있으며, 보조안테나에 의해 챔버 외형을 더욱 세밀하게 감쌀 수 있어 고밀도 플라즈마를 더욱 용이하게 생성시킬 수 있고, 상부안테나와 자기장부에 의해 챔버의 크기가 커질 경우, 상측에 고밀도 플라즈마를 생성시켜 웨이퍼를 식각 및 증착공정의 품질을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna. More specifically, the upper chamber of the upper and lower chambers is formed in a hemispherical shape with the upper end cut off, and the dielectric tube and the antenna are formed in the same manner as the upper chamber. It is installed inside and outside, respectively, and has a shower head in which a plurality of shower holes are formed to supply reaction gas from the upper side of the upper chamber to generate a high density plasma with uniformity, and to reduce inductance inside the antenna. According to the present invention, a stable plasma can be generated, and the outer shape of the chamber can be more precisely wrapped by the auxiliary antenna, so that a high density plasma can be generated more easily. When the size of the chamber is increased by the upper antenna and the magnetic field, Plasma can be generated to improve the quality of the wafer etching and deposition process. .

반도체, 웨이퍼, 플라즈마, 안테나, 반구형, 샤워헤드 Semiconductor, Wafer, Plasma, Antenna, Hemispherical, Shower Head

Description

반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치{The semi-conductor purpose plasma processing system equipped with the hemi-spherical spiral antenna}The semi-conductor purpose plasma processing system equipped with the hemi-spherical spiral antenna}

본 발명은 반도체용 플라즈마 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상·하부챔버 중 상부챔버를 상단부가 절단된 반구형상으로 형성하고, 상부챔버와 동일하게 유전체관과 안테나를 각각 내측과 외측에 설치한다.The present invention relates to a plasma processing apparatus for semiconductors. More specifically, the upper chamber is formed in a hemispherical shape in which the upper chamber is cut in the upper and lower chambers, and the dielectric tube and the antenna are installed inside and outside the same as the upper chamber. do.

그리고 상기 상부챔버의 상측에서 반응가스가 공급되도록 다수의 샤워공이 형성된 샤워헤드를 구비하여 균일성이 보장된 고밀도 플라즈마를 생성시킬 수 있고, 안테나 내부의 인덕턴스를 감소시킴에 따라 안정적인 플라즈마를 생성시킬 수 있다.And having a shower head formed with a plurality of shower holes to supply the reaction gas from the upper side of the upper chamber can generate a high density plasma ensured uniformity, and can generate a stable plasma by reducing the inductance inside the antenna have.

또한, 보조안테나에 의해 챔버 외형을 더욱 세밀하게 감쌀 수 있어 고밀도 플라즈마를 더욱 용이하게 생성시킬 수 있고, 상부안테나와 자기장부에 의해 챔버의 크기가 커질 경우, 상측에 고밀도 플라즈마를 생성시켜 웨이퍼를 식각 및 증착공정의 품질을 향상시킬 수 있는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치에 관한 것이다.In addition, the outer shape of the chamber can be more precisely wrapped by the auxiliary antenna, so that the high density plasma can be more easily generated. When the size of the chamber is increased by the upper antenna and the magnetic field, the wafer is etched by generating the high density plasma on the upper side. And it relates to a plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna that can improve the quality of the deposition process.

일반적으로, 반도체에 사용되는 웨이퍼 및 정밀을 요하는 박막 가공공정에 플라즈마를 이용한 식각과 증착법을 사용하여 제품의 정밀도를 향상시키고 있다.In general, the precision of products is improved by using plasma etching and deposition methods for wafers used in semiconductors and thin film processing processes requiring precision.

상기와 같은 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 가공장치는 챔버가 원기둥형상으로 이루어지고, 이 챔버의 외주면을 따라 나선형으로 안테나가 설치되어 공급되는 주파수의 전류를 이용하여 챔버 내부에 플라즈마를 형성시키게 된다.In the plasma processing apparatus for generating the plasma as described above, the chamber is formed in a cylindrical shape, and the plasma is formed inside the chamber by using a current of a frequency supplied by an antenna installed spirally along the outer circumferential surface of the chamber.

안테나는 챔버의 형상과 동일하게 원기둥 형상으로 형성되어 챔버 외주 전체를 감싸고 있으며, 이 안테나를 따라 주파수의 전류가 공급되어 챔버 내부에 플라즈마를 생성시키는 것이다.The antenna is formed in the shape of a cylinder in the same manner as the shape of the chamber and surrounds the entire outer circumference of the chamber. A frequency current is supplied along the antenna to generate a plasma inside the chamber.

그러나, 플라즈마 가공장치는 웨이퍼의 다양한 크기에 따라 그 면적이 커지게 되어 챔버 내부공간에 생성되는 플라즈마가 챔버 중앙부에서 생성되지 않는 문제점이 있다.However, the plasma processing apparatus has a problem in that its area is increased according to various sizes of wafers, so that plasma generated in the chamber internal space is not generated at the center of the chamber.

챔버 내부에 플라즈마가 균일하게 생성되지 않으면, 웨이퍼 및 박막에서 비균일성을 초래하여 불량 발생율이 높은 문제점이 있다.If the plasma is not uniformly generated inside the chamber, there is a problem in that a high occurrence rate of defects is caused by non-uniformity in the wafer and the thin film.

이런한 문제점을 해소하기 위해 챔버 상단에 별도의 평면형 안테나를 설치하여 챔버 내부에 플라즈마를 균일하게 생성시키고 있으나, 이는 별도의 안테나를 더 설치하고, 사용함에 됨에 따라 별도의 비용이 발생되는 문제점이 있다.In order to solve this problem, a separate flat antenna is installed at the top of the chamber to generate plasma uniformly inside the chamber, but there is a problem in that a separate cost is generated by installing and using a separate antenna. .

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 상부챔버를 상단부가 절단된 반구형상으로 형성하고, 상부챔버와 동일하게 유전체관과 안테나를 각각 내측과 외측에 설치하여 챔버내부에 균일한 고밀도 플라즈마를 생성시킬 수 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, the upper chamber is formed in a hemispherical shape cut in the upper end, and the dielectric tube and the antenna are installed inside and outside the chamber as in the upper chamber, respectively, It is possible to create a uniform high density plasma.

그리고 안테나의 단면적을 하단부로 갈수록 점차적으로 커지게 형성하여 안테나 사이가 상대적으로 먼 상부챔버 하단부에 플라즈마의 생성크기를 크게 형성하여 챔버 내부에 더욱 균일하게 플라즈마를 생성시킬 수 있다.In addition, the cross-sectional area of the antenna is gradually increased toward the lower end, so that the generation size of the plasma is formed at the lower end of the upper chamber relatively far between the antennas, so that the plasma can be generated more uniformly inside the chamber.

또한, 보조안테나에 의해 챔버 외형을 더욱 세밀하게 감쌀 수 있어 고밀도 플라즈마를 더욱 용이하게 생성시킬 수 있고, 상부안테나와 자기장부에 의해 챔버의 크기가 커질 경우, 상측에 고밀도 플라즈마를 생성시켜 웨이퍼를 식각 및 증착공정의 품질을 향상시킬 수 있는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치를 제공하는 것이 목적이다.In addition, the outer shape of the chamber can be more precisely wrapped by the auxiliary antenna, so that the high density plasma can be more easily generated. When the size of the chamber is increased by the upper antenna and the magnetic field, the wafer is etched by generating the high density plasma on the upper side. And it is an object to provide a plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna that can improve the quality of the deposition process.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 내부에 상측으로 개방된 공간이 형성된 하부챔버, 상기 하부챔버의 내부와 연통되도록 상측에 설치되고, 상단부가 절단된 반구형상으로 형성된 유전체관인 상부챔버, 상기 하부챔버의 내부 공간에 설치되어 상하방향으로 이동되며, 웨이퍼가 거치되는 척, 상기 상부챔버의 외측과 일정간격 으로 이격되어 외주면을 따라 코일형상으로 설치되며, 상부챔버의 외형과 동일한 형상으로 형성된 안테나, 상기 안테나에 RF주파수를 공급하는 RF주파수공급부, 상기 상부챔버의 상단에 형성되며, 다수의 샤워공이 형성된 샤워헤드, 및 상기 샤워헤드를 통해 상·하부챔버 내부로 반응가스를 공급하는 가스공급부를 포함하여 이루어지고, RF주파수공급부에서 공급되는 RF주파수가 상기 반구형상의 안테나에 의해 상기 상부챔버를 통과하여 상기 상·하부챔버에 내에 플라즈마를 형성시키고, 상기 가스공급부에 의해 공급되는 반응가스가 상기 샤워헤드에 의해 상·하부챔버에 공급되어 형성된 플라즈마를 균일하게 분포시킨다.The present invention for achieving the above object, the upper chamber, the lower chamber is formed on the upper side to communicate with the interior of the lower open space therein, the upper chamber is a dielectric tube formed in a hemispherical shape cut the upper end, the lower chamber Is installed in the inner space of the vertical movement is moved, the chuck on which the wafer is mounted, spaced apart from the outside of the upper chamber at a predetermined interval is installed in a coil shape along the outer circumferential surface, the antenna formed in the same shape as the outer shape of the upper chamber, the RF frequency supply unit for supplying an RF frequency to the antenna, a shower head formed on the top of the upper chamber, a plurality of shower holes formed, and a gas supply unit for supplying the reaction gas into the upper and lower chambers through the shower head And the RF frequency supplied from the RF frequency supply unit by the hemispherical antenna Pass by the upper and thereby forming a plasma in the lower chamber and the reaction gas is uniformly distributed to the plasma formed is supplied to the upper and the lower chamber by the showerhead that is supplied by the gas supply.

바람직하게, 상기 안테나는 상기 상부챔버의 상단에 위치한 일단부에서 상부챔버의 하단에 위치한 타단부로 갈수록 단면적이 점진적으로 크게 형성된다.Preferably, the antenna has a gradually larger cross-sectional area from one end at the top of the upper chamber to the other end at the bottom of the upper chamber.

그리고 상기 안테나는 상기 상부챔버의 높이방향을 따라 다수 개로 구비된다.The antenna is provided in plurality along the height direction of the upper chamber.

또한, 상기 안테나의 외측에 일정간격으로 이격 설치되는 보조안테나가 더 구비되어 상기 RF주파수공급부에 의해 RF주파수가 공급된다.In addition, an auxiliary antenna which is spaced apart at regular intervals on the outside of the antenna is further provided to supply the RF frequency by the RF frequency supply unit.

그리고 상기 보조안테나는 상기 안테나의 설치높이와 동일한 선상에 설치된다.The auxiliary antenna is installed on the same line as the installation height of the antenna.

또한, 상기 보조안테나는 상기 안테나가 위치되지 않은 사이 외측에 설치된다.In addition, the auxiliary antenna is installed outside the antenna is not located.

그리고 상기 보조안테나에 RF주파수를 공급하는 보조RF주파수공급부가 더 구비된다.And an auxiliary RF frequency supply unit for supplying an RF frequency to the auxiliary antenna.

또한, 상기 안테나는 단면이 원형 또는 다각형이다.In addition, the antenna has a circular or polygonal cross section.

그리고 상기 안테나는 내부에 냉각수가 이동되도록 냉각유로가 형성되고, 상기 냉각유로에 냉각수를 공급하는 냉각수공급부가 더 구비된다.The antenna has a cooling flow path formed to move the cooling water therein, and further includes a cooling water supply unit supplying the cooling water to the cooling flow path.

또한, 상기 상부챔버의 상측에 상부안테나가 더 구비된다.In addition, an upper antenna is further provided above the upper chamber.

그리고 상기 상부안테나에 RF주파수를 공급하는 상부RF주파수공급부가 더 구비된다.And an upper RF frequency supplier for supplying an RF frequency to the upper antenna.

또한, 상기 상부챔버의 상측에 자기장(Magnetic field)부를 더 구비하여 상·하부챔버의 내부공간 내에 형성된 자장을 이동시켜 플라즈마를 전체에 균일하게 분포시킨다.In addition, a magnetic field portion is further provided on the upper chamber to move the magnetic field formed in the inner space of the upper and lower chambers so that the plasma is uniformly distributed throughout.

그리고 상기 샤워공은 샤워헤드의 중앙부에서 가장자리로 갈수록 형성밀도가 점진적으로 다르게 형성된다.The shower hole is gradually formed differently from the central portion of the shower head toward the edge.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치에 의하면, 반구형 안테나에 의해 균일성이 보장된 고밀도 플라즈마를 생성시킬 수 있고, 안테나 내부의 인덕턴스를 감소시킴에 따라 안정적인 플라즈마를 생성시킬 수 있으며, 보조안테나에 의해 챔버 외형을 더욱 세밀하게 감쌀 수 있어 고밀도 플라즈마를 더욱 용이하게 생성시킬 수 있고, 상부안테나와 자기장부에 의해 챔버의 크기가 커질 경우, 상측에 고밀도 플라즈마를 생성시켜 웨이퍼를 식각 및 증착공정의 품질을 향상시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이 다.As described above, according to the semiconductor plasma processing apparatus provided with the hemispherical spiral antenna according to the present invention, it is possible to generate a high-density plasma ensured uniformity by the hemispherical antenna, and stable by reducing the inductance inside the antenna Plasma can be generated, and the outer shape of the chamber can be more precisely wrapped by the auxiliary antenna, so that the high density plasma can be generated more easily. When the size of the chamber is increased by the upper antenna and the magnetic field, a high density plasma can be generated on the upper side. It is a very useful and effective invention that can be produced to improve the quality of etching and deposition processes.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

또한, 본 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only, and various modifications may be made without departing from the technical gist of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 안테나를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 평면도를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 플라즈마 생성상태를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 안테나의 다른 실시 예를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 보조안테나를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 보조안테나의 다른 실시 예를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 보조안테나에 RF주파수 공급을 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 안테나에 냉각수를 공급하는 상태를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 상부안테나를 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 상부안테나에 RF주파수 공급을 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 자기장부를 도시한 도면이며, 도 13은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 샤워헤드를 도시한 도면이다.1 is a view showing a semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna according to the present invention, Figure 2 is a view showing an antenna of a semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna according to the present invention, 3 is a plan view showing a semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna according to the present invention, Figure 4 is a plasma generation state of the semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna according to the present invention. 5 is a view showing another embodiment of the antenna of the semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna according to the present invention, Figure 6 is a semiconductor plasma having a hemispherical spiral antenna according to the present invention 2 shows an auxiliary antenna of a processing apparatus, and FIG. 7 is a peninsula having a hemispherical spiral antenna according to the present invention. 9 is a view showing another embodiment of the auxiliary antenna of the plasma processing apparatus for the body, Figure 8 is a diagram showing the RF frequency supply to the auxiliary antenna of the plasma processing apparatus for semiconductor with a hemispherical spiral antenna according to the present invention, Figure 9 FIG. 10 is a view showing a state in which cooling water is supplied to an antenna of a semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna according to the present invention, and FIG. 10 is an upper portion of a semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna according to the present invention. FIG. 11 is a diagram illustrating an antenna, and FIG. 11 is a diagram illustrating an RF frequency supply to an upper antenna of a semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna according to the present invention, and FIG. 12 is provided with a hemispherical spiral antenna according to the present invention. A magnetic field of a plasma processing apparatus for a semiconductor is shown, and FIG. 13 is a hemispherical spiral according to the present invention. It shows a shower head of a plasma processing apparatus for a semiconductor having an antenna.

도면에서 도시한 바와 같이, 플라즈마 가공장치는 하부챔버(100), 상부챔버(200), 척(300), 안테나(500), RF주파수공급부(600), 샤워헤드(700) 및 가스공급부(800)로 구성된다.As shown in the figure, the plasma processing apparatus includes a lower chamber 100, an upper chamber 200, a chuck 300, an antenna 500, an RF frequency supply unit 600, a shower head 700, and a gas supply unit 800. It consists of

하부쳄버(100)는 내부에 상측으로 개방된 공간부가 형성되고, 상부챔버(200)는 하부챔버(100)과 연통되도록 내부에 공간부가 형성되며, 상단이 절단된 반구형상으로 이루어진다.The lower chamber 100 has a space portion opened upwardly therein, and the upper chamber 200 has a space portion formed therein so as to communicate with the lower chamber 100, and has a hemispherical shape with an upper end cut.

하부챔버(100)의 내부 공간에는 상하방향으로 이동되는 척(300)이 설치되어 반도체 웨이퍼가 거치되어 가공위치에 맞도록 조절된다.In the inner space of the lower chamber 100, the chuck 300 which is moved in the vertical direction is installed so that the semiconductor wafer is mounted and adjusted to the processing position.

이때, 상부챔버(200)는 유전체관으로써, 외형을 형성함과 동시에 RF주파수에 포함된 전류를 통과시켜 내부에 플라즈마를 생성시키게 된다.At this time, the upper chamber 200 is a dielectric tube, and forms an external shape and simultaneously generates a plasma therein by passing a current included in an RF frequency.

그리고 안테나(500)는 상부챔버(200) 외측에 일정간격으로 이격되어 설치된다.The antenna 500 is spaced apart from the upper chamber 200 at a predetermined interval.

안테나(500)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상부챔버(200)의 외주면을 따라 하 나의 안테나(500)가 나선형으로 설치되는 것으로, 다시 말해, 반구형 코일형상으로 이루어져 RF주파수공급부(600)에서 공급되는 RF주파수가 공급되게 된다.As shown in FIG. 2, the antenna 500 has one antenna 500 spirally installed along the outer circumferential surface of the upper chamber 200. In other words, the antenna 500 is formed in a hemispherical coil shape in the RF frequency supply unit 600. The supplied RF frequency is supplied.

안테나(500)의 상단에 위치한 일단에는 주파수입력부(502)가 형성되고, 하단에 위치한 타단부에는 주파수출력부(504)가 형성되어 RF주파수공급부(600)에서 공급되는 RF주파수가 이동되게 된다.A frequency input unit 502 is formed at one end of the antenna 500, and a frequency output unit 504 is formed at the other end of the antenna 500 such that the RF frequency supplied from the RF frequency supply unit 600 is moved.

RF주파수는 고주파수로 높은 전류를 포함하고 있음으로, 안테나(500)를 따라 공급된 RF주파수의 전류가 상부챔버(200)를 통과하여 내부에 플라즈마를 생성시키게 된다.Since the RF frequency includes a high current at a high frequency, the current of the RF frequency supplied along the antenna 500 passes through the upper chamber 200 to generate plasma therein.

그리고 상부챔버(200)의 상단부에는 샤워헤드(700)가 설치되며, 샤워헤드(700)는 가스공급부(800)에서 공급되는 반응가스가 상부챔버(200)의 내측으로 이동되도록 다수의 샤워공(710)이 형성된다.In addition, a shower head 700 is installed at an upper end of the upper chamber 200, and the shower head 700 includes a plurality of shower holes to move the reaction gas supplied from the gas supply part 800 to the inside of the upper chamber 200. 710 is formed.

이와 같이 구성된 플라즈마 가공장치는 척의 상단에 웨이퍼가 거치된 후, RF주파수공급부(600)에서 공급되는 RF주파수가 안테나(500)를 따라 이동하게 되고, 이동되는 RF주파수의 높은 전류가 유전체관인 상부챔버(200)를 통과하여 챔버(100, 200) 내부에 플라즈마를 생성시키게 된다.In the plasma processing apparatus configured as described above, after the wafer is mounted on the top of the chuck, the RF frequency supplied from the RF frequency supply unit 600 moves along the antenna 500, and the upper chamber in which the high current of the moved RF frequency is a dielectric tube. Through the 200 to generate a plasma inside the chamber (100, 200).

이 플라즈마는 도 4에서 도시한 바와 같이, 상부챔버(200) 내부에 생성되며, 가공 공정에 따라 가스공급부(800)에서 공급되는 반응가스가 샤워헤드(700)를 통해 상부챔버(200)의 상단에서 하단방향으로 공급되어 웨이퍼를 가공하게 된다.This plasma is generated in the upper chamber 200, as shown in Figure 4, the reaction gas supplied from the gas supply unit 800 according to the processing process is the upper end of the upper chamber 200 through the shower head 700 Is supplied in the lower direction to process the wafer.

이때, 안테나(500)는 도 5에서 도시한 바와 같이, 일단에서 타단으로 갈수록 단면적이 점진적으로 크게 형성되는 것으로, 이는 상부챔버(200)가 하단부로 갈수 록 직경이 커지기 때문에, 상단보다 더 큰 부위에 플라즈마를 생성시키기 위한 것이다.In this case, as shown in FIG. 5, the antenna 500 has a cross-sectional area that gradually increases from one end to the other end, which is larger than the top because the diameter increases as the upper chamber 200 goes to the lower end. To generate a plasma.

즉, 단면적이 커진 안테나(500)는 더 많은 Rf주파수를 공급받아 많은 전류를 유전체관인 상부챔버(200)에 통과시킬 수 있기 때문에 상단보다 더 넓은 부위에 플라즈마를 생성시킬 수 있다.That is, since the antenna 500 having a larger cross-sectional area is supplied with more Rf frequencies, a large amount of current can pass through the upper chamber 200, which is a dielectric tube, thereby generating plasma in a wider area than the top.

그리고 안테나(500)는 경우에 따라 상부챔버(200)의 높이방향을 따라 다수 개로 설치될 수 있다.And, in some cases, the antenna 500 may be installed in plurality along the height direction of the upper chamber 200.

이는, 하나의 안테나(500)로 설치된 경우, 어느 특정 부위에 고장이 발생될 경우, 전체를 교체해야되는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 부위별 별도의 안테나(500)를 설치하여 고장이 발생된 특정 부위만 교체함으로써, 비용을 절감시키고, 작업의 효율성을 향상시키기 위한 것이다.This is to solve the problem of replacing the whole when a failure occurs in any particular part, if one antenna 500 is installed, specific failure occurs by installing a separate antenna 500 for each part By replacing only the parts, the cost is reduced and the work efficiency is improved.

또한, 안테나(500)의 외측에 보조안테나(510)가 더 구비될 수 있는 것으로, 보조안테나(510)는 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 안테나(500)의 외측에 일정간격 이격되어 설치된다.In addition, the auxiliary antenna 510 may be further provided on the outside of the antenna 500, the auxiliary antenna 510 is spaced apart from the outside of the antenna 500, as shown in Figs. Is installed.

보조안테나(510)는 도 6에서 도시된 바와 같이, 안테나(500)와 동일한 선상에 위치되어 RF주파수가 공급되어 안테나(500)의 역할을 보조함에 따라 더욱 고밀도의 플라즈마를 챔버(100, 200) 내에 생성시킬 수 있다.As shown in FIG. 6, the auxiliary antenna 510 is positioned on the same line as the antenna 500, and the RF frequency is supplied to assist the antenna 500. Can be generated within.

그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 보조안테나(510)는 안테나(500)가 위치되지 않은 사이 외측에 설치되는 것으로, 나선형으로 설치된 안테나(500) 사이에 RF주파수에 의한 전류를 통과시켜 플라즈마를 생성시키게 된다.As shown in FIG. 7, the auxiliary antenna 510 is installed outside while the antenna 500 is not positioned, and generates plasma by passing a current by an RF frequency between the antennas 500 installed in a spiral manner. Let's go.

이러한 실시 예로 설치되는 보조안테나(510)는 RF주파수공급부(600)에 의해 RF주파수가 공급되는 것으로, RF주파수공급부(600)는 RF주파수를 안테나(500) 또는 보조안테나(510)에 개별적으로 공급할 수 있고, 안테나(500)와 보조안테나(510)에 동시에 공급할 수도 있는 것으로, 경우에 따라 선택적으로 사용됨이 바람직하다.The auxiliary antenna 510 installed in this embodiment is supplied with an RF frequency by the RF frequency supply unit 600, and the RF frequency supply unit 600 separately supplies the RF frequency to the antenna 500 or the auxiliary antenna 510. It may be, and may be supplied to the antenna 500 and the auxiliary antenna 510 at the same time, it is preferably used selectively in some cases.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 보조안테나(510)에 RF주파수를 공급하는 보조RF주파수공급부(610)가 더 구비되어 보조안테나(510)에 RF주파수를 공급할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 8, an auxiliary RF frequency supply unit 610 for supplying an RF frequency to the auxiliary antenna 510 may be further provided to supply the RF frequency to the auxiliary antenna 510.

이는 RF주파수공급부(600)의 고장이 발생될 경우, 이를 대처하기 위한 것으로, 가공 공정이 장기간 멈춰 생산성에 문제가 발생되는 것을 방지하기 위함이다.This is to cope with the failure of the RF frequency supply unit 600, and to prevent a problem in productivity by stopping the processing process for a long time.

한편, RF주파수가 공급되는 안테나(500)는 본 발명에서는 단면이 원형으로 이루어지나 경우에 따라 다각형으로 이루어질 수 있으며, 보조안테나(510) 역시 안테나(500)와 동일하게 원형 또는 다각형으로 이루어진다.Meanwhile, in the present invention, the antenna 500 supplied with the RF frequency may have a circular cross section, but may be formed in a polygon in some cases, and the auxiliary antenna 510 may also be formed in the same shape as the antenna 500 in a circular or polygonal shape.

그리고 안테나(500)는 도 9에 도시한 바와 같이, 내부에 냉각유로(506)가 통공되어 냉각수가 이동되는 것으로, 이는 RF주파수에 포함된 높은 전류에 의해 고열이 발생되는 것을 방지하기 위함이며, 냉각수공급부(520)에 의해 공급된 냉각수는 안테나(500)의 냉각유로(506)를 따라 이동하며 안테나(500)를 냉각시킨 후, 다시 냉각수공급부(520)로 순환된다.And the antenna 500 is, as shown in Figure 9, the cooling passage 506 therein is to move the cooling water, which is to prevent the high heat generated by the high current included in the RF frequency, The coolant supplied by the coolant supply unit 520 moves along the cooling channel 506 of the antenna 500, cools the antenna 500, and then circulates again to the coolant supply unit 520.

냉각수공급부(520)는 보조안테나(510)에도 냉각수를 공급할 수 있는 것으로, 보조안테나(510)의 내부에 냉각유로가 형성되어 보조안테나(510)에 발생되는 열과 열교환되어 고열 발생을 방지하게 된다.The cooling water supply unit 520 may supply cooling water to the auxiliary antenna 510, and a cooling flow path is formed inside the auxiliary antenna 510 to exchange heat with heat generated in the auxiliary antenna 510 to prevent high heat generation.

상부챔버(200)의 상측에는 상부안테나(530)가 더 구비될 수 있으며, 이 상부안테나(530)는 도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 평면형으로 형성된다.An upper antenna 530 may be further provided on an upper side of the upper chamber 200, and the upper antenna 530 is formed in a planar shape as illustrated in FIGS. 10 to 11.

상부안테나(530)는 척(300)의 상측에 플라즈마를 생성시켜 웨이퍼를 가공하게 되며, RF주파수공급부(600)에 의해 RF주파수가 공급된다.The upper antenna 530 generates a plasma on the upper side of the chuck 300 to process the wafer, and the RF frequency is supplied by the RF frequency supply unit 600.

그리고, 상부안테나(530)에 공급된 RF주파수가 상부챔버(100) 내부에 플라즈마를 생성시키기 위해 샤워헤드(700) 하측에 별도의 유전체관(미 도시)을 설치하게 되고, 이 유전체관은 가스공급부(800)에서 공급되는 반응가스가 상부챔버(100) 내부로 원활하게 이동될 수 있도록 다수의 통공이 형성됨이 바람직하다.In addition, a separate dielectric tube (not shown) is installed below the shower head 700 to generate a plasma inside the upper chamber 100 by the RF frequency supplied to the upper antenna 530. It is preferable that a plurality of through holes are formed to allow the reaction gas supplied from the supply unit 800 to move smoothly into the upper chamber 100.

또한, 샤워헤드(700)를 유전체관으로 형성하여 별도의 장치없이 플라즈마를 생성시킬 수도 있다.In addition, the shower head 700 may be formed of a dielectric tube to generate plasma without a separate device.

상부안테나(530)는 RF주파수공급부(600)에 의해 선택적으로 RF주파수를 공급받게 되며, 도 11에 도시하니 바와 같이, 별도의 상부RF주파수공급부(630)에 의해 RF주파수를 공급받을 수 있다.The upper antenna 530 may be selectively supplied with the RF frequency by the RF frequency supply unit 600, and as shown in FIG. 11, an RF frequency may be supplied by the separate upper RF frequency supply unit 630.

그리고 상부안테나(530) 역시, 단면적이 원형 또는 다각형으로 이루어질 수 있으며, 내부에 냉각유로가 형성되어 냉각수공급부(520)에 의해 냉각수가 공급될 수 있다.In addition, the upper antenna 530 may also have a circular or polygonal cross-sectional area, and a cooling flow path may be formed therein so that the cooling water may be supplied by the cooling water supply unit 520.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 상부챔버(200)의 상측에 자기장부(Magnetic field: 900)가 구비되어 상부챔버(200) 내의 자장을 이동시켜 플라즈마를 필요한 위치까지 분포시킬 수 있다.In addition, as shown in FIG. 12, a magnetic field 900 is provided above the upper chamber 200 to move the magnetic field in the upper chamber 200 to distribute the plasma to a required position.

이는, 챔버(100, 200)의 규모가 커질 경우, 상부챔버(200) 내에 플라즈마를 균일하게 생성시키지 못하게 되어 웨이퍼 가공시 불량이 발생되는 것을 방지하기 위한 것으로, 별도의 다른 안테나를 사용하지 않고, 형성된 자장을 이동시킴에 의해 고밀도의 균일한 플라즈마를 형성시킬 수 있게 된다.This is to prevent plasma from being generated uniformly in the upper chamber 200 when the sizes of the chambers 100 and 200 become large, so as to prevent defects from occurring during wafer processing. By moving the formed magnetic field, it becomes possible to form a high density uniform plasma.

그리고, 웨이퍼의 가공을 위해 상부챔버(200)는 가스공급부(800)에 의해 반응가스가 상측에서 공급되는 것으로, 공급된 반응가스는 샤워헤드(700)의 샤워공(710)을 통해 상부챔버(200)로 공급된다.In addition, the upper chamber 200 is a reaction gas supplied from the upper side by the gas supply unit 800 to process the wafer, and the supplied reaction gas is supplied to the upper chamber through the shower hole 710 of the shower head 700. 200).

이때, 샤워헤드(700)의 샤워공(710)은 도 13에서 도시한 바와 같이, 샤워헤드(700)의 중앙부에서 가장자리로 갈수록 형성밀도가 점진적으로 다르게 형성된다.At this time, as shown in Figure 13, the shower hole 710 of the shower head 700, the forming density gradually formed from the central portion of the shower head 700 toward the edge.

다시 말해, 샤워공(710)은 중앙부에서 가장자리로 갈수록 형성밀도가 점진적으로 많아지거나 적어지게 형성되는 것이다.In other words, the shower hole 710 is formed to gradually increase or decrease the formation density from the center to the edge.

이는, 안테나(500)에 의해 플라즈마가 생성되는 부위가 챔버(100, 200) 내부 전체가 되지만, 경우에 따라 균일하게 분포되지 않는 경우가 발생될 수 있어 필요한 부의에 많은 량의 반응가스를 공급함에 따라 플라즈마 생성 분포를 조절할 수 있다.This is because the area where the plasma is generated by the antenna 500 becomes the entire inside of the chambers 100 and 200, but in some cases it may not be uniformly distributed, thereby supplying a large amount of reaction gas to the necessary part. The plasma generation distribution can be adjusted accordingly.

또한, 다수의 샤워공(710)은 지름이 다르게 형성될 수 있은 것으로, 샤워헤드(700)의 중앙부에서 가장자리로 갈수록 점진적으로 커지거나 작아지게 형성되어 공급되는 반응가스의 량을 조절할 수 있다.In addition, the plurality of shower holes 710 may have different diameters, and may gradually increase or decrease from the central portion of the shower head 700 to the edge to adjust the amount of reaction gas supplied.

이때, 샤워헤드(700)의 샤워공(710)을 통해 공급되는 반응가스는 아르곤(Ar), 질소(N2), 산소(O2), 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2), 프로판(C3H8), 부탄(C4H10), 에탄(C2H6) 중 선택된 어느 하나 이상 사용됨이 바람직하다.At this time, the reaction gas supplied through the shower hole 710 of the shower head 700 is argon (Ar), nitrogen (N2), oxygen (O2), methane (CH4), acetylene (C2H2), propane (C3H8), At least one selected from butane (C 4 H 10) and ethane (C 2 H 6) is preferably used.

도 1은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치를 도시한 도면이고,1 is a view showing a plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 안테나를 도시한 도면이며,2 is a view showing an antenna of a plasma processing apparatus for semiconductors having a hemispherical spiral antenna according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 평면도를 도시한 도면이고,3 is a plan view showing a plasma processing apparatus for semiconductors having a hemispherical spiral antenna according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 플라즈마 생성상태를 도시한 도면이며,4 is a view showing a plasma generation state of the semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 안테나의 다른 실시 예를 도시한 도면이고,5 is a view showing another embodiment of an antenna of a semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 보조안테나를 도시한 도면이며,6 is a diagram illustrating an auxiliary antenna of a plasma processing apparatus for semiconductors having a hemispherical spiral antenna according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 보조안테나의 다른 실시 예를 도시한 도면이고,7 is a view showing another embodiment of an auxiliary antenna of a plasma processing apparatus for semiconductors having a hemispherical spiral antenna according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 보조안테나에 RF주파수 공급을 도시한 도면이며,8 is a diagram showing the supply of RF frequency to the auxiliary antenna of the plasma processing apparatus for semiconductors having a hemispherical spiral antenna according to the present invention,

도 9는 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 안테나에 냉각수를 공급하는 상태를 도시한 도면이고,9 is a view illustrating a state in which cooling water is supplied to an antenna of a plasma processing apparatus for semiconductors having a hemispherical spiral antenna according to the present invention;

도 10은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가 공장치의 상부안테나를 도시한 도면이며,FIG. 10 is a diagram illustrating an upper antenna of a plasma plasma factory having a hemispherical spiral antenna according to the present invention;

도 11은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 상부안테나에 RF주파수 공급을 도시한 도면이고,11 is a view showing the supply of RF frequency to the upper antenna of the plasma processing apparatus for semiconductors having a hemispherical spiral antenna according to the present invention,

도 12는 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 자기장부를 도시한 도면이며,12 is a view showing a magnetic field of a plasma processing apparatus for semiconductors having a hemispherical spiral antenna according to the present invention,

도 13은 본 발명에 따른 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 샤워헤드를 도시한 도면이다.13 is a view illustrating a showerhead of a plasma processing apparatus for semiconductors having a hemispherical spiral antenna according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 : 하부챔버 200 : 상부챔버100: lower chamber 200: upper chamber

300 : 척 500 : 안테나300: Chuck 500: Antenna

502 : 주파수입력부 504 : 주파수출력부502: frequency input unit 504: frequency output unit

506 : 냉각유로 510 : 보조안테나506: cooling passage 510: auxiliary antenna

520 : 냉각수공급부 530 : 상부안테나520: Cooling water supply unit 530: Upper antenna

600 : RF주파수공급부 610 : 보조RF주파수공급부600: RF frequency supply unit 610: auxiliary RF frequency supply unit

630 : 상부RF주파수공급부 700 : 샤워헤드630: upper RF frequency supply 700: shower head

710 : 샤워공 800 : 가스공급부710: shower ball 800: gas supply unit

900 : 자기장부900: magnetic field

Claims (13)

내부에 상측으로 개방된 공간이 형성된 하부챔버;A lower chamber in which an upper open space is formed; 상기 하부챔버의 내부와 연통되도록 상측에 설치되고, 상단부가 절단된 반구형상으로 형성된 유전체관인 상부챔버;An upper chamber installed at an upper side to communicate with an inside of the lower chamber, the upper chamber being a dielectric tube formed in a hemispherical shape with an upper end cut; 상기 하부챔버의 내부 공간에 설치되어 상하방향으로 이동되며, 웨이퍼가 거치되는 척;A chuck installed in the inner space of the lower chamber and moving upward and downward, in which a wafer is mounted; 상기 상부챔버의 외측과 일정간격으로 이격되어 외주면을 따라 코일형상으로 설치되며, 상부챔버의 외형과 동일한 형상으로 형성된 안테나;An antenna spaced apart from the outside of the upper chamber by a predetermined interval and installed in a coil shape along an outer circumferential surface thereof, the antenna being formed in the same shape as the outer chamber; 상기 안테나에 RF주파수를 공급하는 RF주파수공급부;An RF frequency supply unit supplying an RF frequency to the antenna; 상기 상부챔버의 상단에 형성되며, 다수의 샤워공이 형성된 샤워헤드; 및A shower head formed at an upper end of the upper chamber and having a plurality of shower holes; And 상기 샤워헤드를 통해 상·하부챔버 내부로 반응가스를 공급하는 가스공급부를 포함하여 이루어지고,It comprises a gas supply unit for supplying the reaction gas into the upper and lower chambers through the shower head, RF주파수공급부에서 공급되는 RF주파수가 상기 반구형상의 안테나에 의해 상기 상부챔버를 통과하여 상기 상·하부챔버에 내에 플라즈마를 형성시키고, 상기 가스공급부에 의해 공급되는 반응가스가 상기 샤워헤드에 의해 상·하부챔버에 공급되어 형성된 플라즈마를 균일하게 분포시키며,The RF frequency supplied from the RF frequency supply unit passes through the upper chamber by the hemispherical antenna to form a plasma in the upper and lower chambers, and the reaction gas supplied by the gas supply unit is provided by the shower head. The plasma supplied to the lower chamber is uniformly distributed, 상기 안테나의 외측에 일정간격으로 이격 설치되는 보조안테나가 더 구비되어 상기 RF주파수공급부에 의해 RF주파수가 공급되는 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.Auxiliary antennas are further provided on the outside of the antenna at a predetermined interval so that the RF frequency is supplied by the RF frequency supply unit, the semiconductor plasma processing apparatus having a hemispherical spiral antenna. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안테나는 상기 상부챔버의 상단에 위치한 일단부에서 상부챔버의 하단에 위치한 타단부로 갈수록 단면적이 점진적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.The antenna is a plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna, characterized in that the cross-sectional area is gradually increased from one end at the top of the upper chamber to the other end at the bottom of the upper chamber. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안테나는 상기 상부챔버의 높이방향을 따라 다수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.The plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna, characterized in that the plurality of antennas provided along the height direction of the upper chamber. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보조안테나는 상기 안테나의 설치높이와 동일한 선상에 설치되는 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.The auxiliary antenna is a plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna, characterized in that installed on the same line as the installation height of the antenna. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보조안테나는 상기 안테나가 위치되지 않은 사이 외측에 설치되는 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.The auxiliary antenna is a plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna, characterized in that installed in the outside while the antenna is not located. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보조안테나에 RF주파수를 공급하는 보조RF주파수공급부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.A plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna further comprising an auxiliary RF frequency supply unit for supplying an RF frequency to the auxiliary antenna. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안테나는 단면이 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.The antenna is a plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna, characterized in that the cross section is circular or polygonal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안테나는 내부에 냉각수가 이동되도록 냉각유로가 형성되고, 상기 냉각유로에 냉각수를 공급하는 냉각수공급부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.The antenna is a plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna, characterized in that the cooling passage is formed to move the cooling water therein, the cooling water supply unit for supplying the cooling water to the cooling passage further. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부챔버의 상측에 상부안테나가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.A plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna, characterized in that the upper antenna is further provided on the upper chamber. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 상부안테나에 RF주파수를 공급하는 상부RF주파수공급부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.A plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna, characterized by further comprising an upper RF frequency supply unit for supplying an RF frequency to the upper antenna. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부챔버의 상측에 자기장(Magnetic field)부를 더 구비하여 상·하부챔버의 내부공간 내에 형성된 자장을 이동시켜 플라즈마를 전체에 균일하게 분포시키는 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.Plasma processing for semiconductors having a hemispherical spiral antenna further comprising a magnetic field portion above the upper chamber to move the magnetic field formed in the inner space of the upper and lower chambers to distribute the plasma uniformly. Device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 샤워공은 샤워헤드의 중앙부에서 가장자리로 갈수록 형성밀도가 점진적으로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 반구형 나선 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.The shower hole is a plasma processing apparatus for a semiconductor having a hemispherical spiral antenna, characterized in that the forming density is gradually different from the central portion of the shower head toward the edge.
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