KR101952834B1 - 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치 - Google Patents

도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도파관 형태의 안테나에 전계 방향 제어 영역을 구성하여 플라즈마의 생성 효율을 향상시킬 수 있도록 한 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 해당 주파수 영역의 전기 신호를 발생시키는 마그네트론부;상기 마그네트론부에서 발생된 전기 신호가 웨이브의 형태로 진행되는 도파관부;상기 도파관부를 통해 이동된 전기 신호를 받아 플라즈마발생부로 에너지를 전달하고, 도파관 형태를 갖고 중앙 양쪽 부분의 서로 대응하는 영역이 절단되는 부분에 제 1 전계방향제어영역 및 제 2 전계방향제어영역이 형성되어 플라즈마 발생시의 전계 방향을 제어하는 안테나부;상기 안테나부를 구비하여 플라즈마 발생 영역을 내부에 갖는 진공 챔버;를 포함하는 것이다.

Description

도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치{Waveguide Antenna type Microwave Plasma Source}
본 발명은 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 구체적으로 도파관 형태의 안테나에 전계 방향 제어 영역을 구성하여 플라즈마 발생 효율을 향상시킬 수 있도록 한 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.
플라즈마 발생 소스로 사용되는 일반적인 유도결합형 플라즈마(ICP, Inductively Coupled Plasma) 소스는 비교적 저압의 조건에서 사용되는 플라즈마 발생 장치로서 코일 형태의 안테나 전류가 만드는 자기장에 의해 방전을 하는 것을 특징으로 한다.
방전 시 플라즈마 측으로 유도된 전계에 의한 전자의 진행방향은 유전체 윈도우와 평행한 방향이 되어 윈도우 벽면으로의 전자 손실이 적고 용량결합형 플라즈마에 비해 이온에너지가 낮아 높은 전자밀도를 가진다.
또한, ICP는 낮은 공정압력에서는 비충돌성 전자가열에 의해 전력전달효율이 좋고 전류구동력이 커서 주로 낮은 압력의 공정에 사용된다. 이러한 특성 때문에 높은 공정 압력이 필요한 PECVD(Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition)에는 한계를 가진다.
플라즈마장비중 용량결합형 플라즈마(CCP,Capacitively Coupled plasma)는 비교적 높은 압력의 공정 조건에서 사용되는 공정 장비로서 평판형 전극에 전압을 인가하여 방전하는 것을 특징으로 한다.
전극 전압으로 인하여 생성된 전계의 방향에 따른 입자의 이동방향이 전극과 수직하게 생성되므로 입자의 손실이 크고 이온에너지가 높아 ICP에 비하여 플라즈마생성 효율이 낮다.
CCP는 비교적 압력이 높고 이온 에너지가 상대적을 많이 필요한 분야에 필요로 되는데, 높은 압력으로 인하여 다양한 조건의 증착 공정(PECVD)에 사용되고, 식각 공정에서는 Oxide 식각 분야에 주로 사용된다.
ICP와 CCP는 각각 낮은 압력과 높은 압력으로 대비되는 공정조건에서 사용되며, 전자 온도 및 전자 밀도와 같은 플라즈마 특성이 상반되는 특징이 있다.
때문에 각 장비의 공정이 이루어지는 동작 영역이 좁은 한계점을 지니고 있다. 또한, 피처리 기판이 대면적화됨에 따라 플라즈마 장비가 대형화되는 추세에서, 대형 장비에서의 플라즈마 균일도가 중요시되고 있다.
CCP는 대형화에 따라 전극의 크기가 커지면서 정상파 효과(Standing Wave Effect)가 두드러져 불균일한 플라즈마가 발생하는 문제점이 있다. ICP는 대형화에 따라 안테나 코일의 크기가 커짐에 따라 안테나 위치에 따라 불균일한 플라즈마가 발생하는 문제점이 있다.
마이크로웨이브 플라즈마(MWP, Micro Wave Plasma) 발생 장치는 낮은 압력과 높은 압력 모든 공정 조건에서 사용되는 장비로서, 넓은 공정 조건에서 사용될 수 있으며, 다양한 형태의 식각 및 증착 공정에서 사용된다.
또한, 전기자기파를 이용하여 방전을 하기 때문에 대면적 공정을 비롯한 다양한 크기로의 장비 제작이 용이한 장점이 있다.
마이크로웨이브는 통상적으로 수 GHz 에서 수백 MHz 에 해당하는 주파수를 뜻하며 마이크로웨이브 플라즈마 소스(Micro Wave Plasma source)는 이 영역대의 주파수를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 장비를 의미한다.
도 1은 종래 기술의 TEM 모드의 플라즈마 발생 장치의 구성도이다.
TEM 모드의 플라즈마 발생장치는 도 1에서와 같이, 마그네트론을 통하여 발생된 TE모드의 웨이브가 도파관을 따라 진행한다.
전도성이 좋은 구리 막대(copper rod) 형태의 안테나를 통하여 마이크로웨이브가 진행하게 된다.
이때 도파관 내의 TE 모드가 안테나를 통해 TEM 모드로 모드 변이를 하게 되며 TEM(Transverse Electro Magnetic) 모드, 즉 전계와 자계가 웨이브의 진행 방향에 수직한 방향으로 방사되는 형태를 가지게 된다.
종래 기술의 플라즈마 발생 장치의 전계 방향은 도 1에서와 같이 안테나 방사 방향으로 이루어진다.
종래 기술의 플라즈마 발생 장치의 전계 방향에 따른 입자의 진행 방향이 안테나 윈도우 벽면과 수직하게 형성되어 플라즈마 발생 효율이 감소하는 경향이 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 높은 효율의 플라즈마 발생이 가능하도록 입자의 진행 방향이 윈도우와 수평하게 되는 형태의 새로운 기술개발이 요구되고 있다.
한국공개특허번호 10-2016-0039558호 한국공개특허번호 10-2014-0074829호 한국공개특허번호 10-2014-0125121호
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 플라즈마 발생 장치의 문제를 해결하기 위한 것으로, 도파관 형태의 안테나에 전계 방향 제어 영역을 구성하여 플라즈마 발생 효율을 향상시킬 수 있도록 한 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 플라즈마 발생 효율 상승에 관하여 전계 방향에 따른 입자의 진행 방향을 제어하여 입자손실을 줄이고 플라즈마 발생 효율이 낮은 문제를 해결할 수 있도록 도파관 형태의 안테나의 중앙 양쪽 부분이 절단되어 있는 형태로 제작되어 전계가 안테나의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝 방향으로 형성되도록 하는 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로웨이브 플라즈마 발생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 마이크로웨이브파를 진행시키는 도파관부와 안테나부를 연결시키는 컨버터부의 길이를 진행파의 반 파장 크기를 갖도록 설계하여 플라즈마 발생의 효율성을 높인 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치는 해당 주파수 영역의 전기 신호를 발생시키는 마그네트론부;상기 마그네트론부에서 발생된 전기 신호가 웨이브의 형태로 진행되는 도파관부;상기 도파관부를 통해 이동된 전기 신호를 받아 플라즈마발생부로 에너지를 전달하고, 도파관 형태를 갖고 중앙 양쪽 부분의 서로 대응하는 영역이 절단되는 부분에 제 1 전계방향제어영역 및 제 2 전계방향제어영역이 형성되어 플라즈마 발생시의 전계 방향을 제어하는 안테나부;상기 안테나부를 구비하여 플라즈마 발생 영역을 내부에 갖는 진공 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 도파관부와 안테나부를 연결시키는 컨버터부를 더 포함하고, 컨버터부의 길이는 도파관부에서 진행되는 진행파의 반 파장 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 안테나부는, 도파관 형태를 갖고 중앙 양쪽 부분의 서로 대응하는 영역이 절단되어 서로 대응하는 제 1 안테나부와 제 2 안테나부를 갖고, 제 1 안테나부와 제 2 안테나부 사이의 일측 절단 영역에 제 1 전계방향제어영역이 형성되고, 제 1 안테나부와 제 2 안테나부 사이의 타측 절단 영역에 제 2 전계방향제어영역이 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제1,2 전계방향제어영역은 도파관부에서의 웨이브 형태의 전기신호의 진행방향인 x축을 기준으로, y축 방향에서 서로 대응하는 영역에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제1,2 전계방향제어영역은 도파관부에서의 웨이브 형태의 전기신호의 진행방향인 x축을 기준으로, z축 방향에서 서로 대응하는 영역에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 전계방향제어영역 및 제 2 전계방향제어영역이 형성되는 안테나부의 절단되는 부분의 크기를 조절하여 플라즈마로의 에너지 전달 크기 조절을 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 도파관 형태의 안테나에 전계 방향 제어 영역을 구성하여 플라즈마 발생 효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 도파관 형태의 안테나의 중앙 양쪽 부분이 절단되어 있는 형태로 제작되어 전계가 안테나의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝 방향으로 형성되도록 제어하는 것이 가능하다.
셋째, 마이크로웨이브파를 진행시키는 도파관부와 안테나부를 연결시키는 컨버터부의 길이를 진행파의 반 파장 크기를 갖도록 설계하여 플라즈마 발생의 효율성을 높인다.
넷째, 안테나가 제1,2 전계방향 제어영역을 구비하여 플라즈마증착 효율이 상승하고, 플라즈마에칭 공정 시에도 높은 전자 밀도를 갖는 공정이 가능하게 되어 높은 효율성을 가지는 플라즈마에칭 공정이 가능하게 된다.
다섯째, 도파관 형태의 안테나의 중앙 양쪽 부분 절단 부의 크기를 조절하여 플라즈마로의 에너지 전달 크기 조절이 가능하게 되어 플라즈마 공정 제어가 가능하게 된다.
도 1은 종래 기술의 TEM 모드의 플라즈마 발생 장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 구성도
도 3a와 도 3b는 종래 기술의 플라즈마 발생 장치의 웨이브 진행 형태 및 전계 방향을 나타낸 구성도
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 웨이브 진행 형태 및 전계 방향을 나타낸 구성도
도 5는 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 전자 밀도 시뮬레이션 결과를 나타낸 구성도
도 6은 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 전계를 나타낸 구성도
도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 안테나 구조에 따른 전계 방향을 나타낸 구성도
이하, 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 구성도이다.
본 발명은 도파관 형태의 안테나에 전계 방향 제어 영역을 구성하여 플라즈마발생 효율을 향상시킬 수 있도록 한 것으로, 도파관 형태의 안테나의 중앙 양쪽 부분이 절단되어 있는 형태로 제작되어 전계가 안테나의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝 방향으로 형성되도록 제어하는 것이 가능하도록 한 것이다.
이를 위한 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치는 도파관 형태의 안테나가 중앙 양쪽 부분의 서로 대응하는 영역이 절단되어 있는 형태로 제작되어 제 1 전계방향제어영역 및 제 2 전계방향제어영역을 포함한다.
여기서, 제 1 안테나부와 제 2 안테나부의 사이 영역에 제 1 전계방향제어영역 및 제 2 전계방향제어영역이 위치하고, 상기 제1,2 전계방향제어영역은 도파관부에서의 웨이브 형태의 전기신호의 진행방향인 x축을 기준으로, y축 방향에서 서로 대응하는 영역에 각각 형성되거나, z축 방향에서 서로 대응하는 영역에 각각 형성되는 것이다.
본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치는 도 2에서와 같이, 해당 주파수 영역의 전기 신호를 발생시키는 마그네트론부(30)와, 마그네트론부(30)에서 발생된 전기 신호가 웨이브의 형태로 진행되는 도파관부(31)와, 도파관부(31)와 안테나부(33)를 연결시키는 컨버터부(32)와, 도파관부(31)를 통해 이동된 전기 신호를 받아 플라즈마발생부(35)로 에너지를 전달하고, 도파관 형태를 갖고 중앙 양쪽 부분의 서로 대응하는 영역이 절단되는 부분에 제 1 전계방향제어영역 및 제 2 전계방향제어영역이 형성되어 플라즈마 발생시의 전계 방향을 제어하는 안테나부(33)와, 안테나부(33)가 내부에 구비되고 플라즈마발생부(35)에서 플라즈마가 발생되어 증착 및 에칭 공정에 사용되는 진공 챔버(34)를 포함한다.
여기서, 마이크로웨이브파를 진행시키는 도파관부(31)와 안테나부(33)를 연결시키는 컨버터부(32)의 길이를 진행파의 반 파장 크기를 갖도록 설계하여 플라즈마 발생의 효율성을 높인다.
그리고 상기 제 1 전계방향제어영역 및 제 2 전계방향제어영역이 형성되는 안테나부(33)의 절단되는 부분의 크기를 조절하여 플라즈마로의 에너지 전달 크기 조절을 하여 플라즈마 공정 제어가 가능하도록 한다.
그리고 상기 안테나부(33)는 도파관 형태를 갖고 중앙 양쪽 부분의 서로 대응하는 영역이 절단되어 서로 대응하는 제 1 안테나부(33a)와 제 2 안테나부(33b)를 갖고, 제 1 안테나부(33a)와 제 2 안테나부(33b) 사이의 일측 절단 영역에 제 1 전계방향제어영역(33d)이 형성되고, 제 1 안테나부(33a)와 제 2 안테나부(33b) 사이의 타측 절단 영역에 제 2 전계방향제어영역(33c)이 형성되는 구조이다.
이와 같은 구조를 갖는 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치는 마그네트론부(30)를 통해 발생된 고주파 웨이브가 도파관부(31)를 통하여 진행된다.
종래의 기술로 예시된 동축TEM 모드에서는 도파관에서 로드(rod) 타입의 안테나로 진행하던 것과는 다르게 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로웨이브 플라즈마 발생 장치에서는 도파관부(31)에서 플라즈마발생부(35)로 바로 웨이브가 진행하게 된다.
이때, 안테나부(33)는 도파관과 비슷한 형태로 제작되며 컨버터부(32)를 통하여 내부에 안테나부(33)가 위치하는 진공챔버(34)내로 진행하게 된다.
이 과정에서 안테나부(33)가 도파관 형태를 갖고 중앙 양쪽 부분의 서로 대응하는 영역이 절단되어 서로 대응하는 제 1 안테나부(33a)와 제 2 안테나부(33b)를 갖고, 제 1 안테나부(33a)와 제 2 안테나부(33b) 사이의 일측 절단 영역에 제 1 전계방향제어영역(33d)이 형성되고, 제 1 안테나부(33a)와 제 2 안테나부(33b) 사이의 타측 절단 영역에 제 2 전계방향제어영역(33c)이 형성되는 구조이기 때문에, 이로 인하여 전계가 동축 전극 TEM 모드 일 때 방사형으로 진행되는 것과는 다르게 안테나의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝 방향으로 형성되게 된다.
도 3a와 도 3b는 종래 기술의 플라즈마 발생 장치의 전계 진행 형태 및 전계 방향을 나타낸 구성도이고, 도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 웨이브 진행 형태 및 전계 방향을 나타낸 구성도이다.
도 3b에서와 같이 방사형 전계 방향과는 달리 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치는 전계 방향이 도 4b에서와 같다.
전계 방향의 변화로 인하여 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치에서의 플라즈마 생성 효율이 상승하게 되고, 이에 따라플라즈마증착 효율이 상승하며, 플라즈마에칭 공정 시에도 높은 전자를 갖는 공정이 가능하게 되어 높은 효율성을 가지는 플라즈마에칭 공정이 가능하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 전자 밀도 시뮬레이션 결과를 나타낸 구성도이다.
도 5에서와 같이, 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치는 높은 전자 밀도를 가지므로 증착 및 에칭 공정에서 높은 효율을 지니며, 안테나를 통한플라즈마로의 파워 전달 효율이 좋아짐을 알 수 있다.
본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나는 원형 혹은 사각형과 같이 다양한 타입으로 제작될 수 있다.
또한, 도파관의 크기와 마이크로웨이브 모드 특성에 따라 다양한 형태로의 컨버터 설계가 가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 전계를 나타낸 구성도이다.
본 발명의 안테나는 도파관과 유사한 형태이지만, 도파관 형태의 안테나가 중앙 양쪽 부분의 서로 대응하는 영역이 절단되어 있는 형태로 제작되어 제 1 전계방향제어영역 및 제 2 전계방향제어영역을 구조이다.
이와 같이 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치는 다양한 형태로의 안테나 및 컨버터 제작이 용이하다.
도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치의 전계 방향 및 안테나 구조를 나타낸 구성도이다.
본 발명에 따른 안테나는 일 실시 예로 도 7a에서와 같이, 도파관 형태를 갖고 중앙 양쪽 부분의 서로 대응하는 영역이 절단되어 서로 대응하는 제 1 안테나부(91a)와 제 2 안테나부(91b)를 갖고, 제 1 안테나부(91a)와 제 2 안테나부(91b) 사이의 일측 절단 영역에 제 1 전계방향제어영역(91d)이 형성되고, 제 1 안테나부(91a)와 제 2 안테나부(91b) 사이의 타측 절단 영역에 제 2 전계방향제어영역(91c)이 형성되는 구조이고, 제1,2 전계방향제어영역(91d)(91c)은 도파관부(31)에서의 웨이브 형태의 전기신호의 진행방향인 x축을 기준으로, y축 방향에서 서로 대응하는 영역에 각각 형성되는 것이다.
본 발명에 따른 안테나는 다른 실시 예로 도 7b에서와 같이, 도파관 형태를 갖고 중앙 양쪽 부분의 서로 대응하는 영역이 절단되어 서로 대응하는 제 1 안테나부(92a)와 제 2 안테나부(92b)를 갖고, 제 1 안테나부(92a)와 제 2 안테나부(92b) 사이의 일측 절단 영역에 제 1 전계방향제어영역(92c)이 형성되고, 제 1 안테나부(92a)와 제 2 안테나부(92b) 사이의 타측 절단 영역에 제 2 전계방향제어영역(91d)이 형성되는 구조이고, 제1,2 전계방향제어영역(92c)(92d)은 도파관부(31)에서의 웨이브 형태의 전기신호의 진행방향인 x축을 기준으로, z축 방향에서 서로 대응하는 영역에 각각 형성되는 것이다.
도파관 형태의 안테나 사이에 유전율이 높은 유전체를 두면 웨이브 침투가 보다 쉬워지기 때문에 장비의 효율을 상승시킬 수 있다.
본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치는 CCP 장비 및 ICP 장비의 단점을 모두 해결하여 증착과 에칭 모든 공정에서 높은 효율을 갖는다.
특히, 기존의 동축전극형 TEM 모드를 이용한 마이크로웨이브 발생 장비의 단점을 해결하여 보다 뛰어난 파워 전달 효과를갖는다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치는 안테나가 제1,2 전계방향제어영역을 구비하여 플라즈마증착 공정 시에 보다 많은 화학종이 발생하게 되어 플라즈마증착 효율이 상승하고, 플라즈마에칭 공정 시에도 높은 전자 밀도를 갖는 공정이 가능하게 되어 높은 효율성을 가지는 플라즈마에칭 공정이 가능하도록 한 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
30. 마그네트론부 31. 도파관부
32. 컨버터부 33. 안테나부
34. 진공 챔버 35. 플라즈마 발생부

Claims (6)

  1. 해당 주파수 영역의 전기 신호를 발생시키는 마그네트론부;
    상기 마그네트론부에서 발생된 전기 신호가 웨이브의 형태로 진행되는 도파관부;
    상기 도파관부를 통해 이동된 전기 신호를 받아 플라즈마발생부로 에너지를 전달하고, 도파관 형태를 갖고 도파관부에서의 웨이브 형태의 전기신호의 진행방향인 x축을 기준으로, y축 방향 또는 z축 방향에서 서로 대응하는 영역이 절단되는 부분에 제 1 전계방향제어영역 및 제 2 전계방향제어영역이 형성되어 플라즈마 발생시의 전계 방향을 제어하는 안테나부;
    상기 안테나부를 구비하여 플라즈마 발생 영역을 내부에 갖는 진공 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도파관부와 안테나부를 연결시키는 컨버터부를 더 포함하고,
    컨버터부의 길이는 도파관부에서 진행되는 진행파의 반 파장 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나부는,
    도파관 형태를 갖고 도파관부에서의 웨이브 형태의 전기신호의 진행방향인 x축을 기준으로, y축 방향 또는 z축 방향에서 서로 대응하는 영역이 절단되어 서로 대응하는 제 1 안테나부와 제 2 안테나부를 갖고,
    제 1 안테나부와 제 2 안테나부 사이의 일측 절단 영역에 제 1 전계방향제어영역이 형성되고,
    제 1 안테나부와 제 2 안테나부 사이의 타측 절단 영역에 제 2 전계방향제어영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전계방향제어영역 및 제 2 전계방향제어영역이 형성되는 안테나부의 절단되는 부분의 크기를 조절하여 플라즈마로의 에너지 전달 크기 조절을 하는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6010406B2 (ja) * 2012-01-27 2016-10-19 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波放射機構、マイクロ波プラズマ源および表面波プラズマ処理装置
JP6144902B2 (ja) 2012-12-10 2017-06-07 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波放射アンテナ、マイクロ波プラズマ源およびプラズマ処理装置
KR101467093B1 (ko) 2013-04-18 2014-12-01 성균관대학교산학협력단 플라즈마의 밀도를 조절할 수 있는 내부 삽입형 선형 안테나, 안테나 조립체 및 이를 이용한 플라즈마 장치
CN105491780B (zh) 2014-10-01 2018-03-30 日新电机株式会社 等离子体产生用的天线及具备该天线的等离子体处理装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5762708B2 (ja) 2010-09-16 2015-08-12 国立大学法人名古屋大学 プラズマ生成装置、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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