KR20070065684A - Antenna for generating plasma and manufacturing method of the same, plasma processing apparatus of the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 및 도 1b는 일반적인 나선형 안테나를 사용하는 플라즈마 처리장치를 나타낸 도면이다.1A and 1B are diagrams illustrating a plasma processing apparatus using a general spiral antenna.
도 2a 및 도 2b는 일반적인 원통형 및 반구형 안테나를 사용하는 플라즈마 처리장치를 나타낸 도면이다.2A and 2B are diagrams illustrating a plasma processing apparatus using general cylindrical and hemispherical antennas.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating an antenna according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 안테나를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating an antenna according to a second embodiment of the present invention.
도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나를 이용한 플라즈마 처리장치를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus using an antenna according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 안테나를 이용한 플라즈마 처리장치를 나타낸 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus using an antenna according to a second embodiment of the present invention shown in FIG.
<도면의 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>
100, 200, 200b, 300, 400: 플라즈마 처리장치100, 200, 200b, 300, 400: plasma processing apparatus
110, 310, 410: 절연체 윈도우110, 310, 410: insulator window
120: 나선형 안테나 220: 유도 코일120: spiral antenna 220: induction coil
130, 230, 330, 430: 전원 공급부 220b: 반구형 코일130, 230, 330, 430:
320: 캡 형 안테나 420: 화산형 안테나320: cap antenna 420: volcanic antenna
본 발명은 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판 및 솔레노이드 조합형으로 안테나를 구성하여, 플라즈마 생성 공간 내 플라즈마 밀도의 균일성을 확보할 수 있는 플라즈마 발생용 안테나 및 그 제조방법, 이용한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna, and more particularly, to an antenna for generating a plasma, a method of manufacturing the same, and a plasma processing apparatus using the antenna in a flat plate and solenoid combination type to ensure uniformity of plasma density in a plasma generation space. It is about.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 나선형 안테나를 사용하는 플라즈마 처리장치의 단면도와 평면도이다.1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view of a plasma processing apparatus using a general spiral antenna.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 처리장치(100)는 하부에 배기구(미도시)가 형성되고 내부 환경을 진공상태로 유지하는 챔버(140; chamber)와, 상기 챔버의 상부에 위치하며 플라즈마 형성을 위한 나선형 안테나(120) 및 절연체 윈도우(110)와, 상기 안테나(120)에 RF 전원을 인가하는 전원 공급부(130)를 구비한다.As shown in FIGS. 1A and 1B, the
또한, 상기 챔버(140)의 내부에는 처리 대상인 기판(153)을 지지함과 동시에 상기 기판에 소정의 열원을 제공하는 히터(151)와, 상기 히터(151)를 지지하며 상하 이동시키는 지지대(152)를 구비한다.In addition, a
또한, 챔버의 일측에는 플라즈마 생성을 위한 소스 가스가 유입되는 가스 공 급구(미도시)를 구비한다.In addition, one side of the chamber is provided with a gas supply port (not shown) through which the source gas for plasma generation is introduced.
이와 같이 구성된 플라즈마 처리장치(100)에서의 플라즈마 생성과정을 살펴보면 다음과 같다. 즉, 절연체 윈도우(110) 상에 형성된 나선형 안테나(120)에 RF 전원을 인가하면, RF 전류에 의해 자기장이 형성되고, 상기 자기장에 의해서 챔버(140) 내에는 전기장이 형성된다. 이때, 이 전기장에 의해 챔버(140) 내의 전자들이 가속되어 플라즈마를 생성하게 된다.Looking at the plasma generation process in the
도 2a 및 도 2b는 일반적인 원통형(솔레노이드형) 및 반구형 안테나를 사용하는 플라즈마 처리장치를 나타낸 도면이다.2A and 2B illustrate a plasma processing apparatus using general cylindrical (solenoid) and hemispherical antennas.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드형 안테나를 사용하는 플라즈마 처리장치(200)는, 챔버(240) 벽을 둘러싸면서 유도 코일(induction coil)(220)이 감겨져 있는데, 상기 유도코일은 챔버 내부 공간에서 기판(253)을 지지하는 지지 전극(244)과 마주보는 대향 전극(243) 사이에 형성되는 전기장과 교차하도록 감겨져 있다.As shown in FIG. 2A, in the
또한, 상기 유도코일(220)은 외부 RF 전원 공급부(230)와 연결되고, 상기 코일을 구성하는 중공 튜브(221)를 통해 냉매가 공급되어 가열된 상기 코일(220)을 냉각시킨다.In addition, the
미 설명부호 242는 소스 가스 유입구, 241은 배기구, 251은 히터를 각각 나타낸다.
도 2b는 상기 원통형 안테나의 변형으로 반구형 안테나를 사용하는 플라즈마 처리장치(200b)를 나타낸 것으로서, 상기 반구형 코일(220b)은 수십개의 권선이 감 겨져 있으며, 그 첫째 권선은 기판(253b)과 대략 동일 평면상에 있다.2B shows a
또한, 반구형 코일(220b)은 스테인레스 강의 챔버 상판(210b) 또는 용기(242b)에 수용된 진공 챔버(240b) 상에 배치된다.In addition, the
또한, 용기(242b)는 반원형의 형상을 갖고, 반구형 코일(220b)을 커버하는 하우징(243b)이 챔버 상판(210b)에 결합되는 형태이다.In addition, the
이와 같이, 기존에는 ICP(Inductive Coupled Plasma) 안테나를 구성할 경우 나선형(도 1a 및 도 1b) 또는 솔레노이드형(도 2a)으로 구성하거나 솔레노이드의 변형인 반구형으로 구성하였다.As such, when the ICP (Inductive Coupled Plasma) antenna is conventionally configured as a spiral (FIGS. 1A and 1B) or a solenoid type (FIG. 2A), or a hemispherical shape that is a deformation of the solenoid.
그러나, 도 1과 같이 나선형 안테나의 경우에는 중앙에 코일 턴수와 반경 밀도가 밀집되므로, 중앙에서의 전기장의 세기가 외곽 코일에 걸리는 전기장의 세기보다 강하게 걸리게 되었다.However, in the case of the spiral antenna as shown in FIG. 1, since the number of coil turns and the radial density are concentrated in the center, the strength of the electric field in the center is stronger than that of the outer coil.
따라서, 코일의 중앙에 플라즈마가 밀집되게 되고, 고주파도 집중되어 플라즈마 밀도의 불균일성이 발생하는 문제점이 있었다.Therefore, there is a problem that plasma is concentrated in the center of the coil, and high frequency is also concentrated, resulting in non-uniformity of plasma density.
또한, 솔레노이드형 또는 반구형의 경우에도 좁은 구역에 대해서는 플라즈마 밀도와 균일성을 확보할 수 있지만, 대면적으로 확장시에는 플라즈마 밀도와 균일성을 확보하는데 어려움이 있다. In addition, even in the case of the solenoid type or hemispherical shape, although the plasma density and uniformity can be secured for a narrow area, it is difficult to secure the plasma density and uniformity when expanded in large areas.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 평판 및 솔레노이드 조합형으로 안테나를 구성하여, 플라즈마 생성 공간 내 플라즈마 밀도의 균일성을 확보할 수 있는 플라즈마 발생용 안테나 및 그 제조방법을 제공하 는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above problems, to provide an antenna for a plasma generation and a method for manufacturing the antenna that can ensure the uniformity of the plasma density in the plasma generation space by configuring the antenna in a flat plate and solenoid combination type The purpose is to.
또한, 하부쪽으로 갈수록 폭이 넓어지며 완만한 경사를 이루는 화산형으로 안테나를 구성하여, 상기 완만한 경사면을 따라 발생된 플라즈마가 확산되어 플라즈마 생성공간 내에서 플라즈마 밀도를 균일하게 유지할 수 있는 플라즈마 발생용 안테나 및 그 제조방법을 제공한다.In addition, the width of the wider toward the lower side is composed of an antenna of a volcano form a gentle slope, the plasma generated along the gentle slope is diffused for plasma generation that can maintain a uniform plasma density in the plasma generation space An antenna and a method of manufacturing the same are provided.
또한, 상기 플라즈마 발생용 안테나를 이용하여 플라즈마 밀도의 균일성을 확보하여 세정, 증착, 에칭 등의 표면 처리 효과를 극대화시킬 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a plasma processing apparatus capable of maximizing surface treatment effects such as cleaning, deposition, and etching by securing uniformity of plasma density using the plasma generating antenna.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면, 중앙부가 원통형이고 외곽부가 평판형으로 전체 단면이 캡 형태인 절연체 윈도우와, 상기 절연체 윈도우 상에 안착되며 상기 중앙부에는 솔레노이드형 안테나가 배치되고 상기 외곽부에는 평판형 안테나가 배치되는 캡 형 안테나를 포함하는 플라즈마 발생용 안테나를 제공한다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, the insulator window having a central portion is cylindrical and the outer portion is a flat plate-like cap-shaped cross section, and is mounted on the insulator window, and the solenoid antenna is provided at the center portion. Provided is an antenna for generating a plasma comprising a cap-type antenna disposed in the outer portion is arranged a flat antenna.
또한, 상기 절연체 윈도우의 중앙부에 가스 유입구를 형성한 것을 특징으로 한다.In addition, a gas inlet is formed in the center of the insulator window.
또한, 상기 캡 형 안테나에는 적어도 하나의 정합회로가 연결되고, 상기 정합회로가 1개로 구성될 경우에는 상기 솔레노이드의 직경 또는 코일의 턴수를 제어하여 발생되는 플라즈마 밀도를 조절하고, 상기 정합회로가 복수로 구성될 경우에는 적어도 하나의 상기 솔레노이드형 안테나의 파워와 상기 평판형 안테나의 파워 를 개별적으로 제어하여 발생되는 플라즈마 밀도를 조절하는 것을 특징으로 한다.In addition, at least one matching circuit is connected to the cap antenna, and when the matching circuit is configured as one, the plasma density generated by controlling the diameter of the solenoid or the number of turns of the coil is adjusted, and the matching circuit includes a plurality of matching circuits. If the configuration is characterized in that the plasma density generated by controlling the power of the at least one solenoid antenna and the power of the flat antenna individually.
다른 바람직한 실시예는, 측면을 따라 완만한 경사를 가지며 전체적으로 단면이 화산 형태를 갖는 절연체 윈도우와, 상기 절연체 윈도우를 코일로 감싸는 솔레노이드형 안테나가 배치되는 화산형 안테나를 포함하는 플라즈마 발생용 안테나를 제공한다.In another preferred embodiment, there is provided an antenna for plasma generation comprising an insulator window having a gentle slope along its side and having a volcanic cross section in its entirety, and a volcano antenna having a solenoid antenna surrounding the insulator window with a coil. do.
또한, 상기 절연체 윈도우의 중앙부에 가스 유입구를 형성한 것을 특징으로 한다.In addition, a gas inlet is formed in the center of the insulator window.
또한, 상기 화산형 안테나에는 적어도 하나의 정합회로가 연결되고, 상기 정합회로가 1개로 구성될 경우에는 상기 솔레노이드의 직경 또는 코일의 턴수를 제어하여 발생되는 플라즈마 밀도를 조절하고, 상기 정합회로가 복수로 구성될 경우에는 적어도 하나의 상부측 솔레노이드형 안테나의 파워와 하부측 솔레노이드 안테나의 파워를 개별적으로 제어하여 발생되는 플라즈마 밀도를 조절하는 것을 특징으로 한다.In addition, at least one matching circuit is connected to the volcanic antenna, and when the matching circuit is configured as one, the plasma density generated by controlling the diameter of the solenoid or the number of turns of the coil is adjusted, and the matching circuit includes a plurality of matching circuits. If the configuration is characterized in that the plasma density generated by controlling the power of the at least one solenoid antenna and the power of the lower solenoid antenna separately.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 중앙부가 원통형이고 외곽부가 평판형으로 전체 단면이 캡 형태의 절연체 윈도우를 형성하는 단계와, 상기 중앙부는 솔레노이드형 코일을 감아 솔레노이드형 안테나를 형성하고, 상기 외곽부는 평판형 코일을 감아 평판형 안테나를 형성하는 단계를 포함하는 플라즈마 발생용 안테나의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the invention, the center portion is cylindrical and the outer portion is a flat plate-shaped insulator window of the entire cross-sectional shape, the center portion of the solenoid coil wound to form a solenoid antenna, the outer portion is a flat plate It provides a method of manufacturing an antenna for plasma generation comprising the step of winding a coil to form a flat antenna.
다른 바람직한 실시예는, 측면을 따라 완만한 경사를 가지며 전체적으로 단면이 화산 형태를 갖는 절연체 윈도우를 형성하는 단계와, 상기 절연체 윈도우를 코일로 감싸는 솔레노이드형 안테나를 형성하는 단계를 포함하는 플라즈마 발생용 안테나의 제조방법을 제공한다.Another preferred embodiment includes a step of forming an insulator window having a gentle slope along the side and having an overall volcano shape, and forming a solenoid antenna surrounding the insulator window with a coil. It provides a method of manufacturing.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는, 플라즈마 생성 공간과, 상기 플라즈마 생성 공간상에 형성된 중앙부가 원통형이고 외곽부가 평판형으로 전체 단면이 캡 형태인 절연체 윈도우와, 상기 절연체 윈도우 상에 안착되며 상기 중앙부에는 솔레노이드형 안테나가 배치되고 상기 외곽부에는 평판형 안테나가 배치되는 캡 형 안테나를 포함하고; 상기 안테나에 고주파 전원을 인가하여 순차적으로 자기장 및 전기장에 의해 상기 플라즈마 생성 공간 내의 전자들이 가속되어 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 한다.The plasma processing apparatus according to the present invention includes a plasma generating space, an insulator window having a central portion formed on the plasma generating space, a cylindrical shape, and an outer portion having a flat plate shape, and having a cap shape in its entire cross section. A solenoid antenna is disposed and the outer portion includes a cap antenna having a flat antenna; The high frequency power is applied to the antenna to sequentially generate electrons in the plasma generating space by a magnetic field and an electric field to generate plasma.
다른 바람직한 실시예는, 플라즈마 생성 공간과, 측면을 따라 완만한 경사를 가지며 전체적으로 단면이 화산 형태를 갖는 절연체 윈도우와, 상기 절연체 윈도우를 코일로 감싸는 솔레노이드형 안테나가 배치되는 화산형 안테나를 포함하고; 상기 안테나에 고주파 전원을 인가하여 순차적으로 자기장 및 전기장에 의해 상기 플라즈마 생성 공간 내의 전자들이 가속되어 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 한다.Another preferred embodiment includes an insulator window having a plasma generating space, an insulator window having a gentle inclination along the side and having an overall volcano shape, and a solenoid antenna surrounding the insulator window with a coil; The high frequency power is applied to the antenna to sequentially generate electrons in the plasma generating space by a magnetic field and an electric field to generate plasma.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, regardless of the reference numerals. Duplicate explanations will be omitted.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating an antenna according to a first embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나는, 중앙부(314)가 원통형이고 외곽부(316)가 평판형으로 전체적으로 단면이 캡(cap) 형인 절연체 윈도우(310)와, 상기 절연체 윈도우 상에 안착되며 상기 중앙부에는 솔레노이드형 안테나(321)가 배치되고 상기 외곽부에는 평판형 안테나(322)가 배치되는 캡 형 안테나(320)를 구비한다.As shown in FIG. 3, the antenna according to the first embodiment of the present invention includes an
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나의 형태는 중앙(상부)에 솔레노이드형 안테나와 외곽(하부)에 평판형 안테나를 복수로 배치한 캡 형 구조이다.That is, the shape of the antenna according to the first embodiment of the present invention is a cap-shaped structure in which a plurality of solenoid antennas in the center (upper) and a flat antenna are arranged in the outer (lower).
먼저, 전체 단면이 캡 형태의 절연체 윈도우(310)를 형성한 후, 상기 원통형의 중앙부(312)를 따라 솔레노이드형 코일을 감고, 상기 평판형의 외곽부(316)에는 나선형 또는 루프형의 평판형 코일을 감아, 복수의 솔레노이드형 안테나(321) 및 평판형 안테나(322)를 형성한다.First, the entire cross section forms the
또한, 상기 캡 형 안테나(320)에는 정합회로(IMB: Inductance Matching Box)(332)를 통해 RF 전원을 인가하는 전원공급부(330)가 연결된다. 이때, 솔레노이드형 안테나(321) 및 평판형 안테나(322) 중 어느 하나에 RF 전원이 연결되고 다른 하나는 접지시킨다.In addition, the
또한, 상기 챔버(340)에서 생성되는 플라즈마 밀도를 조절하는 정합회로(332)는 단일(도 3 참조) 또는 복수로 구성될 수 있다. 이때, 1개로 구성할 경우에는 솔레노이드 및 평판형 안테나(321)(322) 양측에 공통으로 상기 정합회로가 연결되고, 솔레노이드의 직경 또는 코일의 턴수를 제어하여 발생되는 플라즈마 밀도를 조절한다. 또한, 복수로 구성할 경우에는 솔레노이드형 안테나(321)와 평판형 안테나(322)에 각각 개별적으로 정합회로(332)가 연결되고, 상기 솔레노이드형 안테나의 파워와 상기 평판형 안테나의 파워를 개별적으로 제어하여 발생되는 플라즈마 밀도의 균일성을 확보한다.In addition, the
또한, 상기 캡 형 절연체 윈도우(310)의 중앙에 가스 유입구(315)를 형성하여 유입된 가스가 챔버(340) 내에서 중앙 집중형 유로(flow)를 형성하게 한다.In addition, a
여기서, 캡 형 안테나(320)에 RF 전원을 인가하면 RF 전류에 의해 자기장이 형성되는데, RF 자기장에 의해서 챔버(340) 내에는 RF 전기장이 형성된다. 이 전기장에 의해 챔버(340) 내의 전자들이 가속되어 플라즈마를 생성하게 된다. 이때, 생성된 플라즈마가 챔버(340) 내의 기판에 분사되어 처리공정을 행하게 된다.Here, when RF power is applied to the
또한, 캡 형 안테나(320)에 의한 플라즈마 생성 과정을 보다 자세히 살펴보면, 상기 가스 유입구(315)를 통해 유입된 가스는 솔레노이드형 안테나(321)에 의해 1차적으로 플라즈마를 발생시킨다. 이후, 1차적으로 발생된 플라즈마는 챔버(340) 내의 넓은 구간으로 확산되고, 외곽에 배치된 평판형 안테나(322)를 통해 상대적으로 플라즈마의 세기가 약한 챔버(340)의 양측면에 플라즈마를 2차적으로 발생시켜 전체적으로 발생되는 플라즈마의 밀도를 균일하게 한다.In addition, looking at the plasma generation process by the cap-
또한, 1차적으로 발생된 플라즈마의 밀도는 솔레노이드 반경과 코일 회수에 의해 결정되며, 2차적으로 발생된 플라즈마는 평판형 안테나(322)의 코일 반경과 회수로 결정된다.In addition, the density of the first generated plasma is determined by the solenoid radius and the number of coils, and the second generated plasma is determined by the coil radius and the number of times of the
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 안테나를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating an antenna according to a second embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 안테나는, 측면을 따 라 완만한 경사를 가지며 전체적으로 단면이 화산 형태를 갖는 절연체 윈도우(410)와, 상기 절연체 윈도우를 코일로 감싸는 솔레노이드형 안테나가 배치되는 화산형 안테나(420)를 구비한다.As shown in FIG. 4, the antenna according to the second embodiment of the present invention includes an
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나는 상부에서 하부쪽으로 갈수록 완만한 경사를 가지며 상기 하부측의 폭이 넓어지는 솔레노이드형 안테나를 구비한 형태이다.That is, the antenna according to the first embodiment of the present invention has a shape having a gentle inclination from the upper side to the lower side and having a solenoid type antenna having a wider width at the lower side.
먼저, 단면이 화산 형태를 갖는 절연체 윈도우(410)를 형성한 후, 상기 절연체 윈도우를 코일로 감싸 하부쪽으로 갈수록 솔레노이드의 반경이 넓어지는 화산형 안테나(420)를 형성한다.First, after forming an
상기 화산형 안테나(420)에는 정합회로(IMB)(432)를 통해 RF 전원을 인가하는 전원공급부(430)가 연결된다. 이때, 상기 화산형 안테나(420)의 일측은 RF 전원이 연결되고 타측은 접지시킨다.The
또한, 상기 화산형 절연체 윈도우(410)의 중앙에 가스 유입구(415)를 형성하여 유입된 가스가 챔버(440) 내에서 중앙 집중형 유로(flow)를 형성하게 한다.In addition, a
또한, 상기 가스 유입구(415)를 통해 유입된 가스는 화산형 안테나(420)에 의해 플라즈마를 발생시키는데, 상기 안테나의 구조가 하부쪽으로 갈수록 폭이 넓어지며 완만한 경사를 이루는 화산형이므로, 상기 완만한 경사면을 따라 발생된 플라즈마가 확산되므로 챔버 내에서 플라즈마 밀도를 균일하게 유지할 수 있다.In addition, the gas introduced through the
또한, 상기 챔버(440)에서 생성되는 플라즈마 밀도를 조절하는 정합회로(432)는 단일 또는 복수로 구성될 수 있다. 이때, 1개로 구성할 경우에는 솔레노 이드의 직경 또는 코일의 턴수를 제어하여 발생되는 플라즈마 밀도를 조절한다. 또한, 복수로 구성할 경우에는 상부 또는 경사가 완만한 하부측 솔레노이드형 안테나가 각각 개별적으로 정합회로(432)에 연결되고, 상기 상부측 솔레노이드형 안테나의 파워와 상기 하부측 솔레노이드 안테나의 파워를 개별적으로 조절하여 발생되는 플라즈마 밀도의 균일성을 확보할 수 있다.In addition, the
도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나를 이용한 플라즈마 처리장치(300)를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the
도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 처리장치(300)는, 캡 형 안테나(320)를 이용하여 중성화빔을 생성하는 샤워헤드와, 상기 샤워 헤드의 하부에 형성되어 그 내부 환경을 진공상태로 유지하는 챔버(350)를 구비한다.As shown in FIG. 5, the
상기 샤워 헤드는, 플라즈마 발생부(340)와, 중성화빔 생성부(360)와, 냉각부(370)와, 소스가스 주입부(380)를 구비한다.The shower head includes a
특히, 상기 플라즈마 발생부(340)의 상부에 ICP 방식의 캡 형 안테나(320)를 배치한다. 즉, 중앙에 솔레노이드형 안테나(321)와 외곽에 평판형 안테나(322)를 복수로 배치하여, 상기 솔레노이드형 안테나(321)에 의해 1차적으로 플라즈마를 발생시키고 외곽에 배치된 평판형 안테나(322)를 통해 상대적으로 플라즈마 밀도가 낮은 플라즈마 발생부(340)의 양측면에 플라즈마를 2차적으로 발생시켜 전체적으로 발생되는 플라즈마의 밀도를 균일하게 유지하게 한다.In particular, the cap-shaped
이하에서, 상기 구성요소에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the components will be described.
플라즈마 발생부(340)는, 상기 캡 형 안테나(320)를 통해 ICP 방식에 의해 플라즈마 발생을 유도한다.The
중성화빔 생성부(360)는 플라즈마 발생부로부터 생성된 플라즈마 이온을 반사시켜 중성화빔으로 전환시키는 리플렉터(reflector)(361)와, 상기 리플렉터를 관통하는 복수개의 파이프 형태로 구성하여 상기 전환된 중성화빔이 처리공간(351)으로 이동하게 하는 유도관(362)을 구비한다.The
냉각부(370)는, 냉수 공급부(372)로부터 제공되는 냉수를 리플렉터(361) 및 복수개의 유도관(362) 사이로 유통하여 상기 리플렉터 및 복수개의 유도관을 냉각시킨다.The
소스가스 주입부(380)는 냉각부(370)의 하부에 배치되어, 소스가스를 제공받아 소스가스 공급 루트를 반응가스 공급 루트와 분리한다.The source
챔버(350) 내부에는 상기 샤워헤드에 의해 분사되는 중성화빔 및 상기 중성화빔에 의해 활성화된 소스가스 이온이 분사되는 처리공간(351)과, 상기 처리 공간의 하부에 형성되고 상기 소스가스 이온에 의해 박막이 증착되는 기판(미도시)과, 상기 기판을 지지함과 동시에 상기 기판에 소정의 열원을 제공하는 히터(352)를 구비한다.The
반응가스 공급부(302)는 유량제어기(MFC:Mass Flow Controller) 및 복수의 유입밸브를 통해 반응가스 탱크 등의 가스원으로부터 반응가스 유입구(305)에 공급되는 반응가스의 유량을 조절한다.The reaction
소스가스 공급부(382)의 경우에도 유량제어기(MFC) 및 복수의 유입밸브를 통해 소스가스 탱크 등의 가스원으로부터 소스가스 유입관(381)에 공급되는 소스가스 의 유량을 조절한다.Also in the case of the source
막이 증착되지 않도록 하거나 증착된 막을 제거하는 크리닝 가스(cleaning gas)를 제공하는 반응가스 크리닝 시스템(301)을 반응가스 공급부(302)와 병렬 배치하여 반응가스 유입구(305) 상에 형성한다.A reaction
미설명 부호 343은 진공 펌프로서, 챔버 내부의 분위기를 진공상태로 유지하게 한다.Reference numeral 343 denotes a vacuum pump, which keeps the atmosphere inside the chamber in a vacuum state.
도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 안테나를 이용한 플라즈마 처리장치를 나타낸 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus using an antenna according to a second embodiment of the present invention shown in FIG.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 안테나를 이용한 ㅍ플라즈마 처리장치(400)는 도 5에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나를 이용한 플라즈마 처리장치(300)와 유사한 구성 방식이므로, 그 차이점을 중심으로 설명한다.As shown in FIG. 6, the
본 발명의 제2실시예에 따른 안테나를 이용한 플라즈마 처리장치(400)는 상기 플라즈마 발생부(440)의 상부에 ICP 방식의 화산형 안테나(420)를 배치한다. 즉, 상기 안테나(420)는 하부쪽으로 갈수록 폭이 넓어지며 완만한 경사를 이루는 화산형 형태이므로, 상기 완만한 경사면을 따라 발생된 플라즈마가 확산되므로 플라즈마 발생부(440) 내에서 플라즈마 밀도를 균일하게 유지할 수 있게 한다.In the
이상에서는 본 발명에 따른 플라즈마 발생용 안테나의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 소정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 응용 및 변형실시가 가능한 것은 물론이다.In the above has been shown and described with respect to a preferred embodiment of the antenna for generating plasma according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described predetermined embodiment, the present invention without departing from the gist of the invention claimed in the claims Of course, various applications and modifications can be made by those skilled in the art.
또한, 상기 안테나를 이용한 플라즈마 처리장치는 증착, 식각 등의 다양한 표면처리 장치에 적용될 수 있다.In addition, the plasma processing apparatus using the antenna may be applied to various surface treatment apparatuses such as deposition and etching.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 발생용 안테나는, 캡형 또는 화산형 안테나를 구성하여, 플라즈마 생성공간 내에서 플라즈마 밀도의 균일성을 확보한다.As described above, the plasma generating antenna according to the present invention constitutes a cap-type or volcanic antenna to ensure uniformity of plasma density in the plasma generating space.
즉, 캡 형 안테나의 경우에는 솔레노이드형 안테나에 의해 1차적으로 플라즈마를 발생시키고 외곽에 배치된 평판형 안테나를 통해 상기 플라즈마 생성공간의 양측면에 플라즈마를 2차적으로 발생시켜 전체적으로 발생되는 플라즈마의 밀도를 균일하게 유지하게 한다.That is, in the case of the cap-type antenna, the plasma is primarily generated by the solenoid-type antenna, and the plasma is generated secondarily on both sides of the plasma generating space through the flat-panel antenna disposed at the outer side to reduce the density of the plasma generated as a whole. Keep it even.
또한, 화산형 안테나의 경우에는 완만한 경사면을 따라 발생된 플라즈마가 확산되므로 플라즈마 생성공간 내에서 플라즈마 밀도를 균일하게 유지할 수 있게 한다.In addition, in the case of the volcanic antenna, since the plasma generated along the gentle slope is diffused, the plasma density can be maintained uniformly in the plasma generation space.
또한, 안테나를 구성하는 정합회로를 단일 또는 복수로 구성하여 복수의 솔레노이드형 안테나 또는 평판형 안테나를 개별적으로 조절할 수 있어, 플라즈마 생성공간 내에서 플라즈마 밀도를 균일하게 유지할 수 있게 한다.In addition, a plurality of solenoid type antennas or flat plate type antennas can be individually controlled by configuring a matching circuit constituting an antenna in a single or plural to maintain a uniform plasma density in the plasma generation space.
또한, 중앙에 가스 유입구를 형성하여 측면 유입시보다 중앙 집중형 유로(flow)를 형성하여 플라즈마 밀도의 균일성을 확보할 수 있게 한다.In addition, by forming a gas inlet in the center to form a centralized flow (flow) than when the side inlet to ensure the uniformity of the plasma density.
또한, 상기 플라즈마 발생용 안테나를 이용하여 플라즈마 밀도의 균일성을 확보하여 세정, 증착, 에칭 등의 다양한 플라즈마 표면처리장치에 활용할 수 있게 한다.In addition, by using the plasma generating antenna to ensure the uniformity of the plasma density can be utilized in various plasma surface treatment apparatus, such as cleaning, deposition, etching.
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