KR20170076158A - 유도결합 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 유도결합 플라즈마 발생장치 - Google Patents

유도결합 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 유도결합 플라즈마 발생장치 Download PDF

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홍성재
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils

Abstract

안테나들이 서로 이웃하는 영역에서 발생될 수 있는 유도전기장 필드의 상쇄간섭을 최소화하도록 한 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 안테나는 제 1안테나 및 상기 제 1안테나로부터 이격되고 상기 제 1안테나의 둘레에 배치되어 상기 제 1안테나에 이웃하여 흐르는 전류 방향이 상기 제 1안테나에 흐르는 전류 방향과 동일한 방향을 가지는 제 3안테나를 포함할 수 있다.

Description

유도결합 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 유도결합 플라즈마 발생장치{ANTENNA FOR GENERATING INDUCTIVELY COUPLED PLASMA AND GENERATOR FOR INDUCTIVELY COUPLED PLASMA USING THE SAME}
본 발명은 유도결합 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 유도결합 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일 형태의 안테나에 고주파전원을 인가하여 안테나에 흐르는 전류에 의해 형성된 유도전기장에 의해 플라즈마를 발생하는 유도결합 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 유도결합 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.
플라즈마는 반도체 및 디스플레이 장치를 제조하기 위한 여러 공정들, 예를 들어, 증착, 에칭, 박리, 세정 공정 등에 다양하게 사용되고 있다. 현재 반도체 및 디스플레이 제조 분야에서 가장 많이 이용되는 플라즈마 소스 발생 방식은 RF를 이용한 것으로 발생 방식에 따라 용량결합형 플라즈마(Capacitively coupling plasma, CCP)와 유도결합 플라즈마(Inductively coupled plasma, ICP)로 구분된다.
용량결합형 플라즈마(CCP)는 평행한 전극 간에 전력을 인가하여, 전극의 표면에 분포된 전하에 의해 형성된 축전 전기장에 의해 플라즈마를 발생한다. 따라서 용량결합형 플라즈마를 이용하는 장치는 일반적으로 웨이퍼나 기판이 위치하는 하부전극과 가스 주입을 위한 샤워헤드가 포함된 상부 전극을 구비한다.
유도결합 플라즈마(ICP)는 코일 형태의 안테나에 RF 전력을 인가하여 안테나에 흐르는 전류에 의해 형성된 유도전기장에 의해 플라즈마를 발생시킨다. 따라서 유도결합 플라즈마를 이용하는 장치는 일반적으로 코일 형태의 안테나가 플라즈마 발생공간 외부에 배치되고 석영과 같은 유전체윈도우를 통해 플라즈마 발생공간에 전기장을 유도하도록 구성된다.
유도결합 플라즈마는 용량결합형 플라즈마에 비해 저압영역에서도 효과적으로 플라즈마가 발생되고, 높은 밀도의 플라즈마를 얻을 수 있는 장점이 있어 사용영역이 확대되는 추세이다.
유도결합 플라즈마는 용량결합형 플라즈마에 비해 저압영역에서도 효과적으로 플라즈마가 발생되고, 높은 밀도의 플라즈마를 얻을 수 있는 장점이 있어 사용영역이 확대되는 추세이다.
한편 디스플레이 제조분야에 있어, 대형화면에 대한 소비자의 요구 및 생산효율 측면에서 기판의 대면적화는 필수적이며, 이를 위해 플라즈마 처리장치도 대형화되고 있다.
이에 따라 유도결합 플라즈마 안테나는 종래 하나의 코일이 나선형으로 감긴 구조에서, 중앙부와 주변부에 각각 안테나를 구비하는 구조로 변화하여 기판의 중앙부와 주변부의 플라즈마 밀도 차이를 개선하려 하고 있다.
이러한 유도결합 플라즈마 안테나에 대해서는 이미 본 출원인에 의해 출원되고 공개된 바 있는 '대한민국 공개특허 제2012-0097052호;유도결합 플라즈마 발생장치의 안테나 및 이를 이용한 유도결합 플라즈마 발생장치'에 의해 개시된 바 있다.
도 1은 종래의 유도결합 플라즈마 안테나를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 공개특허는 복수의 제 1안테나(110)와, 복수의 제 1안테나(110)의 외측에 배치되는 복수의 제 2안테나(120)와, 복수의 제 2안테나(120)를 향하는 복수의 제 1안테나(110)의 일단부가 각각 연결되는 제 1전원공급선(130)과, 복수의 제 2안테나(120)의 일단부가 각각 연결되는 제 2전원공급선(140)으로 구성된다.
따라서 상기 공개특허는 안테나의 중심부로 고주파전력이 공급됨에 따라, 고주파전력이 안테나의 중심부에서 높게 형성되고, 안테나의 테두리부에 낮게 형성되어 플라즈마의 균일성을 확보하기 곤란한 문제점을 해결할 수 있었다.
하지만 상기 공개특허는 제 1안테나(120)와 제 2안테나(120)가 이웃하는 영역에서 전류가 서로 반대방향으로 흐르게 구성된다. 이와 같이 안테나가 서로 이웃하는 영역에서 전류가 서로 반대방향으로 흐르게 되면, 유도전기장 필드(filed)의 상쇄간섭이 발생되어 플라즈마의 균일도가 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제2012-0097052호 (2012. 09. 03. 공개.)
본 발명의 목적은 안테나들이 서로 이웃하는 영역에서 발생될 수 있는 유도전기장 필드의 상쇄간섭을 최소화하도록 한 유도결합 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 유도결합 플라즈마 발생장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 안테나는 제 1안테나 및 상기 제 1안테나로부터 이격되고 상기 제 1안테나의 둘레에 배치되어 상기 제 1안테나에 이웃하여 흐르는 전류 방향이 상기 제 1안테나에 흐르는 전류 방향과 동일한 방향을 가지는 제 2안테나를 포함할 수 있다.
상기 제 1안테나는 제 1입력전극을 중심으로 제 1접지전극을 향해 나선형으로 연장되는 복수의 제 1코일을 포함할 수 있다.
상기 제 2안테나는 상기 제 1안테나의 둘레에 방사형으로 병렬 배치되며, 상기 제 1입력전극과 분리되어 개별 제어 가능한 제 2입력전극으로부터 제 2접지전극을 향해 연장되는 복수의 제 2코일을 포함할 수 있다.
상기 제 2입력전극과 상기 제 2접지전극은 서로 이격되고 상기 제 1안테나에 일정간격으로 이웃하게 배치되며, 상기 제 2코일은 유도전기장의 확장을 위해 상기 제 2입력전극의 외측으로 연장되며 복수의 절곡부를 가지고 상기 제 2접지전극에 연결될 수 있다.
상기 제 2입력전극은 상기 제 1안테나에 이웃하게 배치되고 상기 제 2접지전극은 상기 제 2입력전극의 외측으로 이격되며, 상기 제 2코일은 유도전기장의 확장을 위해 상기 제 2입력전극으로부터 상기 제 2접지전극을 향해 나선형으로 연장될 수 있다.
상기 유도결합 플라즈마 안테나는 상기 제 1안테나와 상기 제 2안테나의 사이에 배치되어 상기 제 1안테나에 이웃하여 흐르는 전류 방향이 상기 제 1안테나에 흐르는 전류 방향과 동일한 방향을 가지는 제 3안테나를 더 포함할 수 있다.
상기 제 3안테나는 상기 제 2입력전극과 분리되어 개별 제어 가능한 제 3입력전극으로부터 제 3접지전극을 향해 나선형으로 연장되는 복수의 제 3코일을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치는 챔버, 상기 챔버 상부의 유전체 창의 상측에 배치되는 안테나 및 상기 안테나를 지지하고 접지 처리된 지지프레임을 포함하며, 상기 안테나는 제 1안테나 및 상기 제 1안테나로부터 이격되고 상기 제 1안테나의 둘레에 배치되어 상기 제 1안테나에 이웃하여 흐르는 전류 방향이 상기 제 1안테나에 흐르는 전류 방향과 동일한 방향을 가지는 제 2안테나를 포함할 수 있다.
상기 제 1안테나는 제 1입력전극을 중심으로 제 1접지전극을 향해 나선형으로 연장되는 복수의 제 1코일을 포함할 수 있다.
상기 제 2안테나는 상기 제 1안테나의 둘레에 방사형으로 병렬 배치되며, 상기 제 1입력전극과 분리되어 개별 제어 가능한 제 2입력전극으로부터 제 2접지전극을 향해 연장되는 복수의 제 2코일을 포함할 수 있다.
상기 제 2입력전극과 상기 제 2접지전극은 서로 이격되고 상기 제 1안테나에 일정간격으로 이웃하게 배치되며, 상기 제 2코일은 유도전기장의 확장을 위해 상기 제 2입력전극의 외측으로 연장되며 복수의 절곡부를 가지고 상기 제 2접지전극에 연결될 수 있다.
상기 제 2입력전극은 상기 제 1안테나에 이웃하게 배치되고 상기 제 2접지전극은 상기 제 2입력전극의 외측으로 이격되며, 상기 제 2코일은 유도전기장의 확장을 위해 상기 제 2입력전극으로부터 상기 제 2접지전극을 향해 나선형으로 연장될 수 있다.
상기 유도결합 플라즈마 발생장치는 상기 제 1안테나와 상기 제 2안테나의 사이에 배치되어 상기 제 1안테나에 이웃하여 흐르는 전류 방향이 상기 제 1안테나에 흐르는 전류 방향과 동일한 방향을 가지는 제 3안테나를 더 포함할 수 있다.
상기 제 3안테나는 상기 제 2입력전극과 분리되어 개별 제어 가능한 제 3입력전극으로부터 제 3접지전극을 향해 나선형으로 연장되는 복수의 제 3코일을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 유도결합 플라즈마 발생장치는 안테나가 서로 이웃하는 영역에서 흐르는 전류가 동일한 방향으로 흐르기 때문에, 전기장의 필드의 상쇄간섭을 최소화하여 플라즈마의 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 유도결합 플라즈마 안테나를 나타낸 도면이다.
도 2는 제 1실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치를 간략하게 나타낸 측단면도이다.
도 3은 제 1실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나를 나타낸 평면도이다.
도 4는 제 2실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나를 나타낸 평면도이다.
도 5는 제 3실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나를 나타낸 평면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 유도결합 플라즈마 발생장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 제 1실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치를 간략하게 나타낸 측단면도이다.
도 2를 참조하면, 제 1실시예에 따른 유도결합 플라즈마 발생장치는 챔버(200), 유전체(誘電體) 창(300), 안테나(400) 및 기판지지대(500)를 포함할 수 있다.
챔버(200)는 내부에 기판(S)을 처리하기 위한 공간을 형성한다. 챔버(200)의 상면은 개구되며, 유전체 창(300)은 챔버(200)의 개구된 상면에 배치될 수 있다. 안테나(400)는 유전체 창(300)의 상측에 배치될 수 있다. 유전체 창(300)과 챔버(200)의 사이에는 지지프레임이 배치될 수 있다. 고주파전원이 인가되는 안테나(400)는 지지프레임(310)에 접지될 수 있다. 기판지지대(500)는 챔버(200) 내부에 마련되어 기판(S)을 지지할 수 있다. 도시되지 않았지만, 챔버(200)에는 기판(S)의 출입을 위해 개폐되는 출입구(미도시)가 형성되며, 챔버(200) 내부를 진공 배기하는 배기구(미도시)가 형성되며, 챔버(200) 내부로 공정가스를 공급하는 소스부(미도시)가 마련될 수 있다.
안테나(400)에는 고주파전원을 인가하는 고주파전원(600)이 연결되며, 안테나(400)와 고주파전원(600)의 사이에는 정합회로(700)가 배치될 수 있다. 정합회로(700)는 안테나(400)로 최대전력을 인가하기 위하여 부하임피던스와 소스임피던스를 정합시키는 역할을 한다.
도 3은 제 1실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나를 나타낸 평면도이다.
도 3을 참조하면, 안테나(400)는 기판(S)의 중앙부에 대응되는 제 1안테나(410)를 포함할 수 있다. 제 1안테나(410)는 제 1입력전극(411)을 중심으로 제 1접지전극(413)을 향해 연장되는 제 1코일(410a)을 포함할 수 있다.
제 1코일(410a)은 하나로 마련되고 일정간격을 유지하도록 마련될 수 있다. 하지만 동일 영역에 유도전기장을 형성한다고 가정하면, 제 1코일(410a)이 복수로 마련되는 경우에 비해, 제 1코일(410a)이 하나로 마련되는 경우 제 1코일(410a)의 전체 길이가 길어지게 되므로 임피턴스가 증가될 수 있다. 따라서 임피던스의 감소를 위해 제 1실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나(400)는 제 1코일(410a)을 복수로 마련하여 제 1접지전극(413)까지의 제 3코일(430a)의 길이를 단축할 수 있다. 이와 같이 제 1코일이 복수로 마련되는 경우, 제 1입력전극(411)은 복수의 제 1코일(410a)이 함께 연결되어 고주파 전원을 인가받도록 하는 공통전극으로 사용될 수 있다.
한편, 제 1안테나(410)의 둘레에는 제 2안테나(450)가 배치될 수 있다. 제 2안테나(450)는 제 1안테나(410)로부터 이격될 수 있다. 제 1코일(410a)과 마찬가지로 제 2코일(450a)의 임피던스를 감소시키기 위한 목적으로 제 2코일(450a)은 복수로 마련될 수 있다. 복수의 제 2코일(450a)은 제 1입력전극(411)을 중심으로 하는 방사형으로 병렬 배치될 수 있다.
그리고 제 1코일(410a)과 제 2코일(450a)의 개별 제어를 위해, 제 2코일(450a)에 연결되는 제 2입력전극(451)은 제 1입력전극(411)과 분리될 수 있다. 제 2코일(450a)은 복수로 마련되므로, 제 2입력전극(451) 또한 복수로 마련되며, 복수의 제 2입력전극(451)은 각 제 2코일(450a)에 각각 연결될 수 있다. 각각의 제 2입력전극(451)은 서로 분리되어 개별 제어될 수 있다.
제 2입력전극(451)과 제 2접지전극(453)은 서로 이격되고 제 1코일(410a)에 일정간격으로 이웃하게 배치될 수 있다.
이때, 제 2안테나(450)는 전체 안테나(400)의 최외곽에 배치되므로, 기판(S)의 테두리부까지 유도전기장이 확장될 수 있도록, 제 2코일(430a)은 제 2입력전극(451)의 외측으로 연장되고 복수의 절곡부를 가지고 제 2접지전극(453)에 연결될 수 있다. 물론 제 2입력전극(451)과 상기 제 2접지전극(453)은 서로 이격되고 제 1코일(410a)에 일정간격으로 이웃하게 배치되므로, 제 2코일(430a) 중 제 1코일(410a)에 이웃하는 부위는 제 2코일(430a) 중 가장 긴 길이를 가지며, 제 1코일(410a)과 일정간격으로 이격되는 것이 바람직하다.
이와 같이 제 2안테나(450)는 제 1안테나(410)를 둘러싸고, 복수의 제 2코일(450a)은 제 1입력전극(411)을 중심으로 하는 방사형으로 병렬 배치되므로, 제 1코일(410a)의 일부와 제 2코일(450a)의 일부는 서로 이웃할 수 있다.
이때, 제 1코일(410a)은 제 1입력전극(411)으로부터 제 1접지전극(413)을 향해 전류가 흐른다. 제 2입력전극(451)과 제 2접지전극(453)은 제 1코일(410a)을 따라 흐르는 전류 방향과 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 제 2코일(450a)은 제 2입력전극(451)으로부터 제 2접지전극(453)을 향해 전류가 흐르므로, 서로 이웃하는 제 1코일(410a)과 제 2코일(450a)은 동일한 방향으로 전류가 흐른다.
이와 같이 제 1코일(410a)의 일부와 제 2코일(450a)의 일부는 서로 이웃하는 영역에서 서로 동일한 방향으로 전류가 흐를 수 있다. 따라서 제 1실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나(400)는 제 1안테나(410)와 제 2안테나(450)가 이웃하는 영역에서 발생될 수 있는 유도전기장 필드의 상쇄간섭을 최소화할 수 있다.
이하, 다른 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 위에서 설명된 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략하도록한다. 따라서 이하의 설명에서 상세한 설명이 생략된 구성요소에 대해서는 상술된 설명을 참조하여 이해해야 할 것이다.
도 4는 제 2실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나를 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 제 2실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나(400)는 기판(S)의 대면적화에 따라 유도전기장의 영역을 확장하고, 챔버(200) 내부에 플라즈마를 균일하게 형성하기 위해 제 3안테나(430)를 더 포함할 수 있다. 제 3안테나(430)는 제 1안테나(410)와 제 2안테나(450)의 사이에 배치될 수 있다
제 3안테나(430)는 제 1안테나(410)와 제 2안테나(450)로부터 이격되고 제 1입력전극(411)을 중심으로 하는 제 3코일(430a)을 포함할 수 있다. 제 1, 2코일(410a, 450a)과 마찬가지로 제 3코일(430a)의 임피던스를 감소시키기 위한 목적으로 제 3코일(430a)은 복수로 마련될 수 있다.
그리고 제 1, 2코일(410a, 450a)과 제 3코일(430a)의 개별 제어를 위해, 제 3코일(430a)에 연결되는 제 3입력전극(431)은 제 1, 2입력전극(411, 451)과 분리될 수 있다. 제 3코일(430a)은 복수로 마련되므로, 제 3입력전극(431) 또한 복수로 마련되며, 복수의 제 3입력전극(431)은 각 제 3코일(430a)에 각각 연결될 수 있다. 각각의 제 3입력전극(431)은 서로 분리되어 개별 제어될 수 있다.
이와 같이 제 3안테나(430)는 제 1안테나(410)를 둘러싸고 있으므로, 제 1코일(410a)의 일부와 제 3코일(430a)의 일부는 서로 이웃할 수 있다.
이때, 제 1코일(410a)은 제 1입력전극(411)으로부터 제 1접지전극(413)을 향해 전류가 흐른다. 제 3입력전극(431)과 제 3접지전극(433)은 제 1코일(410a)을 따라 흐르는 전류 방향과 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 제 3코일(430a)은 제 3입력전극(431)으로부터 제 3접지전극(433)을 향해 전류가 흐르므로, 서로 이웃하는 제 1코일(410a)과 제 3코일(430a)은 동일한 방향으로 전류가 흐른다.
이와 같이 제 1코일(410a)의 일부와 제 3코일(430a)의 일부는 서로 이웃하는 영역에서 서로 동일한 방향으로 전류가 흐를 수 있다. 따라서 제 2실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나(400)는 제 1안테나(410)와 제 3안테나(430)가 이웃하는 영역에서 발생될 수 있는 유도전기장 필드의 상쇄간섭을 최소화할 수 있다.
한편, 제 3안테나(430)가 제 1안테나(410)와 제 2안테나(450)의 사이에 배치됨에 따라, 제 2입력전극(451)과 제 2접지전극(453)은 서로 이격되고 제 3코일(430a)에 일정간격으로 이웃하게 배치될 수 있다.
이때, 제 2안테나(450)는 전체 안테나(400)의 최외곽에 배치되므로, 기판(S)의 테두리부까지 유도전기장이 확장될 수 있도록, 제 2코일(430a)은 제 2입력전극(451)의 외측으로 연장되고 복수의 절곡부를 가지고 제 2접지전극(453)에 연결될 수 있다. 물론 제 2입력전극(451)과 상기 제 2접지전극(453)은 서로 이격되고 제 3코일(430a)에 일정간격으로 이웃하게 배치되므로, 제 2코일(430a) 중 제 3코일(430a)에 이웃하는 부위는 제 2코일(430a) 중 가장 긴 길이를 가지며, 제 3코일(430a)과 일정간격으로 이격되는 것이 바람직하다.
이와 같이 제 2안테나(450)는 제 3안테나(430)를 둘러싸고, 복수의 제 2코일(450a)은 제 1입력전극(411)을 중심으로 하는 방사형으로 병렬 배치되므로, 제 3코일(430a)의 일부와 제 2코일(450a)의 일부는 서로 이웃할 수 있다.
이때, 제 3코일(430a)은 제 3입력전극(431)으로부터 제 3접지전극(433)을 향해 전류가 흐른다. 제 2입력전극(451)과 제 2접지전극(453)은 제 3코일(430a)을 따라 흐르는 전류 방향과 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 제 2코일(450a)은 제 2입력전극(451)으로부터 제 2접지전극(453)을 향해 전류가 흐르므로, 서로 이웃하는 제 3코일(430a)과 제 2코일(450a)은 동일한 방향으로 전류가 흐른다.
이와 같이 제 3코일(430a)의 일부와 제 2코일(450a)의 일부는 서로 이웃하는 영역에서 서로 동일한 방향으로 전류가 흐를 수 있다. 따라서 제 1실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나(400)는 제 3안테나(430)와 제 2안테나(450)가 이웃하는 영역에서 발생될 수 있는 유도전기장 필드의 상쇄간섭을 최소화할 수 있다.
한편, 상술된 설명에서, 제 2입력전극(451)과 제 2접지전극(453)은 서로 이격되고 제 1코일(410a), 또는 제 3코일(430a)에 일정간격으로 이웃하게 배치되고, 제 2안테나(450)는 제 2입력전극(451)의 외측으로 연장되고 복수의 절곡부를 가지고 제 2접지전극(453)에 연결되는 제 2코일(430a)을 포함하는 실시예에 대하여 설명하고 있다.
도 5는 제 3실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나를 나타낸 평면도이다.
도 5를 참조하면, 제 2입력전극(451)은 제 3코일(430a)에 이웃하게 배치되고, 제 2접지전극(453)은 제 2입력전극(451)의 외측으로 이격될 수 있다. 이에 따라 제 2코일(450a)는 제 2입력전극(451)로부터 제 2접지전극(453)을 향해 나선형으로 연장되어 제 2접지전극(453)에 연결될 수 있다.
따라서 제 2코일(450a)은 제 3코일(430a)에 이웃하게 배치는 제 2입력전극(451)으로부터 제 2접지전극(453)을 향해 나선형으로 연장됨에 따라, 제 2코일(430a) 중 제 3코일(430a)에 이웃하는 부위는 제 2코일(430a) 중 가장 긴 길이를 가지며, 제 3코일(430a)과 일정간격으로 이격될 수 있다.
이에, 제 2코일(450a)은 제 2입력전극(451)으로부터 제 2접지전극(453)을 향해 전류가 흐르므로, 서로 이웃하는 제 3코일(430a)과 제 2코일(450a)은 동일한 방향으로 전류가 흐른다.
이와 같이 제 3코일(430a)의 일부와 제 2코일(450a)의 일부는 서로 이웃하는 영역에서 서로 동일한 방향으로 전류가 흐를 수 있다. 따라서 제 3실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나(400)는 제 3안테나(430)와 제 2안테나(450)가 이웃하는 영역에서 발생될 수 있는 유도전기장 필드의 상쇄간섭을 최소화할 수 있다.
상술된 설명에서 제 3실시예에 따른 유도결합 플라즈마 안테나(400)는 제 2안테나(450)가 제 3안테나(430)의 둘레에 배치되는 것으로 설명하고 있으나, 제 2안테나(450)가 제 1안테나(410)의 둘레에 배치된다 하더라도 그 작용 및 효과는 대동소이할 것이다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.
200 : 챔버 300 : 유전체 창
400 : 안테나 410 : 제 1안테나
410a : 제 1코일 411 : 제 1입력전극
413 : 제 1접지전극 430 : 제 3안테나
430a : 제 3코일 431 : 제 3입력전극
433 : 제 3접지전극 450 : 제 2안테나
450a : 제 2코일 451 : 제 2입력전극
453 : 제 2접지전극 500 : 기판지지대
600 : 고주파전원 700 : 정합회로

Claims (14)

  1. 제 1안테나;및
    상기 제 1안테나로부터 이격되고 상기 제 1안테나의 둘레에 배치되어 상기 제 1안테나에 이웃하여 흐르는 전류 방향이 상기 제 1안테나에 흐르는 전류 방향과 동일한 방향을 가지는 제 2안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1안테나는
    제 1입력전극을 중심으로 제 1접지전극을 향해 나선형으로 연장되는 복수의 제 1코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 안테나.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2안테나는
    상기 제 1안테나의 둘레에 방사형으로 병렬 배치되며, 상기 제 1입력전극과 분리되어 개별 제어 가능한 제 2입력전극으로부터 제 2접지전극을 향해 연장되는 복수의 제 2코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 안테나.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2입력전극과 상기 제 2접지전극은 서로 이격되고 상기 제 1안테나에 일정간격으로 이웃하게 배치되며,
    상기 제 2코일은
    유도전기장의 확장을 위해 상기 제 2입력전극의 외측으로 연장되며 복수의 절곡부를 가지고 상기 제 2접지전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 안테나.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2입력전극은 상기 제 1안테나에 이웃하게 배치되고 상기 제 2접지전극은 상기 제 2입력전극의 외측으로 이격되며,
    상기 제 2코일은
    유도전기장의 확장을 위해 상기 제 2입력전극으로부터 상기 제 2접지전극을 향해 나선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 안테나.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1안테나와 상기 제 2안테나의 사이에 배치되어 상기 제 1안테나에 이웃하여 흐르는 전류 방향이 상기 제 1안테나에 흐르는 전류 방향과 동일한 방향을 가지는 제 3안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 안테나.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 3안테나는
    상기 제 2입력전극과 분리되어 개별 제어 가능한 제 3입력전극으로부터 제 3접지전극을 향해 나선형으로 연장되는 복수의 제 3코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 안테나.
  8. 챔버;
    상기 챔버 상부의 유전체 창의 상측에 배치되는 안테나; 및
    상기 안테나를 지지하고 접지 처리된 지지프레임;을 포함하며,
    상기 안테나는
    제 1안테나; 및
    상기 제 1안테나로부터 이격되고 상기 제 1안테나의 둘레에 배치되어 상기 제 1안테나에 이웃하여 흐르는 전류 방향이 상기 제 1안테나에 흐르는 전류 방향과 동일한 방향을 가지는 제 2안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1안테나는
    제 1입력전극을 중심으로 제 1접지전극을 향해 나선형으로 연장되는 복수의 제 1코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2안테나는
    상기 제 1안테나의 둘레에 방사형으로 병렬 배치되며, 상기 제 1입력전극과 분리되어 개별 제어 가능한 제 2입력전극으로부터 제 2접지전극을 향해 연장되는 복수의 제 2코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2입력전극과 상기 제 2접지전극은 서로 이격되고 상기 제 1안테나에 일정간격으로 이웃하게 배치되며,
    상기 제 2코일은
    유도전기장의 확장을 위해 상기 제 2입력전극의 외측으로 연장되며 복수의 절곡부를 가지고 상기 제 2접지전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2입력전극은 상기 제 1안테나에 이웃하게 배치되고 상기 제 2접지전극은 상기 제 2입력전극의 외측으로 이격되며,
    상기 제 2코일은
    유도전기장의 확장을 위해 상기 제 2입력전극으로부터 상기 제 2접지전극을 향해 나선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1안테나와 상기 제 2안테나의 사이에 배치되어 상기 제 1안테나에 이웃하여 흐르는 전류 방향이 상기 제 1안테나에 흐르는 전류 방향과 동일한 방향을 가지는 제 3안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 3안테나는
    상기 제 2입력전극과 분리되어 개별 제어 가능한 제 3입력전극으로부터 제 3접지전극을 향해 나선형으로 연장되는 복수의 제 3코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 발생장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190033401A (ko) * 2017-09-21 2019-03-29 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20220048634A (ko) * 2020-10-13 2022-04-20 한국광기술원 균일도가 향상된 유도 결합 플라즈마 발생용 안테나 구조

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