KR20120106353A - Plasma processing device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A plasma processing apparatus is provided to uniformly perform plasma processing the entire region of a substrate by discharging plasma to a central region and a peripheral region. CONSTITUTION: A plasma chamber(122) has a plasma discharge space. A center plasma source generates inductively coupled plasma in a central region of the plasma discharge space within the plasma chamber. A peripheral plasma source generates the inductively coupled plasma in a peripheral region of the plasma discharge space within the plasma chamber. A variable mechanism variably controls the center plasma source. The plasma source includes radio frequency antennas(112,123) for generating the inductively coupled plasma inside the plasma chamber. [Reference numerals] (200) Gas supply source

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING DEVICE}PLASMA PROCESSING DEVICE

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이중으로 활성화된 플라즈마 가스를 이용하여 피처리 기판의 균일하게 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus for uniformly treating a substrate to be processed using a dually activated plasma gas.

플라즈마는 같은 수의 양이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 집적 회로 장치, 액정 디스플레이, 태양 전지등과 같은 장치를 제조하기 위한 여러 반도체 제조 공정 예를 들어, 식각(etching), 증착(deposition), 세정(cleaning), 에싱(ashing) 등에 다양하게 사용된다.Plasma is a highly ionized gas containing the same number of positive ions and electrons. Plasma discharges are used for gas excitation to generate active gases containing ions, free radicals, atoms, molecules. Active gases are widely used in various fields and are used in various semiconductor manufacturing processes for manufacturing devices such as integrated circuit devices, liquid crystal displays, solar cells, etc., for example, etching, deposition, cleaning and ashing. It is used in various ways such as ashing.

플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 무선 주파수(radio frequency)를 사용한 용량 결합 플라즈마(capacitive coupled plasma)와 유도 결합 플라즈마(inductive coupled plasma)가 그 대표적인 예이다. 용량 결합 플라즈마 소스는 정확한 용량 결합 조절과 이온 조절 능력이 높아서 타 플라즈마 소스에 비하여 공정 생산력이 높다는 장점을 갖는다. 그러나 대형화되는 피처리 기판을 처리하기 위하여 용량 결합 전극을 대형화하는 경우 전극의 열화에 의해 전극에 변형이 발생되거나 손상될 수 있다. 이러한 경우 전계 강도가 불균일하게 되어 플라즈마 밀도가 불균일하게 될 수 있으며 반응기 내부를 오염시킬 수 있다. 유도 결합 플라즈마 소스의 경우에도 유도 코일 안테나의 면적을 크게 하는 경우 마찬가지로 플라즈마 밀도를 균일하게 얻기가 어렵다. 또한 대형의 피처리 기판을 한번에 고온으로 히팅하는 경우 기판 표면이 뭉치거나 오그라들어 손상이 발생할 수 있고, 불균일한 플라즈마 밀도로 인해 피처리 기판 전면이 균일하게 처리되기 어렵다. There are a number of plasma sources for generating plasma, and the representative examples are capacitive coupled plasma and inductive coupled plasma using radio frequency. Capacitively coupled plasma sources have the advantage of high process productivity compared to other plasma sources due to their high capacity for precise capacitive coupling and ion control. However, when the capacitively coupled electrode is enlarged in order to process an enlarged substrate, the electrode may be deformed or damaged by deterioration of the electrode. In this case, the electric field strength may be uneven, which may result in uneven plasma density and contaminate the inside of the reactor. In the case of an inductively coupled plasma source, it is also difficult to obtain a uniform plasma density when the area of the induction coil antenna is increased. In addition, when heating a large substrate to be treated at a high temperature at a time, the surface of the substrate may be agglomerated or deformed, and damage may occur.

최근 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판이나 유리 기판 또는 플라스틱 기판과 같은 피처리 기판의 대형화 그리고 새로운 처리 대상 물질의 개발되고 있는 등과 같은 여러 요인으로 인하여 더욱 향상된 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 특히, 대면적의 피처리 기판에 대한 우수한 처리 능력을 갖는 향상된 플라즈마 소스 및 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 더욱이 레이저를 이용한 다양한 반도체 제조 장치가 제공되고 있다. 레이저를 이용하는 반도체 제조 공정은 피처리 기판에 대한 증착, 식각, 어닐닝, 세정 등과 같은 다양한 공정에 넓게 적용되고 있다. 이와 같은 레이저를 이용한 반도체 제조 공정의 경우에도 상술한 문제점 및 처리에 많은 비용이 소요될 뿐만아니라 처리 시간도 증가된다.In recent years, the semiconductor manufacturing industry has been further improved due to various factors such as ultra miniaturization of semiconductor devices, the enlargement of silicon wafer substrates or substrates to be processed such as glass or plastic substrates for manufacturing semiconductor circuits, and the development of new materials to be processed. Plasma treatment technology is required. In particular, there is a need for improved plasma sources and plasma processing techniques that have good processing capabilities for large area substrates. Furthermore, various semiconductor manufacturing apparatuses using lasers have been provided. Semiconductor manufacturing processes using lasers have been widely applied to various processes such as deposition, etching, annealing, cleaning, and the like on a substrate to be processed. In the case of a semiconductor manufacturing process using such a laser, not only the above-mentioned problems and processing are expensive but also the processing time is increased.

본 발명의 목적은 중심 영역으로 방전된 플라즈마를 가변적으로 조절하여 피처리 기판의 처리 효율을 증대시키기 위한 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus for increasing the processing efficiency of a substrate by controlling a plasma discharged to a central region variably.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 플라즈마 처리 장치 에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 방전 공간을 갖는 플라즈마 챔버; 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 방전 공간의 중심영역으로 유도 결합된 플라즈마를 생성하는 중심 플라즈마 소스; 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 방전 공간의 주변영역으로 유도 결합된 플라즈마를 생성하는 주변 플라즈마 소스; 및 상기 중심 플라즈마 소스를 가변적으로 조절하기 위한 가변 메커니즘을 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus of the present invention includes a plasma chamber having a plasma discharge space; A central plasma source for generating plasma coupled inductively to a central region of the plasma discharge space in the plasma chamber; A peripheral plasma source for generating a plasma inductively coupled to a peripheral region of the plasma discharge space in the plasma chamber; And a variable mechanism for variably adjusting the central plasma source.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 소스는 전원 공급원으로부터 전력을 제공받아 상기 플라즈마 챔버 내부로 유도 결합된 플라즈마를 생성하기 위한 무선 주파수 안테나를 포함한다.In one embodiment, the plasma source comprises a radio frequency antenna for receiving power from a power source to generate a plasma inductively coupled into the plasma chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 무선 주파수 안테나로부터 발생된 에너지가 상기 플라즈마 챔버 내부로 전달되기 위한 유전체 윈도우를 포함한다.In one embodiment, the energy generated from the radio frequency antenna includes a dielectric window for transferring into the plasma chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버 내부로 자속 출입구가 향하도록 설치되는 마그네틱 코어 커버를 포함한다.In one embodiment, a magnetic core cover is installed to face the magnetic flux entrance and exit into the plasma chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 가변 메커니즘은 상기 무선 주파수 안테나의 높이를 조절하기 위한 승강 메커니즘 또는 상기 무선 주파수 안테나의 간격을 조절하기 위한 간격 조절 메커니즘 또는 상기 무선 주파수 안테나의 높이 및 간격을 조절하기 위한 높이 간격 조절 메커니즘 중 어느 하나를 포함한다.In one embodiment, the variable mechanism is a lifting mechanism for adjusting the height of the radio frequency antenna or a gap adjusting mechanism for adjusting the spacing of the radio frequency antenna or a height for adjusting the height and spacing of the radio frequency antenna. Any one of the spacing adjustment mechanisms.

일 실시예에 있어서, 상기 승강 메커니즘은 상기 무선 주파수 안테나를 고정하기 위한 고정부; 상기 고정부를 상하로 이동하여 상기 무선 주파수 안테나의 높이를 가변하기 위한 기어부를 포함한다.In one embodiment, the lifting mechanism comprises: a fixing part for fixing the radio frequency antenna; It includes a gear for moving the fixing portion up and down to change the height of the radio frequency antenna.

일 실시예에 있어서, 상기 간격 조절 메커니즘은 상기 무선 주파수 안테나가 각각 설치되는 안테나 홀더; 상기 안테나 홀더가 설치되는 고정바; 상기 고정바에 설치된 상기 안테나 홀더를 이동시켜 상기 무선 주파수 안테나 사이의 간격을 조절하기 위한 구동원을 포함한다.In one embodiment, the spacing adjustment mechanism includes: an antenna holder to each of the radio frequency antenna; A fixing bar to which the antenna holder is installed; And a driving source for adjusting the distance between the radio frequency antennas by moving the antenna holder installed in the fixed bar.

일 실시예에 있어서, 상기 승강 메커니즘은 상기 마그네틱 코어 커버에 연결되어 상기 마그네틱 코어 커버를 승강 가능하도록 한다. In one embodiment, the elevating mechanism is connected to the magnetic core cover to enable elevating the magnetic core cover.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는 상기 내부에 방전 공간을 갖는 챔버 몸체; 및 상기 챔버 몸체의 내부에 구비되어 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 포함한다.In one embodiment, the plasma chamber comprises a chamber body having a discharge space therein; And a substrate support provided in the chamber body on which the substrate to be processed is placed.

일 실시예에 있어서, 상기 기판 지지대와 상기 방전공간 사이에 구비되는 가스 분배 배플을 포함한다.In one embodiment, a gas distribution baffle is provided between the substrate support and the discharge space.

본 발명의 플라즈마 처리 장치에 의하면 중심 영역과 주변 영역으로 플라즈마가 방전되어 기판의 전영역에 걸쳐 균일하게 플라즈마 처리가 가능하다. 또한 중심 영역으로 방전되는 플라즈마를 이동 메커니즘을 이용하여 가변적으로 플라즈마 챔버 내부의 플라즈마를 조절할 수 있다. According to the plasma processing apparatus of the present invention, the plasma is discharged to the center region and the peripheral region so that the plasma processing can be uniformly spread over the entire region of the substrate. In addition, the plasma discharged to the center region may be variably controlled by using a moving mechanism.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 소스의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 플라즈마 소스의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 플라즈마 소스의 제3 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 플라즈마 소스의 제4 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 무선 주파수 안테나에 설치되는 다양한 형태의 마그네틱 코어 커버를 도시한 도면이다. 1 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a first embodiment of the plasma source shown in FIG. 1.
3 shows a second embodiment of a plasma source.
4 shows a third embodiment of a plasma source.
5 shows a fourth embodiment of a plasma source.
FIG. 6 is a diagram illustrating various types of magnetic core covers installed in a radio frequency antenna.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 단면을 도시한 도면이다. 1 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 반응기(100)는 플라즈마 방전 공간을 갖는 플라즈마 챔버(122)와 플라즈마 챔버(122)에 설치되어 플라즈마 챔버(122) 내부로 유도 결합된 플라즈마를 생성하기 위한 중심, 주변 플라즈마 소스 및 중심 플라즈마 소스를 가변적으로 조절하기 위한 가변 메커니즘을 포함한다. As shown in FIG. 1, the plasma reactor 100 according to the present invention is installed in a plasma chamber 122 having a plasma discharge space and a plasma chamber 122 to generate a plasma inductively coupled into the plasma chamber 122. And a variable mechanism for variably adjusting the center, the peripheral plasma source and the central plasma source.

플라즈마 챔버(122)는 내부에 방전공간이 구비되고 가스 공급원(200)으로부터 공정 가스를 제공 받는다. 플라즈마 챔버(122)는 내부에 피처리 기판(1)을 지지하기 위한 기판 지지대(124)를 포함한다. 기판 지지대(124)는 바이어스 전원 공급원(32, 34)에 연결되어 바이어스된다. 예를 들어, 서로 다른 무선 주파수 전원을 공급하는 두 개의 바이어스 전원 공급원(32, 34)이 임피던스 정합기(35)를 통하여 기판 지지대(124)에 전기적으로 연결되어 바이어스된다. 기판 지지대(124)의 이중 바이어스 구조는 플라즈마 반응기(100)의 내부에 플라즈마 발생을 용이하게 하고, 플라즈마 이온 에너지 조절을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 향상시킬 수 있다. 또는 단일 바이어스 구조로 변형 실시할 수도 있다. 또는 기판 지지대(124)는 바이어스 전원의 공급 없이 제로 퍼텐셜(zero potential)을 갖는 구조로 변형 실시될 수도 있다. 그리고 기판 지지대(124)는 정전척을 포함할 수 있다. 또는 기판 지지대(124)는 히터를 포함할 수 있다. 플라즈마 챔버(122)의 내부에는 활성화된 플라즈마 가스를 피처리 기판(1)에 균일하게 분배시키기 위한 가스 분배 배플(127)이 구비된다. 기판 지지대(124)와 방전 공간에 사이에 구비되어 가스 분배 배플(127)에 형성된 다수 개의 홀(127a)을 통해 2차 활성화된 플라즈마 가스가 피처리 기판(1)으로 균일하게 분배된다. 가스 분배 배플(127)은 세라믹 절연체 또는 메탈로 이루어진다. 플라즈마 챔버(122)의 하부에는 배기펌프(50)가 구비된다. The plasma chamber 122 is provided with a discharge space therein and receives a process gas from the gas supply source 200. The plasma chamber 122 includes a substrate support 124 for supporting the substrate 1 to be processed therein. Substrate support 124 is coupled to and biased to bias power sources 32 and 34. For example, two bias power sources 32 and 34 that supply different radio frequency power sources are electrically connected and biased to the substrate support 124 through an impedance matcher 35. The dual bias structure of the substrate support 124 may facilitate plasma generation inside the plasma reactor 100, and further improve plasma ion energy control to improve process productivity. Alternatively, it may be modified to a single bias structure. Alternatively, the substrate support 124 may be modified to have a zero potential without supplying bias power. The substrate support 124 may include an electrostatic chuck. Alternatively, the substrate support 124 may include a heater. A gas distribution baffle 127 is provided in the plasma chamber 122 to uniformly distribute the activated plasma gas to the substrate 1 to be processed. The secondary activated plasma gas is uniformly distributed to the substrate 1 through the plurality of holes 127a provided between the substrate support 124 and the discharge space and formed in the gas distribution baffle 127. The gas distribution baffle 127 is made of ceramic insulator or metal. An exhaust pump 50 is provided below the plasma chamber 122.

피처리 기판(1)은 예를 들어, 반도체 장치, 디스플레이 장치, 태양전지 등과 같은 다양한 장치들의 제조를 위한 웨이퍼 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 기판들이다.The substrate 1 to be processed is, for example, substrates such as wafer substrates, glass substrates, plastic substrates and the like for the manufacture of various devices such as semiconductor devices, display devices, solar cells and the like.

플라즈마 챔버(122)에는 중심 플라즈마 소스와 주변 플라즈마 소스가 각각 구비된다. 중심 플라즈마 소스는 플라즈마 챔버(122) 내부의 중심 영역으로 플라즈마가 생성되도록 하고, 주변 플라즈마 소스는 플라즈마 챔버(122) 내부의 주변 영역으로 플라즈마가 생성되도록 한다. 중심 플라즈마 소스와 주변 플라즈마 소스는 각각 중심 무선주파수 안테나(112)와 주변 무선주파수 안테나(125)가 설치되어 플라즈마 챔버(122) 내부로 유도 결합된 플라즈마를 생성한다. 중심 무선주파수 안테나(112)는 플라즈마 챔버(122)의 상면 중심영역에 일정 간격을 갖고 병렬 나선 구조로 권취되고, 주변 무선주파수 안테나(123)는 중심 무선주파수 안테나(112)의 외측으로 일정 간격을 갖고 나란히 병렬 나선 구조로 권선된다. 그러므로 중심 플라즈마 소스는 피처리 기판(1)의 중심 영역을 처리하고, 주변 플라즈마 소스는 피처리 기판(1)의 주변 영역을 처리한다. The plasma chamber 122 is provided with a central plasma source and a peripheral plasma source, respectively. The central plasma source causes plasma to be generated in the center region inside the plasma chamber 122, and the peripheral plasma source causes plasma to be generated in the peripheral region inside the plasma chamber 122. The center plasma source and the surrounding plasma source are respectively provided with a center radio frequency antenna 112 and a peripheral radio frequency antenna 125 to generate a plasma inductively coupled into the plasma chamber 122. The center radio frequency antenna 112 is wound in a parallel spiral structure with a predetermined interval in the upper surface center area of the plasma chamber 122, and the peripheral radio frequency antenna 123 has a predetermined interval outside the center radio frequency antenna 112. It is wound side by side in a parallel spiral structure. Therefore, the central plasma source processes the central region of the substrate 1 and the peripheral plasma source processes the peripheral region of the substrate 1.

플라즈마 챔버(122)의 상면은 중심 무선주파수 안테나(112)와 주변 무선주파수 안테나(123)로부터 유도된 에너지를 플라즈마 챔버(122) 내부로 전달하기 위하여 유전체 물질로 구성된 유전체 윈도우(116, 126)가 구비된다. 유전체 윈도우(116, 126) 사이에는 절연부(1300가 구비된다. 이때, 주변 무선주파수 안테나(123)는 마그네틱 코어 커버(125)에 의해 덮여질 수 있다.마그네틱 코어 커버(125)는 예를 들어, 페라이트 재질로 제작된 마그네틱 코어로써 자속 출입구가 플라즈마 챔버(122)의 내부를 향하도록 주변 무선주파수 안테나(123)를 따라 덮여진다. 그러므로 주변 무선주파수 안테나(123)에 의해 발생되는 유도 기전력은 플라즈마 챔버(122)의 내부에 고르게 전달될 수 있어서 플라즈마 발생 효율을 향상시킬 수 있다. The upper surface of the plasma chamber 122 has dielectric windows 116 and 126 made of a dielectric material for transferring energy induced from the central radio frequency antenna 112 and the surrounding radio frequency antenna 123 into the plasma chamber 122. It is provided. An insulation portion 1300 is provided between the dielectric windows 116 and 126. In this case, the peripheral RF antenna 123 may be covered by the magnetic core cover 125. The magnetic core cover 125 may be, for example. The magnetic core is made of a ferrite material, and the magnetic flux entrance and exit is covered along the surrounding RF antenna 123 so as to face the interior of the plasma chamber 122. Therefore, the induced electromotive force generated by the surrounding RF antenna 123 is a plasma. It can be delivered evenly inside the chamber 122 can improve the plasma generation efficiency.

중심 무선주파수 안테나(112)와 주변 무선주파수 안테나(123)는 각각 임피던스 정합기(22, 42))를 통해 중심 전원 공급원(20)과 주변 전원 공급원(40)으로부터 전원을 공급받을 수 있다. 중심 전원 공급원(20)과 주변 전원 공급원(40)은 서로 다른 주파수 전원을 공급할 수 있다.
The central RF antenna 112 and the peripheral RF antenna 123 may receive power from the central power supply 20 and the peripheral power supply 40 through the impedance matchers 22 and 42, respectively. The central power supply 20 and the peripheral power supply 40 may supply different frequency power.

도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 소스의 제1 실시예를 도시한 도면이다. FIG. 2 shows a first embodiment of the plasma source shown in FIG. 1.

도 2에 도시된 바와 같이, 중심 플라즈마 소스와 주변 플라즈마 소스는 각각 중심 무선주파수 안테나(112)와 주변 무선주파수 안테나(125)를 포함한다. 이때 중심 무선주파수 안테나(112)는 승강 메커니즘(110)에 의해 상하로 이동된다. As shown in FIG. 2, the central plasma source and the peripheral plasma source include a central radio frequency antenna 112 and a peripheral radio frequency antenna 125, respectively. At this time, the center RF antenna 112 is moved up and down by the lifting mechanism 110.

승강 메커니즘(110)은 안테나 고정부(117)와 제1 기어(118) 및 제2 기어(119)로 구성된다. 안테나 고정부(117)는 중심 무선주파수 안테나(112)가 내부에 삽입된다. 제1 기어(118)와 제2 기어(119)에는 톱니 구조가 구비되어 서로 맞물려 설치된다. 제1 기어(118)는 안테나 고정부(117)가 설치되고, 모터(180)에 의해 구동되는 제2 기어(119)의 회전에 따라 도 1 및 도 2와 같이, 안테나 고정부(117)를 상하로 이동시킨다. 즉, 안테나 고정부(117)가 상하로 이동되면 중심 무선주파수 안테나(112)와 플라즈마 챔버(122) 간의 거리가 변화되기 때문에 플라즈마 챔버(122) 내부 중심 영역으로 유도되는 에너지의 세기와 양이 가변적으로 조절되어 피처리 기판(1)의 처리에 영향을 미치게 된다. The lifting mechanism 110 is composed of an antenna fixing part 117 and a first gear 118 and a second gear 119. The antenna fixing unit 117 is inserted into the center radio frequency antenna 112 therein. The first gear 118 and the second gear 119 is provided with a toothed structure is engaged with each other. The first gear 118 is provided with an antenna fixing part 117, and as shown in FIGS. 1 and 2 as the second gear 119 driven by the motor 180 rotates the antenna fixing part 117. Move up and down. That is, when the antenna fixing part 117 is moved up and down, the distance between the center radio frequency antenna 112 and the plasma chamber 122 is changed, so the intensity and amount of energy induced in the center region inside the plasma chamber 122 are variable. It is adjusted to affect the processing of the substrate 1 to be processed.

도 3은 플라즈마 소스의 제2 실시예를 도시한 도면이다.3 shows a second embodiment of a plasma source.

도 3에 도시된 바와 같이, 중심 무선주파수 안테나(112)는 간격 조절 메커니즘(310)에 의해 중심 무선주파수 안테나(112) 사이의 간격이 조절될 수 있다. 간격 조절 메커니즘(310)은 중심 무선주파수 안테나(112)가 끼워지는 복수 개의 안테나 홀더(317)와 안테나 홀더(317)가 설치되는 간격 조절바(318) 및 안테나 홀더(317) 사이의 간격을 조절하기 위한 구동원(380)으로 구성된다. 복수 개의 안테나 홀더(317)에는 일정 간격을 갖도록 나선형으로 권선된 중심 무선주파수 안테나(112)가 각각 삽입다. 복수 개의 안테나 홀더(317)는 플라즈마 챔버(122) 상면과 평행하게 설치된 간격 조절바(318)에 설치된다. 이때, 간격 조절바(318)의 일단 또는 양단에는 구동원(380)이 설치되어 간격 조절바(318)를 따라 복수 개의 안테나 홀더(317)를 이동시켜 간격을 조절한다. As shown in FIG. 3, the center RF antenna 112 may be adjusted between the center RF antennas 112 by the spacing adjusting mechanism 310. The gap adjusting mechanism 310 adjusts the gap between the plurality of antenna holders 317 into which the center radio frequency antenna 112 is fitted, and the gap adjusting bar 318 and the antenna holder 317 in which the antenna holder 317 is installed. It consists of a drive source 380 for. The plurality of antenna holders 317 are inserted into the center RF antennas 112 spirally wound to have a predetermined interval. The plurality of antenna holders 317 are installed in the gap adjusting bar 318 installed in parallel with the upper surface of the plasma chamber 122. At this time, the driving source 380 is installed at one end or both ends of the gap adjusting bar 318 to adjust the gap by moving the plurality of antenna holder 317 along the gap adjusting bar 318.

예를 들어, 도 3의 (a) ~ (c)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 안테나 홀더(317)에는 중심 무선주파수 안테나(112)가 설치된다. 이때, 중심 무선주파수 안테나(112) 사이의 간격을 넓히고자 하는 경우, 구동원(380)을 구동하여 안테나 홀더(317) 사이의 간격이 넓어지도록 안테나 홀더(317)를 이동시킨다. 또한 중심 무선주파수 안테나(112) 사이의 간격을 좁히고자 하는 경우, 구동원(380)을 구동하여 안테나 홀더(317) 사이의 간격이 좁아지도록 안테나 홀더(317)를 이동시킨다. For example, as shown in FIGS. 3A to 3C, a plurality of antenna holders 317 are provided with a center radio frequency antenna 112. In this case, when the distance between the center RF antennas 112 is to be widened, the antenna holder 317 is moved to widen the distance between the antenna holders 317 by driving the driving source 380. In addition, when the gap between the center RF antennas 112 is to be narrowed, the antenna holder 317 is moved to narrow the gap between the antenna holders 317 by driving the driving source 380.

그러므로 중심 무선주파수 안테나(112) 사이의 간격을 가변적으로 조절함으로써 중심 플라즈마 소스인 중심 무선주파수 안테나(112)로부터 유도되는 에너지의 세기와 집적도를 조절할 수 있다.
Therefore, by varying the distance between the center radio frequency antenna 112, it is possible to control the intensity and the intensity of energy induced from the center radio frequency antenna 112, which is the center plasma source.

도 4는 플라즈마 소스의 제3 실시예를 도시한 도면이다.4 shows a third embodiment of a plasma source.

도 4에 도시된 바와 같이, 중심 무선주파수 안테나(112)는 상기에 설명한 승강 메커니즘(110)과 간격 조절 메커니즘(310)이 결합된 승강 간격 조절 메커니즘(410)에 의해 상하, 좌우 이동이 가능하다. 승강 간격 조절 메커니즘은 중심 무선주파수 안테나(112)가 끼워지는 복수 개의 안테나 홀더(416)와 안테나 홀더(416)가 설치되는 간격 조절바(417)와 안테나 홀더(416) 사이의 간격을 조절하기 위한 구동원(380) 및 중심 무선주파수 안테나(112)를 상하로 이동시키기 위한 제1, 2 기어(418, 419)를 포함한다. As shown in FIG. 4, the center radio frequency antenna 112 may be moved up, down, left, and right by the elevating gap adjusting mechanism 410 coupled with the elevating mechanism 110 and the gap adjusting mechanism 310 described above. . The lifting interval adjusting mechanism is configured to adjust the distance between the antenna holder 416 and the gap adjusting bar 417 on which the plurality of antenna holders 416 to which the center RF antenna 112 is fitted and the antenna holder 416 are installed. First and second gears 418 and 419 for moving the driving source 380 and the center RF antenna 112 up and down.

즉, 안테나 홀더(416)에 끼워진 중심 무선주파수 안테나(112)는 구동원(480)에 의해 간격이 조절되고, 간격 조절을 위한 간격 조절 메커니즘은 제1 기어(418)에 설치되어 제2 기어(419)의 회전에 따라 상하로 이동할 수 있다. That is, the center radio frequency antenna 112 fitted to the antenna holder 416 is adjusted by the drive source 480, the spacing adjustment mechanism for adjusting the spacing is installed in the first gear 418, the second gear 419 You can move up and down by the rotation of).

도 5는 플라즈마 소스의 제4 실시예를 도시한 도면이다. 5 shows a fourth embodiment of a plasma source.

도 5에 도시된 바와 같이, 중심 무선주파수 안테나(112)에는 자속 출입구가 플라즈마 챔버(122) 내부로 향하도록 마그네틱 코어 커버(525)가 덮여져 설치된다. 이때, 마그네틱 코어 커버(525)는 제1, 2 기어(518, 519)에 의해 상하로 이동되면서 중심 무선주파수 안테나(112)로부터 분리 또는 결합될 수 있다. 예를 들어, 중심 무선주파수 안테나(112)에 설치된 복수 개의 마그네틱 코어 커버(525)는 각각 수직 고정부(516)로 고정되고, 복수 개의 수직 고정부(516)는 수평 고정부(517)에 연결된다. 수평 고정부(517)의 양단은 제1 기어(518)에 연결된다. 제1 기어(518)에 연결된 마그네틱 코어 커버(525)는 제2 기어(519)의 회전에 따라 상하로 이동된다. As shown in FIG. 5, the magnetic core cover 525 is covered and installed in the center RF antenna 112 so that the magnetic flux entrance and exit points toward the plasma chamber 122. In this case, the magnetic core cover 525 may be moved up and down by the first and second gears 518 and 519, and may be separated or coupled from the central RF antenna 112. For example, the plurality of magnetic core covers 525 installed in the center RF antenna 112 are fixed to the vertical fixing portions 516, respectively, and the plurality of vertical fixing portions 516 are connected to the horizontal fixing portions 517. do. Both ends of the horizontal fixing part 517 are connected to the first gear 518. The magnetic core cover 525 connected to the first gear 518 is moved up and down according to the rotation of the second gear 519.

즉, 제1 기어(518)가 상승하면 마그네틱 코어 커버(525)는 중심 무선주파수 안테나(112)로부터 분리되고, 제2 기어(518)가 하강하면 마그네틱 코어 커버(525)는 중심 무선주파수 안테나(112)를 덮도록 설치된다. That is, when the first gear 518 is raised, the magnetic core cover 525 is separated from the center radio frequency antenna 112, and when the second gear 518 is lowered, the magnetic core cover 525 is the center radio frequency antenna ( 112) to cover.

도 6은 무선 주파수 안테나에 설치되는 다양한 형태의 마그네틱 코어 커버를 도시한 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating various types of magnetic core covers installed in a radio frequency antenna.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 주파수 안테나(112)는 마그네틱 코어 커버(625a)가 한 개의 무선 주파수 안테나(112)를 감싸는 형태로 구비되고 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이 복수열의 무선 주파수 안테나(112)를 한 개의 마그네틱 코어 커버(625b, 625c)가 동시에 감싸도록 구비될 수도 있다 각각의 경우에 무선 주파수 안테나(112)에 의해 발생된 자기장과, 자기장에 의해 유도되는 전기장의 형상이 상이하므로 발생되는 플라즈마의 세기와 집속도를 조절할 수 있다. 여기서, 무선 주파수 안테나(112)는 중심 무선주파수 안테나 및 주변 무선주파수 안테나를 통합하여 지칭한다.
As shown in FIG. 6, the radio frequency antenna 112 according to the preferred embodiment of the present invention has a magnetic core cover 625a formed to surround one radio frequency antenna 112. As described above, a plurality of rows of radio frequency antennas 112 may be provided to simultaneously wrap one magnetic core cover 625b and 625c. In each case, a magnetic field generated by the radio frequency antenna 112 and a magnetic field are used. Since the shape of the induced electric field is different, the intensity and focusing speed of the generated plasma can be controlled. Here, the radio frequency antenna 112 is referred to collectively referred to as the center radio frequency antenna and the surrounding radio frequency antenna.

이상에서 설명된 본 발명의 플라즈마 처리 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention described above is merely exemplary, and it is well understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Could be. Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1: 피처리 기판
20: 중심 전원 공급원
40: 주변 전원 공급원
22, 35, 42: 임피던스 정합기
32, 34: 바이어스 전원 공급원
50: 배기 펌프
100: 플라즈마 반응기
110: 승강 메커니즘
112: 중심 무선주파수 안테나
116, 126: 유전체 윈도우
117: 안테나 고정부
118, 119, 418, 419: 제1, 2 기어
122: 플라즈마 챔버
123: 주변 무선주파수 안테나
124: 기판 지지대
125, 525: 마그네틱 코어 커버
127: 가스 분배 배플
127a: 홀
130: 절연부
180: 모터
310: 간격 조절 메커니즘
317, 416: 안테나 홀더
318, 417: 간격 조절바
380: 구동원
410: 승강 간격 조절 메커니즘
516, 517: 수직, 수평 고정부
518, 519: 제1, 2 기어
625a, 625b, 625c: 마그네틱 코어 커버1: substrate to be processed
20: central power source
40: ambient power source
22, 35, 42: impedance matcher
32, 34: bias power supply
50: exhaust pump
100: plasma reactor
110: lifting mechanism
112: center radio frequency antenna
116, 126: dielectric window
117: antenna fixing part
118, 119, 418, 419: 1st, 2nd gear
122: plasma chamber
123: surrounding RF antenna
124: substrate support
125, 525: magnetic core cover
127: gas distribution baffle
127a: hall
130: insulation
180: motor
310: gap adjustment mechanism
317, 416: antenna holder
318, 417: Spacing bar
380: drive source
410: lift clearance adjustment mechanism
516, 517: vertical, horizontal fixture
518, 519: first and second gear
625a, 625b, 625c: magnetic core cover

Claims (10)

플라즈마 방전 공간을 갖는 플라즈마 챔버;
플라즈마 챔버 내의 플라즈마 방전 공간의 중심영역으로 유도 결합된 플라즈마를 생성하는 중심 플라즈마 소스;
상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 방전 공간의 주변영역으로 유도 결합된 플라즈마를 생성하는 주변 플라즈마 소스; 및
상기 중심 플라즈마 소스를 가변적으로 조절하기 위한 가변 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.A plasma chamber having a plasma discharge space;
A central plasma source for generating plasma coupled inductively to a central region of the plasma discharge space in the plasma chamber;
A peripheral plasma source for generating a plasma inductively coupled to a peripheral region of the plasma discharge space in the plasma chamber; And
And a variable mechanism for variably adjusting the central plasma source. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 소스는
전원 공급원으로부터 전력을 제공받아 상기 플라즈마 챔버 내부로 유도 결합된 플라즈마를 생성하기 위한 무선 주파수 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1,
The plasma source is
And a radio frequency antenna for receiving power from a power source to generate plasma inductively coupled into the plasma chamber. 제2항에 있어서,
상기 무선 주파수 안테나로부터 발생된 에너지가 상기 플라즈마 챔버 내부로 전달되기 위한 유전체 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 2,
And a dielectric window for transferring energy generated from the radio frequency antenna into the plasma chamber. 제3항에 있어서,
상기 플라즈마 챔버 내부로 자속 출입구가 향하도록 설치되는 마그네틱 코어 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 3,
And a magnetic core cover installed to face the magnetic flux entrance and exit inside the plasma chamber. 제4항에 있어서,
상기 가변 메커니즘은 상기 무선 주파수 안테나의 높이를 조절하기 위한 승강 메커니즘 또는 상기 무선 주파수 안테나의 간격을 조절하기 위한 간격 조절 메커니즘 또는 상기 무선 주파수 안테나의 높이 및 간격을 조절하기 위한 승강 간격 조절 메커니즘 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 4, wherein
The variable mechanism may be any one of a lifting mechanism for adjusting the height of the radio frequency antenna, a gap adjusting mechanism for adjusting the gap of the radio frequency antenna, or a lifting gap adjusting mechanism for adjusting the height and the gap of the radio frequency antenna. Plasma processing apparatus comprising a. 제5항에 있어서,
상기 승강 메커니즘은
상기 무선 주파수 안테나를 고정하기 위한 고정부;
상기 고정부를 상하로 이동하여 상기 무선 주파수 안테나의 높이를 가변하기 위한 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 5,
The lifting mechanism is
A fixing part for fixing the radio frequency antenna;
And a gear unit for changing the height of the radio frequency antenna by moving the fixing unit up and down. 제5항에 있어서,
상기 간격 조절 메커니즘은
상기 무선 주파수 안테나가 각각 설치되는 안테나 홀더;
상기 안테나 홀더가 설치되는 고정바;
상기 고정바에 설치된 상기 안테나 홀더를 이동시켜 상기 무선 주파수 안테나 사이의 간격을 조절하기 위한 구동원을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 5,
The gap adjustment mechanism
An antenna holder to which each of the radio frequency antennas is installed;
A fixing bar to which the antenna holder is installed;
And a driving source for moving the antenna holder installed in the fixed bar to adjust the distance between the radio frequency antennas. 제5항에 있어서,
상기 승강 메커니즘은 상기 마그네틱 코어 커버에 연결되어 상기 마그네틱 코어 커버를 승강 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 5,
And the elevating mechanism is connected to the magnetic core cover to enable elevating the magnetic core cover. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 챔버는
상기 내부에 방전 공간을 갖는 챔버 몸체; 및
상기 챔버 몸체의 내부에 구비되어 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1,
The plasma chamber
A chamber body having a discharge space therein; And
And a substrate support provided in the chamber body on which the substrate to be processed is placed. 제5항에 있어서,
상기 기판 지지대와 상기 방전공간 사이에 구비되는 가스 분배 배플을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
The method of claim 5,
And a gas distribution baffle provided between the substrate support and the discharge space.
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