KR101866212B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 피처리 기판을 수용하는 처리실, 상기 처리실 내에 수용되는 상기 피처리 기판과 마주하도록 배치되는 안테나 구조체 및 상기 안테나 구조체와 상기 처리실 사이에 구비되는 윈도우를 포함하고, 상기 안테나 구조체는, 안테나선이 상기 윈도우의 상면과 마주하는 서로 다른 2개의 가상 평면 사이에서 나선상으로 형성되는 안테나부를 포함하고, 상기 안테나부는 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리가 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 중 상기 윈도우와 인접한 평면과 상기 윈도우의 하면 사이의 거리의 2배 이상이 되도록 형성된다.

Description

플라즈마 처리 장치{Plasma processing apparatus}

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 발생시켜 디스플레이 패널 등의 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

플라즈마를 이용하여 CVD(Chemical Vapor Deposition), 에칭(Etching) 등의 기판처리를 수행하는 장치에서는, 안테나를 포함한 장치에 고주파 전력을 인가하여 안테나 주변에 유도 전계를 형성시켜 플라즈마를 발생시키는 방식이 많이 적용되고 있다.

한편, 처리하는 기판의 대형화에 따라, 처리장치도 대형화되고 있으며, 대형화 된 기판의 균일한 처리를 위하여, 안테나를 복수로 구성되는 기판처리장치를 이용하는 것이 일반화되고 있다.

안테나를 복수로 구성하는 경우, 일반적으로 소용돌이 형상의 안테나를 이차원적으로 배열하는 구성을 사용하는데, 이 경우 인접하는 안테나 간에 전류의 방향이 역방향으로 흐르는 부분이 존재하고, 이로 인해 해당 부분에서 유도 전계가 서로 상쇄되어 플라즈마가 생성되지 않거나 플라즈마 밀도가 낮아지기도 한다.

한국공개특허공보 제10-2016-0012741호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 보다 균일한 플라즈마 생성을 유도하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 피처리 기판을 수용하는 처리실, 상기 처리실 내에 수용되는 상기 피처리 기판과 마주하도록 배치되는 안테나 구조체 및 상기 안테나 구조체와 상기 처리실 사이에 구비되는 윈도우를 포함하고, 상기 안테나 구조체는, 안테나선이 상기 윈도우의 상면과 마주하는 서로 다른 2개의 가상 평면 사이에서 나선상으로 형성되는 안테나부를 포함하고, 상기 안테나부는 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리가 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 중 상기 윈도우와 인접한 평면과 상기 윈도우의 하면 사이의 거리의 2배 이상이 되도록 형성된다.

상기 안테나부는, 제1 방향과 나란하게 배치되는 제1 안테나부와 제2 방향과 나란하게 배치되는 제2 안테나부를 포함하고, 상기 제1 안테나부의 제1 방향 길이는 상기 제2 안테나부의 제2 방향 길이보다 짧을 수 있다.

상기 제1 안테나부의 제1 방향 길이에 대한 상기 제2 안테나부의 제2 방향 길이의 비는 1.2 내지 1.8일 수 있다.

상기 제1 안테나부의 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리는 상기 제2 안테나부의 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리보다 길 수 있다.

상기 제1 안테나부의 안테나 선의 권선수는 상기 제2 안테나부의 안테나 선의 권선수 보다 많을 수 있다.

상기 제1 안테나부의 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리는 상기 제2 안테나부의 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리와 동일할 수 있다.

상기 제1 안테나부의 안테나 선을 일직선으로 펼친 전체 길이는 상기 제2 안테나부의 안테나 선을 일직선으로 펼친 전체 길이와 동일할 수 있다.

상기 제1 안테나부는 가상의 직사각형의 단변을 형성하도록 배치되고, 상기 제2 안테나부는 상기 가상의 직사각형의 장변을 형성하도록 배치될 수 있다.

상기 안테나부는, 상기 가상의 직사각형의 코너에 배치되는 제3 안테나부를 더 포함할 수 있다.

상기 제3 안테나부는, 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 중 상기 윈도우와 인접한 평면 상에 위치하는 안테나선 중 일부는 상기 제1 방향과 평행하고, 다른 일부는 상기 제2 방향과 평행하게 형성될 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

보다 균일한 플라즈마 생성이 가능하다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 안테나 구조체의 제1 안테나부를 도시한 사시도이다.
도 4는 제1 안테나부와 윈도우의 일부를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 5는 제1 안테나부와 제2 안테나부를 개략적으로 비교 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 제3 안테나부를 도시한 사시도이다.
도 7은 제3 안테나부의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 2의 안테나에서 플라즈마 발생을 유도하는 유효 영역의 전류 흐름을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 전력 공급 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 챔버(10)의 내부로 공정 가스를 공급하고 플라즈마를 발생시켜, 챔버(10) 내부에 위치하는 기판(S)을 처리하는 공정이 진행되는 장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 챔버(10), 스테이지(30), 윈도우(50), 안테나 구조체(100)를 포함한다. 안테나 구조체(100)는 플라즈마 발생용 안테나를 지칭한다.

챔버(10)는 내부에 스테이지(30), 윈도우(50), 안테나 구조체(100)가 설치되는 공간이 형성된 밀폐 구조로 형성된다. 챔버(10)는 내벽이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어질 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스테이지(30)는 챔버(10) 내부의 하부에 위치한다. 스테이지(30)는 챔버(10) 내부로 반입된 기판(S)을 지지하도록 구성되며, 플라즈마의 이온이 기판(S)으로 끌려 오도록, 급전선(61)을 통해 바이어스용 고주파 전원(62)과 전기적으로 연결된다. 바이어스용 고주파 전원(62)은 6MHz의 고주파 전력을 스테이지(30)에 인가할 수 있다.

바이어스용 고주파 전원(62)과 스테이지(30) 사이에는 정합기(63)가 구비될 수 있다. 정합기(63)는 급전선(61)을 통해 바이어스용 고주파 전원(62)과 스테이지(30) 사이에서 임피던스 정합을 수행할 수 있다.

스테이지(30) 내에는 처리 중인 기판(S)의 온도를 제어하기 위해, 히터 및/또는 냉매 유로 등의 온도 조절 기구가 설치될 수 있다.

스테이지(30)는 스테이지 지지부(20)에 의해 지지될 수 있으며, 스테이지 지지부(20)는 챔버(10)의 기밀 상태를 유지한 채로 챔버(10)의 하부면을 관통하여 챔버(10)의 외부로 연장될 수 있다. 스테이지 지지부(20)는 챔버(10)의 외부에 배치되는 별도의 승강 기구를 통해 스테이지(30)를 챔버(10) 내부에서 승강시킬 수 있다.

스테이지(30)의 승강 동작에도 불구하고 챔버(10) 내부의 기밀 상태를 유지하고 외부 이물질이 챔버(10) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해, 스테이지 지지부(20)를 둘러싸도록 스테이지(30)와 챔버(10)의 하부면 사이에는 벨로우즈(40)가 구비될 수 있다.

한편, 챔버(10) 내부의 상부에는 윈도우(50)가 설치된다. 윈도우(50)는 챔버(10) 내의 상부 공간을 안테나 구조체(100)가 설치되는 안테나 설치 공간과 플라즈마가 생성되는 처리 공간으로 구획할 수 있다. 따라서, 윈도우(50)는 안테나 설치 공간의 바닥임과 동시에 처리 공간의 천정이 될 수 있다.

윈도우(50)는 세라믹, 석영 등의 유전체로 이루어지거나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 도전체로 이루어질 수 있다.

윈도우(50)의 상부에는 안테나 구조체(100)가 설치된다.

안테나 구조체(100)는 급전선(71)을 통해 고주파 전원(72)으로부터 고주파 전력을 공급받는다. 고주파 전원(72)은 13.56MHz의 고주파 전력을 안테나 구조체로 공급할 수 있다.

안테나 구조체(100)와 고주파 전원(72) 사이에는 정합기(73)가 구비되며, 정합기(73)는 급전선(71)을 통해 고주파 전원(72)과 안테나 구조체(100) 사이에서 임피던스 정합을 수행할 수 있다.

고주파 전원(72)으로부터 공급된 고주파 전력이 안테나 구조체(100)에 인가되면, 윈도우(50)를 통해 처리 공간 내에 유도 전계가 생성되고, 유도 전계에 의해 처리 공간으로 공급된 처리 가스는 플라즈마화되어 처리실 내에 플라즈마가 생성된다.

도 1에 도시되지는 않았지만, 챔버(10)에는 외부로부터 공급된 처리 가스를 처리 공간으로 전달하는 가스 유로 및 샤워 헤드가 설치될 수 있다. 또한, 챔버(10)의 측벽에는 기판(S)이 반입/반출되는 게이트가 형성될 수 있다.

이하에서는 안테나 구조체에 대해 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체(100)는 한 쌍의 제1 안테나부(130), 한 쌍의 제2 안테나부(140), 4개의 제3 안테나부(150), 센터 안테나부(110) 및 미들 안테나부(120)를 포함한다.

센터 안테나부(110)는 안테나 구조체(100)의 중앙에 위치하고, 미들 안테나부(120)는 센터 안테나부(110)를 둘러싸도록 센터 안테나부(110)의 외측에 위치하며, 제1 안테나부(130), 제2 안테나부(140) 및 제3 안테나부(150)는 미들 안테나부(120)를 둘러싸도록 미들 안테나부(120)의 외측에 위치한다.

센터 안테나부(110)는 센터 전력 입력단(110a)으로부터 소용돌이 형상으로 연장되는 복수의 센터 안테나선(111, 112, 113, 114)을 포함한다. 도 2에는 복수의 센터 안테나선(111, 112, 113, 114)이 센터 전력 입력단(110a)으로부터 시계 방향으로 돌아나가는 형태의 소용돌이 형상으로 배치된 예를 도시하였다.

도 2에 도시된 바와 같이, 각 센터 안테나선(111, 112, 113, 114)은 수직 방향으로 2회 절곡되어 삼면을 둘러싸는 형상을 갖고, 각각이 센터 전력 입력단(110a)을 중심으로 90도 간격으로 배치될 수 있다.

본 실시예에서는 4개의 센터 안테나선(111, 112, 113, 114)을 사용하는 예를 도시하였으므로 각 센터 안테나선(111, 112, 113, 114)이 90도 간격으로 배치되지만, 센터 안테나선(111, 112, 113, 114)의 개수가 달라짐에 따라 각 센터 안테나선(111, 112, 113, 114)의 배치 간격은 달라질 수 있다.

각 센터 안테나선(111, 112, 113, 114)의 끝단에는 센터 전력 출력단(110b, 110c, 110d, 110e)이 형성되어, 센터 전력 입력단(110a)을 통해 공급된 전력이 각 센터 안테나선(111, 112, 113, 114)을 따라 흐르게 할 수 있다.

한편, 미들 안테나부(120)는 서로 분리된 4개의 미들 안테나선(121, 122, 123, 124)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 미들 안테나선(121, 122, 123, 124)은 수직 방향으로 2회 절곡되어 삼면을 둘러싸는 형상을 갖고, 다른 2개의 미들 안테나선(121, 122, 123, 124)과 일부가 오버랩되도록 배치되어, 센터 안테나부(110)가 미들 안테나부(120)에 의해 둘러싸이도록 설치된다.

각 미들 안테나선(121, 122, 123, 124)의 일단에는 미들 전력 입력단(121a, 122a, 123a, 124a)이 형성되고, 타단에는 미들 전력 출력단(121b, 122b, 123b, 124b)가 형성된다. 따라서, 각 미들 전력 입력단(121a, 122a, 123a, 124a)을 통해 공급된 전력이 각 미들 안테나선(121, 122, 123, 124)을 따라 흐르게 할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 미들 전력 입력단(121a, 122a, 123a, 124a)과 미들 전력 출력단(121b, 122b, 123b, 124b)은 각 미들 안테나선(121, 122, 123, 124)을 따라 흐르는 전류가 전체적으로 시계 방향으로 흐르도록 형성될 수 있다.

한편, 한 쌍의 제1 안테나부(130), 한 쌍의 제2 안테나부(140) 및 4개의 제3 안테나부(150)는 전체적으로 사각형의 프레임을 형성하도록 배치되어 미들 안테나부(120)를 둘러싼다.

도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 안테나부(130)는 제1 방향(D1)을 따라 서로 평행하게 배치되고, 한 쌍의 제2 안테나부(140)는 제2 방향을 따라 서로 평행하게 배치되어, 사각형의 각 변의 적어도 일부를 형성한다.

그리고, 4개의 제3 안테나부(150)는 사각형의 각 코너를 형성하도록 배치된다.

피처리 기판(S)이 직사각형인 경우, 제1 안테나부(130)의 제1 방향 길이(L1)는 제2 안테나부(140)의 제2 방향 길이(L2)보다 짧게 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 안테나부(130)의 제1 방향 길이(L1)에 대한 제2 안테나부(140)의 제2 방향 길이(L2)의 비는 1.2 내지 1.8이 될 수 있다.

따라서, 한 쌍의 제1 안테나부(130), 한 쌍의 제2 안테나부(140) 및 4개의 제3 안테나부(150)가 형성하는 사각형은 직사각형이 될 수 있으며, 제1 안테나부(130)는 직사각형의 단변 측에 위치하고, 제2 안테나부(140)는 직사각형의 장변 측에 위치할 수 있다.

직사각형의 기판(S)을 보다 효과적으로 처리하기 위해서는 처리실 내의 플라즈마 분포 역시 전체적으로 기판(S)의 형상과 유사한 직사각형의 형상을 갖는 것이 바람직하다.

따라서, 기판(S)의 에지 영역에 대응하는 플라즈마 생성에 관여하는 제1 안테나부(130)와 제2 안테나부(140)의 길이를 달리하여 안테나 구조체(100)의 외곽 형상을 전체적으로 직사각형이 되도록 구성한다

도 3은 도 2의 안테나의 제1 안테나부를 도시한 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 안테나부(130)는 제1 안테나선이 제1 방향(D1)및 제2 방향(D2)에 평행한 서로 다른 2개의 가상의 평면(P1, P2)에 수직하는 반경 방향을 갖는 나선 형상으로 감겨 형성된다.

보다 구체적으로, 제1 안테나선은 제1 방향(D1)및 제2 방향(D2)에 평행한 가상의 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2) 사이에서 연속적으로 수직하게 절곡되어 제1 안테나부(130)를 형성한다.

도 3에는 제1 안테나선이 2회 권선되어 형성된 제1 안테나부(130)가 도시되어 있다. 제1 안테나선은 일단과 타단이 제1 평면(P1)에 위치하도록 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2) 사이에서 2회 권선된다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 안테나선은 상대적으로 하부에 위치하는 제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(131a, 131b, 131c)과 상대적으로 상부에 위치하는 제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(132a, 132b)를 포함한다. 그리고, 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2)에 수직하게 3가닥의 선(131a, 131b, 131c)과 2가닥의 선(132a, 132b)을 연결하는 4개의 선(133a, 133b, 133c, 133d)을 포함한다.

제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(131a, 131b, 131c)은 상호 평행한 직선 형태로 형성된다. 제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(132a, 132b) 역시 상호 평행한 직선 형태로 형성되지만, 제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(131a, 131b, 131c)과는 꼬인 위치(skew position)에 있을 수 있다.

도 2에서는 제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(131a, 131b, 131c)은 실선으로 표현하고, 제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(132a, 132b)은 점선으로 표현하였다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 안테나선의 일단에는 제1 전력 입력단(130a)이 형성되고, 타단에는 제1 전력 출력단(130b)이 형성된다. 고주파 전원(72)으로부터 공급된 고주파 전력 중 일부는 제1 전력 입력단(130a)을 통해 제1 안테나선으로 인가된 후 제1 전력 출력단(130b)을 통해 흘러 나가게 된다.

본 실시예에서는 제1 안테나선이 2회 권선되어 형성된 제1 안테나부(130)를 예로 설명하였으나, 제1 안테나선의 권선 회수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나선이 1회 권선되어 제1 안테나부(130)를 형성하는 경우에는 제1 평면(P1) 상에 위치하는 선이 2가닥이 되고 제2 평면(P2) 상에 위치하는 선이 1가닥이 될 수 있다. 또는, 제1 안테나선의 권선 회수 2회 이상이 되면, 제1 평면(P1) 상에 위치하는 선은 3가닥 이상이 될 수 있고, 제2 평면(P2) 상에 위치하는 선은 2가닥 이상이 될 수 있다.

도 4는 제1 안테나부와 윈도우의 일부를 개략적으로 도시한 정면도이다.

제1 안테나부(130)는 윈도우(50)와 이격된 상태로 윈도우(50)의 상부에 위치할 수 있다. 또는 제1 안테나부(130)는 윈도우(50)의 상면에 안착된 상태로 위치할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 안테나부(130)는 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2) 사이의 거리(H₂)가 제1 평면(P1)과 윈도우(50)의 하면 사이의 거리(H₁)보다 길도록 형성된다. 보다 구체적으로, 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2) 사이의 거리(H₂)는 제1 평면(P1)과 윈도우(50)의 하면 사이의 거리(H₁)의 2배 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

제1 안테나부(130) 중 제1 평면(P1) 상에 위치하는 안테나선(131a, 131b, 131c)을 따라 흐르는 전류로부터 발생한 유도 전계는 윈도우(50) 하부의 처리 공간 내에 플라즈마가 생성되도록 한다.

그러나 제1 안테나부(130)의 제2 평면(P2) 상에 위치하는 안테나선(132a, 132b)을 따라 흐르는 전류는 제1 평면(P1) 상에 위치하는 안테나선(131a, 131b, 131c)을 따라 흐르는 전류와 반대 방향으로 흐르게 되므로, 플라즈마 생성에 부정적 영향을 준다.

따라서, 제2 평면(P2) 상에 위치하는 안테나선(132a, 132b)을 따라 흐르는 전류가 플라즈마 생성에 부정적인 영향을 주지 않도록 하거나 감소시키기 위해 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2) 사이의 거리(H₂)는 제1 평면(P1)과 윈도우(50)의 하면 사이의 거리(H₁)의 2배 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 제2 안테나부에 대해 설명한다.

제2 안테나부(140) 역시 제1 안테나부(130)와 유사하게 형성된다.

즉, 제2 안테나부(140) 역시 제2 안테나선이 제1 방향(D1)및 제2 방향(D2)에 평행한 가상의 제1 평면과 제2 평면 사이에서 연속적으로 수직하게 절곡되어 각 평면에 수직하는 반경 방향을 갖는 나선 형상으로 형성된다.

제1 안테나선과 제2 안테나선은 동일한 임피던스를 갖는 것이 바람직하므로, 제2 안테나선은 제1 안테나선과 동일한 단면적을 갖도록 형성되며, 제1 안테나선과 전체 길이가 동일하게 형성될 수 있다.

각 안테나선의 전체 길이는 각 안테나선을 일직선으로 펼친 상태에서 일단부터 타단까지의 길이를 의미한다.

제2 안테나선 역시 제1 평면 상에 위치하는 3가닥의 선(141a, 141b, 141c)과 상대적으로 상부에 위치하는 제2 평면 상에 위치하는 2가닥의 선(142a, 142b)를 포함하고, 제1 평면과 제2 평면에 수직하게 3가닥의 선(141a, 141b, 141c)과 2가닥의 선(142a, 142b)을 연결하는 4개의 선(미도시)을 포함한다.

제2 안테나선의 제1 평면은 제1 안테나선의 제1 평면(P1)과 동일한 평면일 수 있지만, 제2 안테나선의 제2 평면은 제1 안테나선의 제2 평면(P2)과 다른 평면일 수 있다. 또는 실시예에 따라 제2 안테나선의 제1 평면 역시 제1 안테나선의 제1 평면(P1)과 다른 평면일 수 있다.

도 2에서는 제1 평면 상에 위치하는 3가닥의 선(141a, 141b, 141c)은 실선으로 표현하고, 제2 평면 상에 위치하는 2가닥의 선(142a, 142b)은 점선으로 표현하였다.

다만, 전술한 바와 같이, 제1 안테나부(130)의 제1 방향 길이(L1)는 제2 안테나부(140)의 제2 방향 길이(L2)보다 짧게 형성되므로, 제1 안테나부(130)의 제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(131a, 131b, 131c)의 길이는 제2 안테나부(140)의 제1 평면 상에 위치하는 3가닥의 선(141a, 141b, 141c)의 길이보다 짧다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2 안테나선의 일단에는 제2 전력 입력단(140a)이 형성되고, 타단에는 제2 전력 출력단(140b)이 형성된다. 고주파 전원(72)으로부터 공급된 고주파 전력 중 일부는 제2 전력 입력단(140a)을 통해 제2 안테나선으로 인가된 후 제2 전력 출력단(140b)을 통해 흘러 나가게 된다.

본 실시예에서는 제2 안테나선이 2회 권선되어 형성된 제2 안테나부(140)를 예로 설명하였으나, 제2 안테나선의 권선 회수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제2 안테나선이 1회 권선되어 제2 안테나부(140)를 형성하는 경우에는 제1 평면 상에 위치하는 선이 2가닥이 되고 제2 평면 상에 위치하는 선이 1가닥이 될 수 있다. 또는, 제2 안테나선의 권선 회수 2회 이상이 되면, 제1 평면 상에 위치하는 선은 3가닥 이상이 될 수 있고, 제2 평면 상에 위치하는 선은 2가닥 이상이 될 수 있다.

도 5는 제1 안테나부와 제2 안테나부를 개략적으로 비교 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 제1 안테나부(130)와 제2 안테나부(140)는 서로 수직하게 배치되지만, 도 5는 제1 안테나부(130)와 제2 안테나부(140)를 비교 설명하기 위해 제1 안테나부(130)와 제2 안테나부(140)를 나란하게 도시한 것이다.

전술한 바와 같이, 제1 안테나부(130)의 제1 방향 길이(L1)는 제2 안테나부(140)의 제2 방향 길이(L2)보다 짧게 형성되므로, 제1 안테나부(130)의 제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(131a, 131b, 131c)의 길이는 제2 안테나부(140)의 제1 평면 상에 위치하는 3가닥의 선(141a, 141b, 141c)의 길이보다 짧다.

그리고, 제1 안테나부(130)와 제2 안테나부(140)의 동일한 임피던스를 위해 제1 안테나선과 제2 안테나선은 전체 길이가 동일하게 형성된다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 안테나부(130)에서 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2)에 수직한 4개의 선(133a, 133b, 133c, 133d)은 제2 안테나부(140)에서 제1 평면과 제2 평면에 수직한 4개의 선(143a, 143b)보다 길게 형성된다.

다른 표현으로, 제1 안테나부(130)의 서로 다른 2개의 가상 평면(P1, P2) 사이의 거리(H₂)는 제2 안테나부(140)의 서로 다른 2개의 가상 평면(미부호) 사이의 거리(H₃)보다 길게 된다.

제2 안테나부(140) 역시 제2 평면 상에 위치하는 안테나선(142a, 142b)을 따라 흐르는 전류가 플라즈마 생성에 부정적인 영향을 주지 않도록 하거나 감소시키기 위해 제1 평면과 제2 평면 사이의 거리(H₃)는 제1 평면과 윈도우(50)의 하면 사이의 거리의 2배 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 6은 도 2의 제3 안테나부를 도시한 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제3 안테나부(150)는 제1 안테나부(130) 또는 제2 안테나부(140)가 90도 꺽인 형상과 유사하다.

제3 안테나부(150)는 제3 안테나선이 제1 방향(D1)및 제2 방향(D2)에 평행한 가상의 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2) 사이에서 연속적으로 수직하게 절곡되어, 전체적으로 L자 형상으로 꺾인 나선 형상으로 형성된다.

제3 안테나선은 일단과 타단이 제1 평면(P1)에 위치하도록 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2) 사이에서 2회 권선된다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제3 안테나선은 상대적으로 하부에 위치하는 제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(151a, 151b, 151c)과 상대적으로 상부에 위치하는 제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(152a, 152b)를 포함한다. 그리고, 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2)에 수직하게 3가닥의 선(151a, 151b, 151c)과 2가닥의 선(152a, 152b)을 연결하는 4개의 선(153a, 153b, 153c, 153d)을 포함한다.

제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(151a, 151b, 151c)은 각각 중간 부분이 대략 90도 꺾여 일부는 제1 방향(D1)과 평행하고 다른 일부는 제2 방향(D2)과 평행하게 된다. 그리고 3가닥의 선(151a, 151b, 151c)은 동심 배치된다.

제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(152a, 152b) 역시 중간 부분이 대략 90도 꺾여 일부는 제1 방향(D1)과 평행하고 다른 일부는 제2 방향(D2)과 평행하게 되고, 2가닥의 선(152a, 152b)은 동심 배치된다.

도 2에서는 제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(151a, 151b, 151c)은 실선으로 표현하고, 제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(152a, 152b)은 점선으로 표현하였다.

도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 2가닥의 선(152a, 152b) 중 내측에 위치하는 선(152a)은 일부(제1 방향(D1)과 평행한 부분)가 3가닥의 선(151a, 151b, 151c) 중 가장 내측에 위치하는 선(151a)과 평행하게 오버랩되고, 다른 일부(제2 방향(D2)과 평행한 부분)가 3가닥의 선(151a, 151b, 151c) 중 중앙에 위치하는 선(151b)과 평행하게 오버랩되도록 형성될 수 있다.

그리고, 2가닥의 선(152a, 152b) 중 외측에 위치하는 선(152b)은 일부(제1 방향(D1)과 평행한 부분)가 3가닥의 선(151a, 151b, 151c) 중 중앙에 위치하는 선(151b)과 평행하게 오버랩되고, 다른 일부(제2 방향(D2)과 평행한 부분)가 3가닥의 선(151a, 151b, 151c) 중 가장 외측에 위치하는 선(151c)과 평행하게 오버랩되도록 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제3 안테나선의 일단에는 제3 전력 입력단(150a)이 형성되고, 타단에는 제3 전력 출력단(150b)이 형성된다. 고주파 전원(72)으로부터 공급된 고주파 전력 중 일부는 제3 전력 입력단(150a)을 통해 제3 안테나선으로 인가된 후 제3 전력 출력단(150b)을 통해 흘러 나가게 된다.

본 실시예에서는 제3 안테나선이 2회 권선되어 형성된 제3 안테나부(150)를 예로 설명하였으나, 제3 안테나선의 권선 회수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제3 안테나선이 1회 권선되어 제3 안테나부(150)를 형성하는 경우에는 제1 평면(P1) 상에 위치하는 선이 2가닥이 되고 제2 평면(P2) 상에 위치하는 선이 1가닥이 될 수 있다. 또는, 제3 안테나선의 권선 회수가 2회 이상이 되면, 제1 평면(P1) 상에 위치하는 선은 3가닥 이상이 될 수 있고, 제2 평면(P2) 상에 위치하는 선은 2가닥 이상이 될 수 있다.

제3 안테나부(150) 역시, 제2 평면(P2) 상에 위치하는 안테나선(152a, 152b)을 따라 흐르는 전류가 플라즈마 생성에 부정적인 영향을 주지 않도록 하거나 감소시키기 위해 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2) 사이의 거리는 제1 평면(P1)과 윈도우(50)의 하면 사이의 거리의 2배 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 7은 제3 안테나부의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 제3 안테나부(150')는, 도 6에 도시된 제3 안테나부(150)와 비교하여, 제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(152a', 152b')의 형상이 상이하다.

제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(152a', 152b')은 도 6에 도시된 2가닥의 선(152a, 152b)과 달리 중간 부분이 꺾이지 않고 전체적으로 직선의 형상을 갖는다.

따라서, 제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(152a', 152b')은 3가닥의 선(151a, 151b, 151c)과 꼬인 위치(skew position)에 있게 된다.

보다 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 2가닥의 선(152a', 152b') 중 내측에 위치하는 선(152a')은, 3가닥의 선(151a, 151b, 151c) 중 가장 내측에 위치하는 선(151a)의 타단으로부터 수직 방향으로 연장된 선(153a)과, 3가닥의 선(151a, 151b, 151c) 중 중앙에 위치하는 선(151b)의 일단으로부터 수직 방향으로 연장된 선(153b)을 최단 거리로 연결한다.

그리고, 2가닥의 선(152a', 152b') 중 외측에 위치하는 선(152b')은, 3가닥의 선(151a, 151b, 151c) 중 중앙에 위치하는 선(151b)의 타단으로부터 수직 방향으로 연장된 선(153c)과, 3가닥의 선(151a, 151b, 151c) 중 가장 외측에 위치하는 선(151c)의 일단으로부터 수직 방향으로 연장된 선(153d)을 최단 거리로 연결한다.

도 8은 도 2의 안테나에서 플라즈마 발생을 유도하는 유효 영역의 전류 흐름을 도시한 도면이다.

안테나 구조체(100)에서 플라즈마 발생을 유도하는 것은 제1 평면(P1)에 위치하는 안테나선들이다. 따라서, 플라즈마 발생을 유도하는 유효 영역은 안테나 구조체(100)의 하부, 즉 제1 평면(P1)과 동일 평면 상에 위치하는 영역이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 유효 영역 내에서 제1 안테나부(130), 제2 안테나부(140) 및 제3 안테나부(150)의 전류 흐름은 전체적으로 시계 방향을 형성하게 된다.

그리고, 센터 안테나부(110) 및 미들 안테나부(120)의 전류 흐름 역시 전체적으로 시계 방향을 형성한다.

따라서, 유효 영역 내에서 안테나선을 따라 흐르는 전류가 모두 시계 방향을 따라 흐르므로, 플라즈마가 전체적으로 균일하게 생성될 수 있다(전류가 역방향으로 흐르는 부분이 있는 경우에는 해당 부분에서 유도 전계가 서로 상쇄되어 플라즈마가 생성되지 않거나 플라즈마 밀도가 낮아지는 문제가 있다.).

한편, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 전력 공급 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 안테나 구조체(100)로 고주파 전력이 공급되는 급전선(71)이 정합기(73)를 거친 후, 각 안테나부(110, 120, 130, 140, 150)으로 분기된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 급전선(71)은, 제1 안테나부(130) 및 제2 안테나부(140)와 연결되는 제1 급전선, 제3 안테나부(150)와 연결되는 제2 급전선, 센터 안테나부(110)와 연결되는 제3 급전선, 그리고 미들 안테나부(120)와 연결되는 제4 급전선으로 분기된다.

그리고, 각 급전선에는 가변 커패시터(C1, C2, C3, C4)와 각 급전선으로 흐르는 전력에 대한 정보를 출력하는 출력 포트(T1, T2, T3, T4)가 연결된다.

사용자는 가변 커패시터(C1, C2, C3, C4)의 용량을 조절하여, 제1, 2 안테나부(130, 140), 제3 안테나부(150), 센터 안테나부(110), 미들 안테나부(120)로 공급되는 전력을 독립적으로 조절할 수 있다.

또한, 제1, 2 안테나부(130, 140), 제3 안테나부(150), 센터 안테나부(110) 및 미들 안테나부(120) 중 어느 하나의 안테나부로 공급되는 전력을 조절함에 의해 다른 안테나부로 공급되는 전력이 영향을 받는 것을 최소할 수 있다.

또한, 각 급전선에 연결된 출력 포트(T1, T2, T3, T4)를 이용해 각 안테나부로 공급되는 전력의 상태를 실시간으로 확인할 수 있다. 각 출력 포트(T1, T2, T3, T4)를 통해 출력되는 전력에 대한 정보는, 전압, 전류, 주파수 등이 될 수 있다.

각 출력 포트(T1, T2, T3, T4)를 통해 출력된 정보는 별도의 디스플레이 장치(미도시)를 통해 화상 정보로 출력될 수 있으며, 사용자는 제1, 2 안테나부(130, 140), 제3 안테나부(150), 센터 안테나부(110) 및 미들 안테나부(120)로 공급되는 전력에 대한 정보를 실시간으로 확인하며, 필요에 따라 가변 커패시터(C1, C2, C3, C4)의 용량을 조절하여 각 안테나부에 대응하는 영역에 생성되는 플라즈마의 밀도를 조절할 수 있다.

본 실시예에서는 제1 안테나부(130) 및 제2 안테나부(140)가 급전선을 공유하는 예를 채택하였지만, 실시예에 따라 제1 안테나부(130)와 연결되는 급전선과 제2 안테나부(140)와 연결되는 급전선은 별개로 분기될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체에 대해 설명한다. 설명의 편의를 위하여 제1 실시예와 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하고, 제1 실시예와 공통되는 부분은 그 설명을 생략한다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체(200)는 제1 안테나부(230)가 제1 실시예의 제1 안테나부(130)와 다소 상이하다.

제1 실시예에 따른 안테나 구조체(100)는 제1 안테나부(130)와 제2 안테나부(140)가 각각 안테나선이 2회 권선되어 형성된 반면, 제2 실시예에 따른 안테나 구조체(200)는 제1 안테나부(230)의 안테나선의 권선수가 제2 안테나부(140)의 안테나선의 권선수 보다 많게 형성된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 안테나부(230)는 제1 안테나선이 3회 권선되어 형성될 수 있다.

제1 안테나부(230)는, 전술한 제1 실시예의 경우와 유사하게, 제1 안테나선이 제1 방향(D1)및 제2 방향(D2)에 평행한 가상의 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2) 사이에서 연속적으로 수직하게 절곡되어 제1 안테나부(230)를 형성한다.

다만, 제1 안테나부(230)는 제1 안테나선이 3회 권선되어 형성되므로, 제1 평면(P1) 상에 4가닥의 선(231a, 231b, 231c, 231d)이 위치하고, 제2 평면(P2) 상에 3가닥의 선(232a, 232b, 232c)이 위치하게 된다.

전술한 제1 실시예의 경우, 제1 안테나선과 제2 안테나선의 권선수가 같게 형성되므로, 제1 안테나선과 제2 안테나선의 전체 길이가 동일한 경우에 제1 안테나부(130)의 서로 다른 2개의 가상 평면(P1, P2) 사이의 거리(H₂)가 제2 안테나부(140)의 서로 다른 2개의 가상 평면(미부호) 사이의 거리(H₃)보다 길게 형성되었다.

이에 반해, 본 실시예의 경우, 제1 안테나부(230)가 제2 안테나부(140)에 비해 권선수가 많게 형성되므로, 제1 안테나부(230)의 서로 다른 2개의 가상 평면(P1, P2) 사이의 거리(H₂)가 제2 안테나부(140)의 서로 다른 2개의 가상 평면(미부호) 사이의 거리(H₃)보다 길게 형성되지 않을 수 있다. 실시예에 따라 제1 안테나부(230)의 서로 다른 2개의 가상 평면(P1, P2) 사이의 거리(H₂)는 제2 안테나부(140)의 서로 다른 2개의 가상 평면(미부호) 사이의 거리(H₃)와 동일하거나 짧을 수도 있다.

도 10에는 제1 안테나부(230)는 제1 안테나선이 3회 권선되어 형성되고, 제2 안테나부(140)는 제2 안테나선이 2회 권선되어 형성되는 예를 도시하였지만, 제1 안테나선의 권선수가 제2 안테나선의 권선수보다 많은 것을 전제로 제1 안테나선의 권선수 및 제2 안테나선의 권선수는 실시예에 따라 달라질 수 있다.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 구조체(300)는, 제1 실시예에 따른 안테나 구조체(100)와 비교하여, 제3 안테나부(250)의 형상이 상이하다.

전술한 제1 실시예에 따른 안테나 구조체(100)에서는 제3 안테나부(150)가 제3 안테나선이 제1 방향(D1)및 제2 방향(D2)에 평행한 가상의 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2) 사이에서 연속적으로 수직하게 절곡되어, 전체적으로 L자 형상으로 꺾인 나선 형상으로 형성되었다.

그러나, 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 구조체(300)의 제3 안테나부(250)는 제3 안테나선(251)이 제1 평면(P1) 상에서 제3 전력 입력단(250a)으로부터 시계 방향으로 돌아나가는 형태의 소용돌이 형상을 갖는다.

제3 전력 입력단(250a)은 제3 안테나선(251)의 일단에 형성되고, 안테나선(251)의 타단에는 제3 전력 출력단(250b)이 형성된다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 구조체(300)에도 제2 실시예에 따른 안테나 구조체(200)의 제1 안테나부(230)가 적용될 수 있다

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 안테나 구조체(400)는, 제1 실시예에 따른 안테나 구조체(100)와 비교하여, 미들 안테나부(220)의 형상이 상이하다.

전술한 제1 실시예에 따른 안테나 구조체(100)에서는 미들 안테나부(120)가 수직 방향으로 2회 절곡되어 삼면을 둘러싸는 형상을 갖는 4개의 미들 안테나선(121, 122, 123, 124)로 구성되었다.

그러나, 본 발명의 제4 실시예에 따른 안테나 구조체(400)는, 미들 안테나부(220)가 제1 안테나부(130)와 센터 안테나부(110) 사이에 위치하는 제1 미들 안테나 유닛(221)과 제2 안테나부(140)와 센터 안테나부(110) 사이에 위치하는 제2 미들 안테나 유닛(222)을 포함한다.

제1 미들 안테나 유닛(221)은, 제1 안테나부(130)와 유사하게, 안테나선이 제1 방향(D1)및 제2 방향(D2)에 평행한 가상의 제1 평면과 제2 평면 사이에서 연속적으로 수직하게 절곡되어 각 평면에 수직하는 반경 방향을 갖는 나선 형상으로 형성된다.

제1 미들 안테나 유닛(221)을 형성하는 안테나선은 1회 권선되어, 제1 평면 상에 위치하는 2가단의 선(221a, 221b)과, 제2 평면 상에 위치하는 1가닥의 선(221c), 그리고 제1 평면 상에 위치하는 2가단의 선(221a, 221b)과 제2 평면 상에 위치하는 1가닥의 선(221c)을 연결하는 2개의 선(미도시)을 포함한다.

도 12에서 제1 평면 상에 위치하는 2가단의 선(221a, 221b)은 실선으로 표현하고, 제2 평면 상에 위치하는 1가닥의 선(221c)은 점선으로 표현하였다.

제1 미들 안테나 유닛(221)을 형성하는 안테나선의 일단 및 타단은 제1 평면 상에 위치하고, 일단에는 제1 미들 전력 입력단(221d)이 형성되고, 타단에는 제1 미들 전력 출력단(221e)이 형성된다. 고주파 전원(72)으로부터 공급된 고주파 전력 중 일부는 제1 미들 전력 입력단(221d)을 통해 제1 미들 안테나 유닛(221)으로 인가된 후 제1 미들 전력 출력단(221e)을 통해 흘러 나가게 된다.

도 12에 도시된 바와 같이, 제2 미들 안테나 유닛(222)은 제1 미들 안테나 유닛(221)과 유사하게 형성된다.

제2 미들 안테나 유닛(222)을 형성하는 안테나선은 1회 권선되어, 제1 평면 상에 위치하는 2가단의 선(222a, 222b)과, 제2 평면 상에 위치하는 1가닥의 선(222c), 그리고 제1 평면 상에 위치하는 2가단의 선(222a, 222b)과 제2 평면 상에 위치하는 1가닥의 선(222c)을 연결하는 2개의 선(미도시)을 포함한다.

도 12에서 제1 평면 상에 위치하는 2가단의 선(222a, 222b)은 실선으로 표현하고, 제2 평면 상에 위치하는 1가닥의 선(222c)은 점선으로 표현하였다.

제2 미들 안테나 유닛(222)을 형성하는 안테나선의 일단 및 타단은 제1 평면 상에 위치하고, 일단에는 제2 미들 전력 입력단(222d)이 형성되고, 타단에는 제2 미들 전력 출력단(222e)이 형성된다. 고주파 전원(72)으로부터 공급된 고주파 전력 중 일부는 제2 미들 전력 입력단(222d)을 통해 제2 미들 안테나 유닛(222)으로 인가된 후 제2 미들 전력 출력단(222e)을 통해 흘러 나가게 된다.

제1 미들 안테나 유닛(221)과 제2 미들 안테나 유닛(222)은 제1 평면에 위치한 안테나선(221a, 221b, 222a, 222b)을 따라 흐르는 전류가 전체적으로 시계 방향이 되도록 배치되는 것이 바람직하다.

도 12에 도시된 바와 같이, 제2 미들 안테나 유닛(222)은 제1 미들 안테나 유닛(221)에 비해 길게 형성될 수 있다. 이는 제2 안테나부(140)가 제1 안테나부(130)이 비해 길게 형성되는 것과 유사하다.

제1 미들 안테나 유닛(221) 역시 제2 평면 상에 위치하는 안테나선(221c)을 따라 흐르는 전류가 플라즈마 생성에 부정적인 영향을 주지 않도록 하거나 감소시키기 위해 제1 평면과 제2 평면 사이의 거리는 제1 평면과 윈도우(50)의 하면 사이의 거리의 2배 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 제2 미들 안테나 유닛(222) 역시 제2 평면 상에 위치하는 안테나선(222c)을 따라 흐르는 전류가 플라즈마 생성에 부정적인 영향을 주지 않도록 하거나 감소시키기 위해 제1 평면과 제2 평면 사이의 거리는 제1 평면과 윈도우(50)의 하면 사이의 거리의 2배 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 제1 미들 안테나 유닛(221)과 제2 미들 안테나 유닛(222)이 동일한 임피던스를 갖기 위해 각 안테나 유닛(221, 222)의 안테나선의 전체 길이가 동일하게 형성되는 경우에는, 제1 미들 안테나 유닛(221)의 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리가 제2 미들 안테나 유닛(222)의 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리보다 길게 형성될 수 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 안테나 구조체(400)에도 제2 실시예에 따른 안테나 구조체(200)의 제1 안테나부(230) 및/또는 제3 실시예에 따른 안테나 구조체(300)의 제3 안테나부(250)가 적용될 수 있다.

도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 13에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 제5 실시예에 따른 안테나 구조체(500)에는 제1 실시예에 따른 안테나 구조체(100)의 센터 안테나부(110) 및 미들 안테나부(120)가 적용될 수 있으며, 제4 실시예예 따른 안테나 구조체(400)의 센터 안테나부(110) 및 미들 안테나부(220)가 적용될 수도 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 안테나 구조체(500)는, 제1 실시예에 따른 안테나 구조체(100)와 비교하여, 제1 안테나부(330) 및 제2 안테나부(340)가 상이하다.

도 13에 도시된 바와 같이, 제1 안테나부(330)는 제1 방향(D1, 도 2 참고)을 따라 일렬로 배열되는 복수의 제1 안테나 유닛(331, 332, 333)을 포함하고, 제2 안테나부(340)는 제2 방향(D2, 도 2 참고)을 따라 일렬로 배열되는 복수의 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)을 포함한다.

복수의 제1 안테나 유닛(331, 332, 333)은 제1 실시예에 따른 안테나 구조체(100)의 제1 안테나부(130)와 유사한 형상을 갖는다. 각 제1 안테나 유닛(331, 332, 333)의 제1 방향 길이(L1a)가 제1 안테나부(130)에 비해 짧게 형성되는 차이가 있다. 그 외의 특징들은 제1 실시예의 제1 안테나부(130)의 것들을 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 안테나 구조체(500)의 제1 안테나부(330)의 제1 방향 길이(L1)는 각 제1 안테나 유닛(331, 332, 333)의 제1 방향 길이(L1a)의 합과 동일 또는 유사하다.

각 제1 안테나 유닛(331, 332, 333)은 실질적으로 동일하며, 도 13에 도시된 바와 같이, 각 제1 안테나 유닛(331, 332, 333)은 제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(331a, 331b, 331c)과 상대적으로 상부에 위치하는 제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(331d, 331e)를 포함한다. 그리고, 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2)에 수직하게 3가닥의 선(331a, 331b, 331c)과 2가닥의 선(331d, 331e)을 연결하는 4개의 선(미도시)을 포함한다.

도 13에서는 제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(331a, 331b, 331c)은 실선으로 표현하고, 제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(331d, 331e)은 점선으로 표현하였다.

그리고, 각 제1 안테나 유닛(331, 332, 333)의 일단에는 제1 전력 입력단(331f)이 형성되고, 타단에는 제1 전력 출력단(331g)이 형성된다. 고주파 전원(72)으로부터 공급된 고주파 전력 중 일부는 제1 전력 입력단(331f)을 통해 각 제1 안테나 유닛(331, 332, 333)으로 인가된 후 제1 전력 출력단(331g)을 통해 흘러 나가게 된다.

한편, 복수의 제2 안테나 유닛(341, 342, 343) 역시 제1 실시예에 따른 안테나 구조체(100)의 제2 안테나부(140)와 유사한 형상을 갖는다. 각 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)의 제2 방향 길이(L2a)가 제2 안테나부(140)에 비해 짧게 형성되는 차이가 있다. 그 외의 특징들은 제1 실시예의 제2 안테나부(140)의 것들을 포함할 수 있다.

각 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)은 실질적으로 동일하며, 도 13에 도시된 바와 같이, 각 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)은 제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(341a, 341b, 341c)과 상대적으로 상부에 위치하는 제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(341d, 341e)를 포함한다. 그리고, 제1 평면(P1)과 제2 평면(P2)에 수직하게 3가닥의 선(341a, 341b, 341c)과 2가닥의 선(341d, 341e)을 연결하는 4개의 선(미도시)을 포함한다.

도 13에서는 제1 평면(P1) 상에 위치하는 3가닥의 선(341a, 341b, 341c)은 실선으로 표현하고, 제2 평면(P2) 상에 위치하는 2가닥의 선(341d, 341e)은 점선으로 표현하였다.

그리고, 각 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)의 일단에는 제2 전력 입력단(341f)이 형성되고, 타단에는 제2 전력 출력단(341g)이 형성된다. 고주파 전원(72)으로부터 공급된 고주파 전력 중 일부는 제2 전력 입력단(341f)을 통해 각 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)으로 인가된 후 제2 전력 출력단(341g)을 통해 흘러 나가게 된다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 제1 안테나 유닛(331, 332, 333)의 제1 방향 길이(L1a)는 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)의 제2 방향 길이(L2a)보다 짧게 형성된다.

따라서, 제1 안테나부(330)를 구성하는 제1 안테나 유닛(331, 332, 333)의 개수와 제2 안테나부(340)를 구성하는 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)의 개수가 같더라도 제1 안테나부(330)의 제1 방향 길이(L1)가 제2 안테나부(340)의 제2 방향 길이(L2) 보다 짧게 된다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 안테나 구조체(500)에도 제3 실시예에 따른 안테나 구조체(300)의 제3 안테나부(250)가 적용될 수 있다.

본 실시예에 따른 안테나 구조체(500)는 대형 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치에 사용될 수 있다. 기판의 크기가 커짐에 따라 안테나의 크기도 커져야 하는데, 제1 실시예에 따른 안테나 구조체(100)는 제1 안테나부(130) 및 제2 안테나부(140)가 각각 하나의 안테나선으로 형성되므로, 대형 기판에 적용하는 경우, 구조적으로 취약하고, 제조 난이성이 높아지고, 제2 평면에 위치하는 안테나선이 자중에 의해 쳐짐이 발생하여 제1 평면에 위치하는 안테나선과 합선될 가능성이 존재한다.

따라서, 대형 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치에는 본 실시예에 따른 안테나 구조체(500)와 같이, 제1 안테나부(330) 및 제2 안테나부(340)를 각각 복수의 안테나 유닛(331 ~ 333, 341 ~ 343)으로 분할하여 구성하는 것이 바람직하다.

도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마 발생용 안테나 구조체를 개략적으로 도시한 평면도이다. 설명의 편의를 위하여 제5 실시예와 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하고, 제5 실시예와 공통되는 부분은 그 설명을 생략한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 안테나 구조체(600)는, 제5 실시예에 따른 안테나 구조체(500)와 비교하여, 제1 안테나부(430)가 다소 상이하다.

전술한 제5 실시예에 따른 안테나 구조체(500)는 제1 안테나 유닛(331, 332, 333)의 제1 방향 길이(L1a)가 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)의 제2 방향 길이(L2a)보다 짧게 형성되었다.

그러나, 본 실시예에 따른 안테나 구조체(600)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 안테나 유닛(344, 345)과 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)이 실질적으로 동일하다.

따라서, 제1 안테나 유닛(344, 345)의 제1 방향 길이(L1a)는 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)의 제2 방향 길이(L2a)와 동일하다.

그러나, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 안테나 구조체(600)는 제1 안테나부(430)를 구성하는 제1 안테나 유닛(344, 345)의 개수가 제2 안테나부(340)를 구성하는 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)의 개수보다 적다.

따라서, 제1 안테나 유닛(344, 345)의 제1 방향 길이(L1a)와 제2 안테나 유닛(341, 342, 343)의 제2 방향 길이(L2a)가 같더라도 제1 안테나부(430)의 제1 방향 길이(L1)가 제2 안테나부(340)의 제2 방향 길이(L2) 보다 짧게 된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 플라즈마 처리 장치 10: 챔버
20: 스테이지 지지부 30: 스테이지
50: 윈도우 61, 71: 급전선
62, 72: 고주파 전원 63, 73: 정합기
100, 200, 300, 400, 500, 600: 안테나 구조체
110: 센터 안테나부 110a: 센터 전력 입력단
110b: 센터 전력 출력단 111, 112, 113, 114: 센터 안테나선
120, 220: 미들 안테나부 121, 122, 123, 124: 미들 안테나선
121a, 122a, 123a, 124a: 미들 전력 입력단
121b, 122b, 123b, 124b: 미들 전력 출력단
130, 230, 330, 430: 제1 안테나부
130a, 331f: 제1 전력 입력단 130b, 331g: 제1 전력 출력단
140, 340: 제2 안테나부 140a, 341f: 제2 전력 입력단
140b, 341g: 제2 전력 출력단 150, 150', 250: 제3 안테나부
150a, 250a: 제3 전력 입력단 150b, 250b: 제3 전력 출력단
221: 제1 미들 안테나 유닛 222: 제2 미들 안테나 유닛
251: 제3 안테나선
331, 332, 333, 344, 345: 제1 안테나 유닛
341, 342, 343: 제2 안테나 유닛 C1, C2, C3, C4: 가변 커패시터
D1: 제1 방향 D2: 제2 방향
L1: 제1 방향 길이 L2: 제2 방향 길이
P1: 제1 평면 P2: 제2 평면
T1, T2, T3, T4: 출력 포트

Claims (10)

1. 피처리 기판을 수용하는 처리실;
   상기 처리실 내에 수용되는 상기 피처리 기판과 마주하도록 배치되는 안테나 구조체; 및
   상기 안테나 구조체와 상기 처리실 사이에 구비되는 윈도우를 포함하고,
   상기 안테나 구조체는,
   안테나선이 상기 윈도우의 상면과 마주하는 서로 다른 2개의 가상 평면 사이에서 나선상으로 형성되는 안테나부를 포함하고,
   상기 안테나부는 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리가 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 중 상기 윈도우와 인접한 평면과 상기 윈도우의 하면 사이의 거리의 2배 이상이 되도록 형성되고
   상기 안테나부는,
   제1 방향과 나란하게 배치되는 제1 안테나부와 제2 방향과 나란하게 배치되는 제2 안테나부를 포함하고,
   상기 제1 안테나부의 제1 방향 길이는 상기 제2 안테나부의 제2 방향 길이보다 짧고,
   상기 제1 안테나부의 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리는 상기 제2 안테나부의 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리보다 길게 형성되는, 플라즈마 처리 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나부의 제1 방향 길이에 대한 상기 제2 안테나부의 제2 방향 길이의 비는 1.2 내지 1.8인, 플라즈마 처리 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나부의 안테나 선의 권선수는 상기 제2 안테나부의 안테나 선의 권선수 보다 많은, 플라즈마 처리 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 안테나부의 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리는 상기 제2 안테나부의 상기 서로 다른 2개의 가상 평면 사이의 거리와 동일한, 플라즈마 처리 장치.
7. 제1항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 안테나부의 안테나 선을 일직선으로 펼친 전체 길이는 상기 제2 안테나부의 안테나 선을 일직선으로 펼친 전체 길이와 동일한, 플라즈마 처리 장치.
8. 제1항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 안테나부는 가상의 직사각형의 단변을 형성하도록 배치되고, 상기 제2 안테나부는 상기 가상의 직사각형의 장변을 형성하도록 배치되는, 플라즈마 처리 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 안테나부는
   상기 가상의 직사각형의 코너에 배치되는 제3 안테나부를 더 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 안테나부는,
    상기 서로 다른 2개의 가상 평면 중 상기 윈도우와 인접한 평면 상에 위치하는 안테나선 중 일부는 상기 제1 방향과 평행하고, 다른 일부는 상기 제2 방향과 평행하게 형성되는, 플라즈마 처리 장치.

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