WO2018128339A1 - 플라즈마 발생 장치 - Google Patents

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WO2018128339A1
WO2018128339A1 PCT/KR2018/000008 KR2018000008W WO2018128339A1 WO 2018128339 A1 WO2018128339 A1 WO 2018128339A1 KR 2018000008 W KR2018000008 W KR 2018000008W WO 2018128339 A1 WO2018128339 A1 WO 2018128339A1
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cavity
vacuum chamber
generating unit
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이효창
김정형
성대진
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한국표준과학연구원
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    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
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    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
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    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges

Definitions

  • the present invention relates to a plasma generating apparatus, and more particularly, to a plasma generating apparatus having a spherical cavity and resonating with electrons in the cavity.
  • CCP Capacitively Coupled Plasma
  • ICP Inductively Coupled Plasma
  • KR 10-2013-0142585 A discloses a hollow cathode discharge.
  • such devices require plasma sources that operate at high pressures of several tens of millitorr or more and operate at lower pressures.
  • KR 10-1352496 B1 discloses a low pressure plasma source. However, this apparatus is difficult to deal with a large area.
  • One technical problem to be solved of the present invention is to provide an apparatus for generating a plasma at a low pressure of several millitorr or less (more specifically, 1 millitorr or less).
  • the plasma generating apparatus includes a plasma generating unit.
  • the plasma generating unit includes a spherical or ellipsoidal cavity.
  • the plasma generation unit receives RF power from the cavity and resonates with electrons to generate plasma.
  • the cavity includes a plasma extraction hole to communicate with an external space.
  • the parasitic discharge prevention unit is formed of an insulator and provided with an auxiliary hole arranged to surround the plasma generating unit to prevent the parasitic plasma is formed and aligned in the plasma extraction hole; And an RF power supply for supplying the RF power of the driving frequency corresponding to the resonant resonance frequency given by the temperature of the electrons inside the cavity and the diameter of the cavity.
  • the RF power source may be a variable frequency power source or a power source having a plurality of driving frequencies.
  • the plasma generating unit includes a left plasma generating unit having a left hemisphere cavity having the plasma extraction hole and a right plasma generation having a right hemisphere cavity aligned with the left hemisphere cavity. It may include wealth.
  • the parasitic discharge preventing unit may have a cylindrical shape, one end of the parasitic discharge preventing unit may include an auxiliary hole at a center thereof, and the other end of the parasitic discharge preventing unit may be opened.
  • the plasma generating apparatus may further include a cylindrical auxiliary insulating part having one end contacting the other end of the plasma generating part.
  • the plasma generating unit is disposed in a vacuum chamber, having a plurality of spherical or ellipsoidal cavities, the plasma extraction is formed to communicate each of the cavities and the internal space of the vacuum chamber with each other And holes, and receive the RF power to generate a plasma in the cavities.
  • the plasma generating unit the gas supply holes formed in the positions facing the plasma extraction holes in the cavities, respectively; And a gas distribution space communicating with the gas supply holes.
  • the plasma extraction holes may be arranged periodically spaced apart in the azimuth direction and the central axis direction.
  • the process chamber of the cylindrical shape connected to the open end of the vacuum chamber; A substrate holder supplied with the active species generated by the plasma generator in the process chamber; And a substrate disposed on the substrate holder to receive the active species.
  • the substrate holder may have a disk shape.
  • the plasma extraction hole having a spherical or ellipsoidal cavity and formed to communicate the cavity and the external space with each other, and is supplied with RF power inside the cavity Plasma generation in the plasma, the plasma generation unit formed of a conductive material;
  • a parasitic discharge preventing unit disposed to surround the plasma generating unit so that parasitic plasma is not formed and having an auxiliary hole aligned with the plasma extraction hole and formed of an insulator;
  • an RF power supply for supplying RF power of a driving frequency corresponding to a resonant resonance frequency given by a temperature of electrons in the cavity and a diameter of the cavity.
  • the RF power supply may be a variable frequency power supply.
  • the plasma generating unit is a cylindrical shape having the plasma extraction hole at one end, the plasma generating unit and the left plasma generating unit having the left hemisphere cavity having the plasma extraction hole and the And a right plasma generator with a right hemisphere cavity aligned with a left hemisphere cavity.
  • the parasitic discharge preventing unit may have a cylindrical shape, one end of the parasitic discharge preventing unit may include an auxiliary hole at a center thereof, and the other end of the parasitic discharge preventing unit may be opened.
  • the plasma generator includes: a cylindrical auxiliary insulation unit having one end contacting the other end of the plasma generation unit; A power supply rod disposed through the center of the auxiliary insulation unit and in electrical contact with the other end of the plasma generation unit; A cylindrical guide pipe having one end coupled to the other end of the auxiliary insulation part and formed of a conductive material and extending in an extension direction of the auxiliary insulation part; A coaxial cable disposed in the guide pipe and configured to supply power to the power supply rod; A flange inserted into the other end of the guide pipe to surround the other end of the guide pipe and coupled to the port in the vacuum chamber; And a power cable connection unit coupled to the other end of the guide pipe and having an electrical connector for supplying power to the coaxial cable.
  • the plasma generating unit the upper plasma generating unit having the plasma extraction hole and the upper hemisphere cavity; And a lower plasma generator having a gas supply hole formed on a surface facing the plasma extraction hole and having a lower hemisphere cavity aligned with the upper hemisphere cavity.
  • the parasitic discharge preventing part has an auxiliary hole and is formed to completely surround the plasma generating part, the parasitic discharge preventing part and the plasma generating part are disposed inside a vacuum chamber, and the gas is supplied through the vacuum port provided in the vacuum chamber.
  • the lower plasma generator may be supplied with RF power through a vacuum port provided in a supply hole and installed in the vacuum chamber.
  • Plasma processing apparatus a vacuum chamber; Plasma extraction holes disposed in the vacuum chamber and having a plurality of spherical or ellipsoidal cavities and configured to communicate each of the cavities and the internal space of the vacuum chamber with each other, and are supplied with RF power.
  • a plasma generating unit generating plasma inside the field and formed of a conductive material;
  • a parasitic discharge preventing unit disposed to surround the plasma generation unit so that parasitic plasma is not formed and having auxiliary holes aligned with the plasma extraction holes and formed of an insulator;
  • an RF power supply for supplying RF power of a driving frequency corresponding to a resonant resonance frequency given by a temperature of electrons in the cavity and a diameter of the cavity.
  • the plasma generating unit the gas supply holes formed in the positions facing the plasma extraction holes in the cavities, respectively; And a gas distribution space communicating with the gas supply holes.
  • the vacuum chamber is a cylindrical shape
  • the plasma generating unit is in the form of a disk, it may be disposed on the inside of the vacuum chamber.
  • the plasma processing apparatus includes: a substrate holder facing the plasma extraction holes of the plasma generator in the vacuum chamber; And a substrate disposed on the substrate holder to receive the plasma extracted by the plasma extraction holes.
  • the substrate holder may have a disk shape.
  • the vacuum chamber is in the shape of a square cylinder
  • the plasma generating unit is in the form of a square plate, it may be disposed on the inside of the vacuum chamber.
  • the plasma processing apparatus includes: a substrate holder facing the plasma extraction holes of the plasma generator in the vacuum chamber; And a substrate disposed on the substrate holder to receive the plasma extracted by the plasma extraction holes.
  • the substrate holder may have a square pillar shape.
  • the vacuum chamber is cylindrical
  • the plasma generating portion is cylindrical
  • the gas distribution space is a cylindrical shape embedded in the plasma generating portion
  • the plasma extraction holes may be arranged to face the central axis of the plasma generation part, and the plasma extraction holes may be periodically spaced apart in the azimuth direction and the central axis direction.
  • the process chamber of the cylindrical shape connected to the open end of the vacuum chamber; A substrate holder supplied with the active species generated by the plasma generator in the process chamber; And a substrate disposed on the substrate holder to receive the active species.
  • the substrate holder may have a disk shape.
  • a plasma generating apparatus may change a plasma characteristic according to a change in an external power, a spherical cavity that enables plasma generation, a structure and size of a hole connected to the cavity, and an external power. Therefore, this plasma generator is applicable to UV (or EUV), plasma propulsion, semiconductor / display industrial plasma and the like.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a plasma system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a chamber-inserted plasma generating apparatus mounted on the plasma system of FIG. 1.
  • FIG 3 is a view for explaining a plasma system equipped with a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing plasma density measured using the plasma generation system of FIG. 3.
  • 5A is a view for explaining a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B is a plan view illustrating a plasma generating unit of the plasma processing apparatus of FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating a plasma generator according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • Plasma generator can change the plasma characteristics according to the change of the spherical cavity, which enables the plasma generation at low pressure, the size of the hole connected to the cavity and the external power. Therefore, the plasma generator may be applicable to a UV (or EUV) generator, a plasma propellant, an apparatus for plasma spectroscopic measurement of gas, an industrial plasma source such as a semiconductor, or the like.
  • Plasma generator according to an embodiment of the present invention uses the resonance bounce (Bounce Resonance).
  • n 1 or more natural numbers
  • ⁇ is the angular frequency of the RF power supply
  • L is the diameter of the cavity
  • ⁇ th is the average velocity of electrons.
  • the driving frequency may be set to satisfy the above condition. For example, when the electron temperature is about 10 eV and the cavity diameter is about 4 cm, the driving frequency may be 13.56 MHz.
  • the plasma generating apparatus includes a plasma generating space having a spherical or elliptic structure so that the return of electrons can be continued. Accordingly, the electrons are continuously accelerated. Accordingly, the present invention differs from commonly known hollow cathode discharges in terms of structure, plasma generation principle, and operating area. To illustrate this in more detail, a hollow cathode discharge applies power to form a trench structure in the electrode and to maintain a high sheath voltage on the electrode. The electrons in the sheath space are accelerated by an applied electric field, and the accelerated electrons generate a plasma by collision of neutral species. Accordingly, hollow cathode discharges operate at high pressures of tens or hundreds of millitorr or more.
  • the structure of the cavity preferably has a spherical or ellipsoidal form.
  • the electronic energy corresponding to the resonance condition can be adjusted by changing the driving frequency or the size of the cavity corresponding to the resonant resonance frequency. Accordingly, plasma parameters such as plasma density, temperature, and uniformity can be controlled.
  • the plasma generating apparatus may be installed in the port of the chamber.
  • the plasma generator includes a plasma generator having a spherical cavity.
  • the diameter of the cavity is 6.5 cm, and may have a hole of 9 mm communicating with the cavity to discharge the plasma generated in the cavity to the outside. Accordingly, stable plasma can be generated at very low pressure (1 millitorr or less).
  • the plasma density is at a level of 10 ⁇ 10 / cm 3 , and the plasma density is very high.
  • the plasma generator may generate UV (ultraviolet) or EUV (extreme ultraviolet) depending on the gas used.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a plasma system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a chamber-inserted plasma generating apparatus mounted on the plasma system of FIG. 1.
  • the plasma system 10 may include a vacuum chamber 12, a vacuum pump 14, and a plasma generator 100.
  • the plasma generating apparatus 100 may include a plasma generating unit 120, a parasitic discharge preventing unit 110, and an RF power source 174.
  • the vacuum chamber may be used for various purposes such as deposition, etching, surface treatment, and sample analysis.
  • the plasma generating apparatus 100 may be inserted into the vacuum chamber 12 through the port 15 to perform plasma discharge. Accordingly, the plasma generator 100 may generate UV (ultraviolet) or EUV (extreme ultraviolet) according to the gas.
  • the plasma generating apparatus 100 may be inserted into various apparatuses maintained in a vacuum state to perform discharge and may be used as a gas analysis apparatus using spectral distribution or spectral intensity according to discharge gas.
  • the plasma generator 100 may be mounted on an artificial satellite or the like to operate as a plasma propellant.
  • the vacuum chamber 12 may be used for various purposes.
  • the vacuum chamber may be exhausted by an exhaust pump and provide an environment in which the plasma generating device may generate plasma.
  • the plasma generator 100 includes a plasma extraction hole 124 having a spherical or ellipsoidal cavity 122 and configured to communicate the cavity 122 with an external space, and receives RF power.
  • Plasma is generated inside the cavity 122 and is formed of a conductive material.
  • the plasma generator 120 may have a cylindrical shape.
  • the cavity 122 is preferably spherical, but may be an ellipsoid slightly modified in configuration.
  • the diameter of the cavity 122 may be several millimeters to several centimeters.
  • the plasma extraction hole 124 may communicate with the cavity 122 and extract the plasma generated in the cavity to the outside of the cavity 122.
  • the diameter of the plasma extraction hole 124 may be 1/2 to 1/10 of the diameter of the cavity 122.
  • the diameter of the cavity 122 may be smaller than the average free path of the electrons.
  • the diameter of the cavity may be smaller than the mean free path of the gas.
  • the gas pressure in the cavity may be up to several millitorr (preferably 1 millitorr). Accordingly, the electrons in the cavity may perform resonance resonance without colliding with the neutral particles.
  • the plasma generator 120 may have a cylindrical shape having the plasma extraction hole 124 at one end thereof.
  • the plasma generating unit 120 includes a left plasma generating unit 120a having a left hemisphere cavity having the plasma extraction hole 124 and a right plasma having a right hemisphere cavity aligned with the left hemisphere cavity. It may include a generator 120b. Accordingly, the left plasma generating unit 120a and the right plasma generating unit 120b may be combined to provide a spherical cavity 122.
  • the parasitic discharge preventing unit 110 is disposed to surround the plasma generating unit 120 so that parasitic plasma is not formed, and has an auxiliary hole 112 aligned with the plasma extraction hole 124 and is formed of an insulator.
  • the parasitic discharge prevention unit 110 may have a cylindrical shape, and the thickness may be several millimeters or more so that parasitic discharge does not occur.
  • the parasitic discharge preventing unit 110 may be an insulator, for example, alumina or ceramic material.
  • the diameter of the auxiliary hole 112 of the parasitic discharge prevention unit 110 may be equal to or greater than the diameter of the plasma extraction hole 124.
  • the auxiliary hole 112 and the plasma extraction hole 124 may be aligned with each other to provide a path from which plasma is extracted.
  • the parasitic discharge prevention unit 120 may have an auxiliary hole 112 at the center of one end and the other end may have an open cylindrical shape.
  • the auxiliary insulator 130 contacts the other end of the plasma generator 120 and may have a cylindrical shape.
  • the auxiliary insulating part 130 may be made of alumina or ceramic.
  • the auxiliary insulation unit 130 may include a through hole in the center thereof. The auxiliary insulation unit 130 may provide a path for suppressing parasitic discharge and supplying RF power.
  • the power supply rod 132 may be disposed through the center of the auxiliary insulation unit 130 and may be in electrical contact with the other end of the plasma generator 120.
  • the power supply rod 132 may be screwed to the other end of the plasma generating unit 120.
  • the material of the power supply rod 132 may be a material having high electrical conductivity such as copper.
  • the guide pipe 140 may be disposed to surround the coaxial cable 141 and may support the auxiliary insulation 130.
  • the guide pipe 140 may be an iron alloy such as stainless steel as a conductor.
  • One end of the guide pipe 140 may be coupled to the other end of the auxiliary insulating part 130, and may be formed of a conductive material and have a cylindrical shape extending in an extension direction of the auxiliary insulating part.
  • the guide pipe 140 may provide a function of a feedthrough for power supply.
  • the coaxial cable 141 may be disposed inside the guide pipe and supply power to the power supply rod 132.
  • the coaxial cable 141 may include an inner lead 142 and an outer lead 144 electrically insulated from the inner lead and surrounding the inner lead.
  • the external conductor 141 may be grounded.
  • the coaxial cable may be electrically connected to the RF power source 174 while minimizing a change in impedance or leakage power in the plasma generator.
  • the flange 154 may be coupled to the port 154 of the vacuum chamber and perform vacuum sealing.
  • the flange 154 is disposed to surround the other end of the guide pipe 140.
  • the flange 154 may have a locking portion 146 so that the guide pipe 140 is not sucked into the vacuum chamber by the vacuum suction force.
  • the diameter of the guide pipe at the locking portion 146 may be larger than other portions. Accordingly, the diameter of the flange engaging portion 156 corresponding to the engaging portion of the flange may be larger than other portions.
  • an O-ring may be inserted into the flange engaging portion 156.
  • a cylindrical spacer 162 may be inserted into the locking portion 146 having a large diameter of the guide pipe.
  • the spacer 162 may press the O-ring inserted therein to maintain the vacuum sealing.
  • a thread may be formed on an outer circumferential surface of the locking portion 146 having a large diameter of the guide pipe.
  • the power cable connection unit 164 may include an electrical connector 166 coupled to the other end of the guide pipe 140 and supplying power to the coaxial cable.
  • the electrical connector 166 may be a BNC connector.
  • the power cable connection unit 164 may have a cylindrical shape with one side open, and may have a jaw on one side. A screw groove may be formed around the jaw, and may be coupled to a screw thread formed on the outer circumferential surface of the locking portion 146 having a large diameter of the guide pipe to press the spacer 162.
  • the RF power source 174 provides the plasma generator 120 with RF power of a driving frequency corresponding to a resonant resonance frequency given by the temperature of electrons in the cavity 122 and the diameter of the cavity.
  • the RF power source 174 may be a variable frequency power source.
  • the driving frequency of the RF power source 174 is a few MHz to several hundred MHz, and the driving frequency may be varied to match the bounce resonant frequency.
  • the RF power supply may supply power to the plasma generator 120 through an impedance matching network 172.
  • FIG 3 is a view for explaining a plasma system equipped with a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the plasma system 20 may include a vacuum chamber 12, a vacuum pump 14, and a plasma generator 200.
  • the plasma generator 200 may include a plasma generator 220, a parasitic discharge prevention unit 210, and an RF power source 174.
  • the plasma generator 200 includes a plasma extraction hole 224 having a spherical or ellipsoidal cavity 222 and configured to communicate the cavity and an external space with each other, and is supplied with RF power.
  • a plasma generation unit 220 generating plasma therein and formed of a conductive material;
  • a parasitic discharge preventing unit 210 formed of an insulator and having an auxiliary hole 212 arranged to surround the plasma generating unit 220 to prevent parasitic plasma from being formed and aligned in the plasma extraction hole 224;
  • an RF power source 174 which provides the plasma generator with RF power of a driving frequency corresponding to a resonant resonance frequency given by the temperature of electrons in the cavity and the diameter of the cavity.
  • the plasma generator 220 includes an upper plasma generator 220a having the plasma extraction hole 224 and an upper hemisphere cavity; And a lower plasma generator 220b having a gas supply hole 227 formed at a position facing the plasma extraction hole and having a lower hemisphere cavity aligned with the upper hemisphere cavity.
  • the upper plasma generator 220a may be in the form of a disc or a square plate
  • the lower plasma generator 220b may be in the form of a disc or a square plate aligned with the upper plasma generator.
  • the lower plasma generator 220b may include a protrusion 220c protruding downward from a portion where the cavity is formed. Accordingly, the cavity 222 may be formed while reducing the thickness of the plasma generator 220.
  • the parasitic discharge preventing unit 210 may have an auxiliary hole 212 and may be formed to completely surround the plasma generating unit 220.
  • the auxiliary hole 212 may be aligned with the plasma extraction hole, and the plasma may be ejected to the outside of the cavity 222 through the plasma extraction hole and the auxiliary hole.
  • the gas supply hole 227 may be formed at a position facing the plasma extraction hole 224. Gas may be supplied through the gas supply hole, and the gas may be ionized.
  • the gas may be variously modified according to a desired process.
  • the gas may be hydrogen gas or oxygen gas.
  • the parasitic discharge preventing unit 210 may have a cylindrical side parasitic discharge preventing unit 210b; An upper parasitic discharge preventing unit 210a covering one surface of the side parasitic discharge preventing unit 210b and one surface of the upper plasma generating unit 220a; And a lower parasitic discharge preventing unit 210c covering the other surface of the side parasitic discharge unit 210b and the lower surface of the lower plasma generator 220b.
  • the parasitic discharge preventing unit and the plasma generating unit may be disposed inside the vacuum chamber, supply gas to the gas supply hole 227 through the vacuum port 15, and supply RF power to the lower plasma generating unit 220b.
  • the vacuum port 15 may be formed on a lower surface of the vacuum chamber, and supply gas and RF power through the vacuum port.
  • FIG. 4 is a graph showing plasma density measured using the plasma generation system of FIG. 3.
  • the plasma density was measured using a cutoff probe that detects a transmission wave passing through the plasma while changing the frequency of the microwave, and measures the plasma density by measuring the plasma cutoff frequency.
  • the pressure in the vacuum chamber was set to 0.7 millitorr and the gas used argon gas.
  • the plasma density (or electron density) is 5.7 X 10 ⁇ (10) / cm 3 at 50 watts of 13.56 MHz, and 7.7 X 10 at 150 watts of 13.56 MHz.
  • ⁇ (10) / cm 3 In this case, the diameter of the cavity is 6.5 cm, and the diameter of the plasma extraction hole is 9 mm.
  • the RF power by adjusting the RF power, the RF driving frequency, and the diameter of the cavity, it is possible to control the temperature, plasma density, radical density and composition ratio of the electron.
  • 5A is a view for explaining a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B is a plan view illustrating a plasma generating unit of the plasma processing apparatus of FIG. 5A.
  • the plasma processing apparatus 30 includes a vacuum chamber 12; Plasma extraction holes 324 disposed in the vacuum chamber and having a plurality of spherical or ellipsoidal cavities 322 and configured to communicate each of the cavities 322 and the internal space of the vacuum chamber with each other.
  • a plasma generator 320 formed of a conductive material to generate a plasma inside the cavities by receiving RF power;
  • a parasitic discharge prevention unit 310 disposed to surround the plasma generation unit 320 so that parasitic plasma is not formed, and having auxiliary holes 312 arranged in the plasma extraction holes 324 and formed of an insulator;
  • an RF power source 174 for providing the plasma generator 320 with RF power of a driving frequency corresponding to a resonant resonance frequency given by the temperature of electrons in the cavity 326 and the diameter of the cavity 326. It includes.
  • the vacuum chamber 12 may have a cylindrical shape.
  • the vacuum chamber 12 may be exhausted to the vacuum pump 14.
  • the vacuum chamber 12 may perform a deposition process or an etching process.
  • the substrate holder 380 may face the plasma extraction holes 324 of the plasma generator in the vacuum chamber.
  • the substrate holder 380 may be disposed in an inner lower portion of the vacuum chamber.
  • the substrate 382 may be disposed on the substrate holder 380 to receive the plasma extracted by the plasma extraction holes 324.
  • the substrate holder may have a disk shape, and the substrate may be a circular substrate.
  • the plasma generating unit 320 may be in the form of a disc and may be disposed above the inside of the vacuum chamber 12.
  • the plasma generator 320 may include a plurality of spherical or ellipsoidal cavities 322.
  • the cavities 322 may be arranged in a matrix form in the same plane or arranged to have a high density of cavities in a peripheral area in order to adjust spatial uniformity.
  • the plasma extraction holes 324 may be formed to communicate with each of the cavities 322 and the internal space of the vacuum chamber.
  • the cavities 322 have the same shape.
  • the plasma extraction holes 324 may have the same diameter.
  • the plasma generator 320 may be supplied with RF power to generate a plasma inside the cavities and may be formed of a conductive material.
  • the cavities 322 may be spherical or ellipsoidal in shape.
  • the plasma generator 320 may include gas supply holes 327 formed at positions where the plasma extraction holes face each other in the cavities.
  • the gas supply holes 327 may provide gas to the cavities 322, respectively.
  • the plasma generated in the cavities may be ejected through the plasma extraction holes 324.
  • a gas distribution space 326 communicating with the gas supply holes may be provided.
  • the gas distribution space 326 may uniformly distribute the gas to all the gas supply holes 327. Diameters of the gas supply holes 327 may be smaller than diameters of the plasma extraction holes so that plasma is not ejected.
  • the gas distribution space 326 may be set not to satisfy the bounce resonance condition of the former.
  • the height of the gas distribution space 326 may be set to be smaller than the diameter of the cavities 322.
  • the gas distribution space 326 may receive gas from the outside of the vacuum chamber.
  • the plasma generator 320 may receive RF power from the RF power source 174 disposed outside the vacuum chamber.
  • the gas distribution space 326 may have a disc shape embedded in the plasma generator.
  • the plasma extraction holes may be periodically arranged at regular intervals in the same plane.
  • the plasma generator 320 may include a disk-shaped upper plasma generator 320a, a disk-shaped intermediate plasma generator 320b, and a disk-shaped lower plasma generator 320c.
  • the upper plasma generator 320a, the intermediate plasma generator 320b, and the lower plasma generator 320c may have a stacked structure aligned with each other.
  • the recessed portion formed on the lower surface of the upper plasma generator 320a and the recessed portion formed on the upper surface of the intermediate plasma generator 320b may be coupled to each other to provide a gas distribution space 326.
  • the plurality of hemisphere cavities formed on the lower surface of the intermediate plasma generator 320b and the plurality of hemisphere cavities formed on the upper surface of the lower plasma generator 320c are combined to form spherical cavities 322. Can be provided.
  • the parasitic discharge preventing unit 310 may be disposed to surround the plasma generating unit 320 and may include auxiliary holes 312 to expose the plasma extraction holes 324.
  • the diameter of the auxiliary hole 312 may be larger than the diameter of the plasma extraction hole 324.
  • the auxiliary hole 312 may have a cylindrical or truncated cone shape.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating a plasma generator according to still another embodiment of the present invention.
  • the plasma generating unit 420 may have a rectangular plate shape and may be disposed above the inside of the vacuum chamber.
  • the plasma generator may include a plurality of spherical or ellipsoidal cavities 422.
  • the cavities may be arranged in a matrix form or arranged to have a high density of cavities in a peripheral area in order to adjust spatial uniformity.
  • the plasma extraction holes 424 may be formed to communicate with each of the cavities and the internal space of the vacuum chamber.
  • the cavities have the same shape.
  • the plasma extraction holes may have the same diameter.
  • the plasma generator may be supplied with RF power to generate a resonant resonance of electrons to generate a plasma inside the cavities, and may be formed of a conductive material.
  • the cavities may be spherical or ellipsoidal in shape.
  • the plasma generator 420 may include gas supply holes formed at positions where the plasma extraction holes face each other in the cavities.
  • the gas supply holes may provide gas to the cavities, respectively.
  • Plasma generated in the cavities may be ejected through the plasma extraction holes.
  • a gas distribution space 426 communicating with the gas supply holes may be provided.
  • the gas distribution space can distribute the gas evenly to all the gas supply holes.
  • the gas distribution space may be set so as not to satisfy the bounce resonance condition of the former. For example, the height of the gas distribution space may be set to be smaller than the diameter of the cavities.
  • the gas distribution space 426 may receive gas from the outside of the vacuum chamber.
  • the plasma generator may receive RF power from the RF power source disposed outside the vacuum chamber.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • the plasma processing apparatus 50 may receive a gas to generate active species and provide the same to a separate process chamber.
  • the plasma processing apparatus 50 may operate as a remote plasma source.
  • the plasma processing apparatus 50 includes a vacuum chamber 52; Plasma extraction holes 524 disposed in the vacuum chamber 52 and having a plurality of spherical or ellipsoidal cavities 522 and configured to communicate each of the cavities and the internal space of the vacuum chamber with each other.
  • a plasma generator 520 which is supplied with RF power to generate plasma in the cavities and is formed of a conductive material;
  • a parasitic discharge prevention unit (510) formed of an insulator and having auxiliary holes (512) arranged to surround the plasma generating unit (520) so as to prevent parasitic plasma from being formed, and aligned with the plasma extraction holes;
  • an RF power source 174 which provides the plasma generator with RF power of a driving frequency corresponding to a resonant resonance frequency given by the temperature of electrons in the cavity and the diameter of the cavity.
  • the vacuum chamber 52 may have a cylindrical shape.
  • the lower surface of the vacuum chamber may include a port 53 for extracting the active species.
  • the plasma generator 520 may include a cylindrical outer plasma generator 520a, a cylindrical intermediate plasma generator 520b, and a cylindrical inner plasma generator 520c.
  • the outer plasma generator 520a, the intermediate plasma generator 520b, and the inner plasma generator 520c may have a coaxial structure aligned with each other.
  • a depression formed on the inner surface of the outer plasma generator 520a and a depression formed on the outer surface of the intermediate plasma generator 520b may be combined with each other to provide a gas distribution space 526.
  • Hemispherical cavities formed inside the intermediate plasma generator 520b and hemisphere cavities formed outside the inner plasma generator 520c may be combined to provide spherical cavities 522.
  • the plasma generator 520 may include gas supply holes 527 formed at positions in which the plasma extraction holes face each other in the cavities; And a gas distribution space 526 communicating with the gas supply holes 527.
  • the plasma generator 520 may have a cylindrical shape and may be disposed adjacent to an inner side surface of the vacuum chamber 52.
  • the gas distribution space 526 may have a cylindrical shape embedded in the plasma generator 520.
  • the plasma extraction holes 522 of the plasma generator may be arranged to face the central axis of the plasma generator.
  • the plasma extraction holes may be periodically spaced apart from each other in azimuth and central axis directions at regular intervals.
  • the gas distribution space 526 may receive gas from the outside of the vacuum chamber and supply gas to the cavities through the gas supply holes.
  • a cross section of the parasitic discharge prevention unit 510 may have a quadrangular shape, and the parasitic discharge prevention unit 510 may have a hollow toroidal shape.
  • the plasma generator 520 having the cylindrical shape or the rectangular cross section may be disposed in the parasitic discharge prevention unit 510. Accordingly, the cylindrical plasma generator 520 may provide active species in the central axis direction.
  • the auxiliary holes 512 may be disposed on the inner side of the parasitic discharge discharge part and may be aligned with the plasma extraction holes 524.
  • the parasitic discharge preventing unit 510 may be disposed in a coaxial structure to be in close contact with the vacuum chamber 52.
  • FIG. 8 is a view for explaining a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the plasma processing apparatus 50a includes a vacuum chamber 52; Plasma extraction holes 524 disposed in the vacuum chamber 52 and having a plurality of spherical or ellipsoidal cavities 522 and configured to communicate each of the cavities and the internal space of the vacuum chamber with each other.
  • a plasma generator 520 which is supplied with RF power to generate plasma in the cavities and is formed of a conductive material;
  • a parasitic discharge prevention unit (510) formed of an insulator and having auxiliary holes (512) arranged to surround the plasma generating unit (520) so as to prevent parasitic plasma from being formed, and aligned with the plasma extraction holes;
  • an RF power source 174 which provides the plasma generator with RF power of a driving frequency corresponding to a resonant resonance frequency given by the temperature of electrons in the cavity and the diameter of the cavity.
  • the vacuum chamber 52 may have a cylindrical shape.
  • the lower surface of the vacuum chamber may include a port 53 for extracting the active species.
  • the plasma generator 520 may include a cylindrical outer plasma generator 520a, a cylindrical intermediate plasma generator 520b, and a cylindrical inner plasma generator 520c.
  • the outer plasma generator 520a, the intermediate plasma generator 520b, and the inner plasma generator 520c may have a coaxial structure aligned with each other.
  • a depression formed on the inner surface of the outer plasma generator 520a and a depression formed on the outer surface of the intermediate plasma generator 520b may be combined with each other to provide a gas distribution space 526.
  • Hemispherical cavities formed inside the intermediate plasma generator 520b and hemisphere cavities formed outside the inner plasma generator 520c may be combined to provide spherical cavities 522.
  • the plasma generator 520 may include gas supply holes 527 formed at positions in which the plasma extraction holes face each other in the cavities; And a gas distribution space 526 communicating with the gas supply holes 527.
  • the plasma generator 520 may have a cylindrical shape and may be disposed adjacent to an inner side surface of the vacuum chamber 52.
  • the gas distribution space 526 may have a cylindrical shape embedded in the plasma generator 520.
  • the plasma extraction holes 522 of the plasma generator may be arranged to face the central axis of the plasma generator.
  • the plasma extraction holes may be periodically spaced apart from each other in azimuth and central axis directions at regular intervals.
  • the gas distribution space 526 may receive gas from the outside of the vacuum chamber and supply gas to the cavities through the gas supply holes.
  • a cross section of the parasitic discharge prevention unit 510 may have a quadrangular shape, and the parasitic discharge prevention unit 510 may have a hollow toroidal shape.
  • the plasma generator 520 having the cylindrical shape or the rectangular cross section may be disposed in the parasitic discharge prevention unit 510. Accordingly, the cylindrical plasma generator 520 may provide active species in the central axis direction.
  • the auxiliary holes 512 may be disposed on the inner side of the parasitic discharge discharge part and may be aligned with the plasma extraction holes 524.
  • the parasitic discharge preventing unit 510 may be disposed in a coaxial structure to be in close contact with the vacuum chamber 52.
  • the process chamber 55 may have a cylindrical shape and may be connected to an open end of the vacuum chamber 52 to receive active species formed in the vacuum chamber 52.
  • a baffle 59 may be disposed between the open end of the vacuum chamber and the process chamber. The baffle 59 may spatially and uniformly distribute the active species generated in the vacuum chamber 52.
  • the substrate holder 380 may be disposed in the process chamber and receive the active species generated by the plasma generator 520.
  • the substrate holder 380 may be disposed under the process chamber 55.
  • the substrate 382 may be disposed on the substrate holder 380 to receive the active species.
  • the substrate holder 380 may have a disk shape.

Landscapes

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 발생부를 포함한다. 상기 플라즈마 발생부는, 구형 또는 타원체형의 케비티를 구비한다. 상기 플라즈마 발생부는 상기 케비티에 RF 전력을 공급받아 전자가 되튐공진하여 플라즈마를 생성한다. 상기 케비티는 외부 공간과 서로 연통되도록 플라즈마 추출 홀을 포함한다.

Description

플라즈마 발생 장치
본 발명은 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 구형의 케비티를 구비하고 상기 케비티에 전자가 되튐 공진하는 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.
플라즈마를 이용한 반도체 공정의 최소 선폭은 감소하고 있다. 현재 널리 쓰이고 있는 축전 결합 플라즈마 (Capacitively Coupled Plasma;CCP)나 (유도 결합 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma; ICP)는 감소된 선폭을 가지는 반도체 공정을 진행하기 힘들다.
첫째, 축전 결합 플라즈마 또는 유도 결합 플라즈마를 사용할 경우, 높은 전자 밀도 하에서 공정을 해야 하기 때문에 원자 수준의 미세공정이 힘들다.
둘째, 높은 에너지를 갖는 이온의 충돌 및 하전(charging)에 의한 손상 문제가 있다.
따라서 이러한 문제점들을 해결하기 위해 기존의 공정보다 훨씬 낮은 압력 ( 수 밀리토르 이하)을 갖는 플라즈마 신공정 기술이 필요하다.
KR 10-2013-0142585 A는 할로우 케소드 방전을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 장치는 수십 밀리토르 이상의 높은 압력에서 동작하고, 더 낮은 압력에서 동작하는 플라즈마 소스가 요구된다.
KR 10-1352496 B1는 저압 플라즈마 소스를 개시한다. 그러나, 이 장치는 대면적 처리가 어렵다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 수 밀리토르 이하(더 구체적으로, 1 밀리토르 이하)의 저압에서 플라즈마를 생성하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 발생부를 포함한다. 상기 플라즈마 발생부는, 구형 또는 타원체형의 케비티를 구비한다. 상기 플라즈마 발생부는 상기 케비티에 RF 전력을 공급받아 전자가 되튐공진하여 플라즈마를 생성한다. 상기 케비티는 외부 공간과 서로 연통되도록 플라즈마 추출 홀을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기생 플라즈마가 형성되지 못하도록 상기 플라즈마 발생부를 감싸도록 배치되고 상기 플라즈마 추출 홀에 정렬된 보조 홀을 구비하고 절연체로 형성된 기생 방전 방지부; 및 상기 케비티 내부의 전자의 온도와 케비티의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 상기 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부에 제공하는 RF 전원을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 RF 전원은 가변 주파수 전원 또는 복수의 구동 주파수를 구비한 전원일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 상기 플라즈마 추출홀을 구비한 좌측 반구 케비티를 구비한 좌측 플라즈마 발생부와 상기 좌측 반구 케비티와 정렬된 우측 반구 케비티를 구비한 우측 플라즈마 발생부를 포함할 수 있다. 상기 기생 방전 방지부는 원통 형상이고, 상기 기생 방전 방지부의 일단은 그 중심에 보조 홀을 구비하고, 상기 기생 방전 방지부의 타단은 개방될 수 있다. 플라즈마 발생 장치는 일단이 상기 플라즈마 발생부의 타단에 접촉하는 원기둥 형상의 보조 절연부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 진공 챔버 내에 배치되고, 복수의 구형 또는 타원체형의 케비티들을 구비하고, 상기 케비티들 각각과 진공 챔버의 내부 공간을 서로 연통되도록 형성된 플라즈마 추출 홀들을 포함하고, 상기 RF 전력을 공급받아 상기 케비티들 내부에 플라즈마를 생성시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는, 상기 케비티들에서 상기 플라즈마 추출 홀들이 마주보는 위치에 각각 형성된 가스 공급홀들; 및 상기 가스 공급홀들에 연통되는 가스 분배 공간을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 추출 홀들은 방위각 방향 및 중심축 방향으로 이격되어 주기적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 진공 챔버의 개방된 일단에 연결된 원통형태의 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에서 상기 플라즈마 발생부가 생성한 활성종을 공급받는 기판 홀더; 및 상기 기판 홀더 상에 배치되어 상기 활성종을 제공받는 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 기판 홀더는 디스크 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는, 구형 또는 타원체형의 케비티를 구비하고 상기 케비티와 외부 공간을 서로 연통되도록 형성된 플라즈마 추출 홀을 포함하고, RF 전력을 공급받아 상기 케비티 내부에 플라즈마를 발생시키고, 도전성 물질로 형성된 플라즈마 발생부; 기생 플라즈마가 형성되지 못하도록 상기 플라즈마 발생부를 감싸도록 배치되고 상기 플라즈마 추출 홀에 정렬된 보조 홀을 구비하고 절연체로 형성된 기생 방전 방지부; 및 상기 케비티 내부의 전자의 온도와 케비티의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부에 제공하는 RF 전원을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 RF 전원은 가변 주파수 전원일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 일단에 상기 플라즈마 추출 홀을 구비한 원기둥 형상이고, 상기 플라즈마 발생부는 상기 플라즈마 추출홀을 구비한 좌측 반구 케비티를 구비한 좌측 플라즈마 발생부와 상기 좌측 반구 케비티와 정렬된 우측 반구 케비티를 구비한 우측 플라즈마 발생부를 포함할 수 있다. 상기 기생 방전 방지부는 원통 형상이고, 상기 기생 방전 방지부의 일단은 그 중심에 보조 홀을 구비하고, 상기 기생 방전 방지부의 타단은 개방될 수 있다. 상기 플라즈마 발생 장치는, 일단이 상기 플라즈마 발생부의 타단에 접촉하는 원기둥 형상의 보조 절연부; 상기 보조 절연부의 중심을 관통하여 배치되고 상기 플라즈마 발생부의 타단과 전기적으로 접촉하는 전력 공급 봉; 일단은 상기 보조 절연부의 타단 결합하고, 도전성 재질로 형성되고 상기 보조 절연부의 연장 방향으로 연장되는 원통 형상의 가이드 파이프; 상기 가이드 파이프의 내부에 배치되고 상기 전력 공급 봉에 전력을 공급하는 동축 케이블; 상기 가이드 파이프의 타단에 삽입되어 상기 가이드 파이프의 타단을 감싸도록 배치되고 진공 챔버에 포트에 결합하는 플랜지; 및 상기 가이드 파이프의 타단에 결합하고 상기 동축 케이블에 전력을 공급하는 전기 커넥터를 구비한 전력 케이블 연결부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는, 상기 플라즈마 추출홀과 상부 반구 케비티를 구비한 상부 플라즈마 발생부; 및 상기 플라즈마 추출홀과 마주보는 면에 형성된 가스 공급홀을 구비하고 상기 상부 반구 케비티와 정렬된 하부 반구 케비티를 구비한 하부 플라즈마 발생부를 포함할 수 있다. 상기 기생 방전 방지부는 보조 홀을 구비하고 상기 플라즈마 발생부를 완전히 감싸도록 형성되고, 상기 기생 방전 방지부 및 상기 플라즈마 발생부는 진공 챔버 내부에 배치되고, 상기 진공 챔버에 설치된 진공 포트를 통하여 가스는 상기 가스 공급홀에 공급되고, 상기 진공 챔버에 설치된 진공 포트를 통하여 하고, 상기 하부 플라즈마 발생부는 RF 전력을 공급받을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내에 배치되고, 복수의 구형 또는 타원체형의 케비티들을 구비하고 상기 케비티들 각각과 진공 챔버의 내부 공간을 서로 연통되도록 형성된 플라즈마 추출 홀들을 포함하고, RF 전력을 공급받아 상기 케비티들 내부에 플라즈마를 발생시키고, 도전성 물질로 형성된 플라즈마 발생부; 기생 플라즈마가 형성되지 못하도록 상기 플라즈마 발생부를 감싸도록 배치되고 상기 플라즈마 추출 홀들에 각각 정렬된 보조 홀들을 구비하고 절연체로 형성된 기생 방전 방지부; 및 상기 케비티 내부의 전자의 온도와 케비티의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부에 제공하는 RF 전원을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는, 상기 케비티들에서 상기 플라즈마 추출 홀들이 마주보는 위치에 각각 형성된 가스 공급홀들; 및 상기 가스 공급홀들에 연통되는 가스 분배 공간을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 진공 챔버는 원통 형상이고, 상기 플라즈마 발생부는 원판 형태이고, 상기 진공 챔버의 내부 상부에 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 진공 챔버 내에서 상기 플라즈마 발생부의 플라즈마 추출홀들을 마주보는 기판 홀더; 및 상기 기판 홀더 상에 배치되어 상기 플라즈마 추출홀들에 의하여 추출된 플라즈마를 제공받는 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 기판 홀더는 디스크 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 진공 챔버는 사각통 형상이고, 상기 플라즈마 발생부는 사각판 형태이고, 상기 진공 챔버의 내부 상부에 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 진공 챔버 내에서 상기 플라즈마 발생부의 플라즈마 추출홀들을 마주보는 기판 홀더; 및 상기 기판 홀더 상에 배치되어 상기 플라즈마 추출홀들에 의하여 추출된 플라즈마를 제공받는 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 기판 홀더는 사각 기둥 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 진공 챔버는 원통 형상이고, 상기 플라즈마 발생부는 원통 형태이고, 상기 진공 챔버의 내측면에 배치되고, 상기 가스 분배 공간은 상기 플라즈마 발생부 내에 매몰된 원통 형상이고, 상기 플라즈마 발생부의 상기 플라즈마 추출홀들은 상기 플라즈마 발생부의 중심축을 바라보도록 배열되고, 상기 플라즈마 추출홀들은 방위각 방향 및 중심축 방향으로 이격되어 주기적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 진공 챔버의 개방된 일단에 연결된 원통형태의 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에서 상기 플라즈마 발생부가 생성한 활성종을 공급받는 기판 홀더; 및 상기 기판 홀더 상에 배치되어 상기 활성종을 제공받는 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 기판 홀더는 디스크 형상일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 발생 장치는, 플라즈마 발생을 가능하게 하는 구형의 케비티, 상기 케비티에 연결된 홀의 구조 및 크기 , 및 외부 전력의 변화에 따른 플라즈마 특성을 바꿀 수 있다. 따라서, 이 플라즈마 발생 장치는 UV (또는 EUV) , 플라즈마 추진체, 반도체/디스플레이 산업용 플라즈마 등에 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 시스템에 장착된 챔버 삽입형 플라즈마 발생 장치를 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치가 장착된 플라즈마 시스템을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 3의 플라즈마 발생 시스템을 사용하여 측정한 플라즈마 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 발생부를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생부를 설명하는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 절단 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 발생 장치는 저압에서 플라즈마 발생을 가능케 하는 구형의 케비티, 상기 케비티에 연결된 홀의 크기 및 외부 전력의 변화에 따른 플라즈마 특성을 바꿀 수 있다. 따라서, 플라즈마 발생 장치는 UV (또는 EUV) 발생원, 플라즈마 추진체, 가스의 플라즈마 분광 측정용 장치, 반도체 등 산업 플라즈마 소스 등에 적용이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 플라즈마를 되튐 공진(Bounce Resonance)을 이용한다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2018000008-appb-I000001
여기서, n= 1 이상의 자연수이고, ω는 RF 전원의 각주파수이고, L은 케비티의 지름이다. νth은 전자의 평균 속도이다. 이에 따라, 케비티의 지름과 전자의 온도, 평균 속도, 전자 에너지가 주어진 경우, 구동 주파수는 위의 조건을 만족하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 전자의 온도가 약 10 eV이고, 케비티의 지름이 약 4 cm인 경우, 구동 주파수는 13.56MHz 일 수 있다.
종래의 플라즈마 발생원은 전자를 지속적으로 되튐 공진시키기 힘든 구조이다. 그 이유는 어느 정도 전자가 가속되면, 반대편 벽의 전위를 넘어서 챔버 벽으로 사라지던지 또는 챔버 크기의 제약으로 되튐이 지속될 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치는 전자의 되튐이 지속될 수 있도록, 구형 또는 타원 구조의 플라즈마 발생 공간을 구비한다. 이에 따라, 전자는 지속적으로 가속된다. 따라서, 본 발명은 통상적으로 알려진 할로우 케소드 방전과는 구조, 플라즈마 생성 원리, 동작 영역 면에서 다르다. 그에 대하여 더욱 자세히 설명을 하자면, 할로우 케소드 방전은 전극을 트렌치 구조를 만들고, 그 전극에 높은 쉬스 전압을 유지하게끔 전력을 인가한다. 그 쉬스라는 공간에 존재하는 전자는 인가된 전기장에 의하여 가속되고, 가속된 전자가 중성종의 충돌로 플라즈마를 생성시키는 원리이다. 그에 따라서, 할로우 케소드 방전은 수십 또는 수백 밀리토르 이상의 높은 압력에서 동작한다. 하지만, 본 발명은 전자의 되튐에 의하여 전자가 에너지를 얻기 때문에 전력이 인가되는 주파수와 전자의 되튐 공진 주파수를 일치시켜서 전자가 에너지를 얻는 원리에 의하여 플라즈마가 생성되기 때문에, 동작 범위는 수 밀리토르 이하의 낮은 압력 또는 극저압에서도 플라즈마 발생이 가능하다. 또한, 되튐이 잘 일어나기 위해서 케비티의 구조는 구형 또는 타원체 형태를 갖는 것이 바람직하다. 그리고 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수 또는 케비티의 크기 등을 변화시킴에 따라서 공진 조건에 해당하는 전자에너지를 조절할 수 있으며, 그에 따라서 플라즈마 밀도, 온도, 균일도 등의 플라즈마 변수 제어가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 챔버의 포트에 설치될 수 있다. 플라즈마 발생 장치는 구 형태의 케비티를 갖는 플라즈마 발생부를 구비한다. 예를 들어, 상기 케비티의 지름은 6.5 센치미터 수준이고, 상기 케비티 내에서 발생한 플라즈마를 외부로 배출하도록 상기 케비티에 연통되는 9mm의 홀을 가질 수 있다. 이에 따라, 극저압(1 밀리토르 이하)에서 안정된 플라즈마가 발생될 수 있다. 또한, 플라즈마 밀도는 10^10 /cm3의 수준으로, 플라즈마 밀도는 매우 높다. 상기 플라즈마 발생 장치는 사용하는 가스에 따라, UV (ultraviolet) 또는 EUV (extreme ultraviolet)를 발생시킬 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시예에 기초하여 설명한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 시스템에 장착된 챔버 삽입형 플라즈마 발생 장치를 나타내는 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 플라즈마 시스템(10)은 진공 챔버(12), 진공 펌프(14), 및 플라즈마 발생 장치(100)를 포함할 수 있다. 플라즈마 발생 장치(100)는 플라즈마 발생부(120), 기생 방전 방지부(110), 및 RF 전원(174)을 포함할 수 있다. 상기 진공 챔버는 증착, 식각, 표면 처리, 그리고 샘플 분석 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.
상기 플라즈마 발생 장치(100)는 상기 진공 챔버(12) 내에 포트(15)를 통하여 삽입되어 플라즈마 방전을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 플라즈마 발생 장치(100)는 가스에 따라, UV (ultraviolet) 또는 EUV (extreme ultraviolet)를 발생시킬 수 있다. 상기 플라즈마 발생 장치(100)는 진공 상태로 유지되는 다양한 기기에 삽입되어 방전 수행하고 방전 가스에 따른 분광 분포 또는 분광 세기를 이용하여 가스 분석 장치로 사용될 수 있다. 상기 플라즈마 발생 장치(100)는 인공 위성 등에 탑재되어 플라즈마 추진체로 동작할 수 있다.
상기 진공 챔버(12)는 다양한 용도로 사용될 수 있다. 상기 진공 챔버는 배기 펌프에 의하여 배기되고 상기 플라즈마 발생 장치가 플라즈마를 발생시킬 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
상기 플라즈마 발생부(100)는 구형 또는 타원체형의 케비티(122)를 구비하고 상기 케비티(122)와 외부 공간을 서로 연통되도록 형성된 플라즈마 추출 홀(124)을 포함하고, RF 전력을 공급받아 상기 케비티(122) 내부에 플라즈마를 발생시키고, 도전성 물질로 형성된다. 상기 플라즈마 발생부(120)의 형상은 원기둥 형상일 수 있다. 상기 케비티(122)는 구형이 바람직하나, 구성에서 약간 변형된 타원체일 수 있다. 상기 케비티(122)의 직경은 수 밀리미터 내지 수 센치일 수 있다. 상기 플라즈마 추출홀(124)은 상기 케비티(122)와 연통되고 상기 케비티 내에서 발생된 플라즈마를 케비티(122) 외부로 추출할 수 있다. 상기 플라즈마 추출홀(124)의 직경은 상기 케비티(122)의 직경의 1/2 내지 1/10일 수 있다. 상기 케비티(122)의 직경은 전자의 평균 자유 경로보다 작을 수 있다. 또한, 상기 케비티의 직경은 가스의 평균 자유 경로보다 작을 수 있다. 상기 케비티 내의 기체 압력은 수 밀리토르(바람직하게는 1 밀리토르) 이하일 수 있다. 이에 따라, 상기 케비티 내의 전자는 중성 입자와 충돌하지 않고 되튐 공진을 수행할 수 있다.
상기 플라즈마 발생부(120)는 일단에 상기 플라즈마 추출 홀(124)을 구비한 원기둥 형상일 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(120)는 상기 플라즈마 추출홀(124)을 구비한 좌측 반구 케비티를 구비한 좌측 플라즈마 발생부(120a)와 상기 좌측 반구 케비티와 정렬된 우측 반구 케비티를 구비한 우측 플라즈마 발생부(120b)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 좌측 플라즈마 발생부(120a)와 상기 우측 플라즈마 발생부(120b)는 결합되어 구형의 상기 케비티(122)를 제공할 수 있다.
상기 기생 방전 방지부(110)는 기생 플라즈마가 형성되지 못하도록 상기 플라즈마 발생부(120)를 감싸도록 배치되고 상기 플라즈마 추출 홀(124)에 정렬된 보조 홀(112)을 구비하고 절연체로 형성된다. 상기 기생 방전 방지부(110)는 원통 형상이고, 두께는 기생 방전이 발생하지 않도록 수 밀리미터 이상일 수 있다. 상기 기생 방전 방지부(110)는 절연체로 예를 들어, 알루니마 또는 세라믹 재질일 수 있다. 상기 기생 방전 방지부(110)의 보조 홀(112)의 직경은 상기 플라즈마 추출홀(124)의 직경 이상일 수 있다. 상기 보조 홀(112)과 상기 플라즈마 추출홀(124)은 서로 정렬되어 플라즈마가 추출되는 경로를 제공할 수 있다. 상기 기생 방전 방지부(120)는 일단의 중심에 보조 홀(112)을 구비하고 타단은 개방된 원통 형상일 수 있다.
보조 절연부(130)의 일단은 상기 플라즈마 발생부(120)의 타단에 접촉하고, 원기둥 형상일 수 있다. 상기 보조 절연부(130)의 재질은 알루미나 또는 세라믹 재질일 수 있다. 상기 보조 절연부(130)는 그 중심에 관통홀을 포함할 수 있다. 상기 보조 절연부(130)는 기생 방전을 억제하고 RF 전력을 공급하는 통로를 제공할 수 있다.
전력 공급봉(132)은 상기 보조 절연부(130)의 중심을 관통하여 배치되고 상기 플라즈마 발생부(120)의 타단과 전기적으로 접촉할 수 있다. 상기 전력 공급봉(132)은 상기 플라즈마 발생부(120)의 타단과 나사 결합할 수 있다. 상기 전력 공급봉(132)의 재질은 구리와 같은 전기 전도도가 높은 재질일 수 있다.
가이드 파이프(140)는 동축 케이블(141)을 감싸도록 배치되고, 상기 보조 절연부(130)를 지지할 수 있다. 상기 가이드 파이프(140)는 도전체로 스테인레스 스틸과 같은 철 합금일 수 있다. 상기 가이드 파이프(140)의 일단은 상기 보조 절연부(130)의 타단 결합하고, 도전성 재질로 형성되고 상기 보조 절연부의 연장 방향으로 연장되는 원통 형상일 수 있다. 상기 가이드 파이프(140)는 전력 공급용 피드스루의 기능을 제공할 수 있다.
동축 케이블(141)은 상기 가이드 파이프의 내부에 배치되고 상기 전력 공급 봉(132)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 동축 케이블(141)은 내부 도선(142)과 상기 내부 도선과 전기적으로 절연되고 상기 내부 도선을 감싸는 외부 도선(144)을 포함할 수 있다. 상기 외부 도선(141)은 접지될 수 있다. 상기 동축 케이블은 상기 플라즈마 발생부에 임피던스의 변화 또는 누설 전력을 최소화하면서 상기 RF 전원(174)에 전기적으로 연결될 수 있다.
플랜지(154)는 상기 진공 챔버의 포트(154)에 결합하고 진공 실링을 수행할 수 있다. 상기 플랜지(154)는 상기 가이드 파이프(140)의 타단을 감싸도록 배치된다. 상기 플랜지(154)는 상기 가이드 파이프(140)가 진공 흡입력에 의하여 상기 진공 챔버 내로 빨려 들어가지 않도록 걸림 부위(146)를 가질 수 있다. 상기 걸림 부위(146)에서 상기 가이드 파이프의 직경은 다른 부위 보다 큰 클 수 있다. 이에 따라, 상기 플랜지에서 상기 걸림 부위에 대응하는 플랜지 걸림 부위(156)의 직경은 다른 부위에 비하여 더 클 수 있다. 진공 실링을 위하여, 상기 플랜지 걸림 부위(156) 내부에 오링이 삽입될 수 있다.
상기 가이드 파이프의 직경이 큰 걸림 부위(146)에는 원통 형상의 스페이서(162)가 삽입될 수 있다. 상기 스페이서(162)가 내측에 삽입된 오링을 압박하여 진공 실링을 유지할 수 있다. 상기 가이드 파이프의 직경이 큰 걸림 부위(146)의 외주면에는 나사 산이 형성될 수 있다.
전력 케이블 연결부(164)는 상기 가이드 파이프(140)의 타단에 결합하고 상기 동축 케이블에 전력을 공급하는 전기 커넥터(166)를 구비할 수 있다. 상기 전기 케넉터(166)는 BNC 커넥터일 수 있다. 상기 전력 케이블 연결부(164)는 일면이 개방된 원통 형상이고, 상기 일면에는 턱을 가질 수 있다. 상기 턱 주위에는 나사 홈이 형성되어, 상기 가이드 파이프의 직경이 큰 걸림 부위(146)의 외주면에 형성된 나사 산과 결합하여, 상기 스페이서(162)를 압박할 수 있다.
RF 전원(174)은 상기 케비티(122) 내부의 전자의 온도와 케비티의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부(120)에 제공한다. 상기 RF 전원(174)은 가변 주파수 전원일 수 있다. 상기 RF 전원(174)의 구동 주파수는 수 MHz 내지 수백 MHz이고, 상기 구동 주파수는 되툼 공진 주파수에 일치하도록 가변될 수 있다. 상기 RF 전원은 임피던스 매칭 네트워크(172)를 통하여 상기 플라즈마 발생부(120)에 전력을 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치가 장착된 플라즈마 시스템을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 플라즈마 시스템(20)은 진공 챔버(12), 진공 펌프(14), 및 플라즈마 발생 장치(200)를 포함할 수 있다. 플라즈마 발생 장치(200)는 플라즈마 발생부(220), 기생 방전 방지부(210), 및 RF 전원(174)을 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 발생 장치(200)는 구형 또는 타원체형의 케비티(222)를 구비하고 상기 케비티와 외부 공간을 서로 연통되도록 형성된 플라즈마 추출 홀(224)을 포함하고, RF 전력을 공급받아 상기 케비티 내부에 플라즈마를 발생시키고, 도전성 물질로 형성된 플라즈마 발생부(220); 기생 플라즈마가 형성되지 못하도록 상기 플라즈마 발생부(220)를 감싸도록 배치되고 상기 플라즈마 추출 홀(224)에 정렬된 보조 홀(212)을 구비하고 절연체로 형성된 기생 방전 방지부(210); 및 상기 케비티 내부의 전자의 온도와 케비티의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부에 제공하는 RF 전원(174)을 포함한다.
상기 플라즈마 발생부(220)는, 상기 플라즈마 추출홀(224)과 상부 반구 케비티를 구비한 상부 플라즈마 발생부(220a); 및 상기 플라즈마 추출홀과 마주보는 위치에 형성된 가스 공급홀(227)을 구비하고 상기 상부 반구 케비티와 정렬된 하부 반구 케비티를 구비한 하부 플라즈마 발생부(220b)를 포함할 수 있다. 상기 상부 플라즈마 발생부(220a)는 원판 또는 사각판 형태이고, 상기 하부 플라즈마 발생부(220b)는 상기 상부 플라즈마 발생부와 정렬된 원판 또는 사각판 형태일 수 있다. 상기 하부 플라즈마 발생부(220b)는 상기 케비티가 형성된 부위에서 하부로 돌출된 돌출부(220c)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 전체적으로, 상기 플라즈마 발생부(220)의 두께를 감소시키면서 상기 케비티(222)를 형성할 수 있다.
상기 기생 방전 방지부(210)는 보조 홀(212)을 구비하고 상기 플라즈마 발생부(220)를 완전히 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 보조홀(212)은 상기 플라즈마 추출홀과 정렬되고, 플라즈마가 상기 플라즈마 추출홀 및 보조홀을 통하여 상기 케비티(222) 외부로 분출될 수 있다. 상기 가스 공급홀(227)은 상기 플라즈마 추출홀(224)과 마주보는 위치에 형성될 수 있다. 상기 가스 공급홀을 통하여 가스가 공급되고, 상기 가스는 이온화될 수 있다. 상기 가스는 원하는 공정에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 가스는 수소 가스 또는 산소 가스일 수 있다.
상기 기생 방전 방지부(210)는 원통 형상의 측면 기생 방전 방지부(210b); 상기 측면 기생 방전 방지부(210b)의 일면 및 상기 상부 플라즈마 발생부(220a)의 일면을 덮는 상부 기생 방전 방지부(210a); 및 상기 측면 기생 방전부(210b) 의 타면 및 상기 하부 플라즈마 발생부(220b)의 하부면을 덮는 하부 기생 방전 방지부(210c)를 포함할 수 있다.
상기 기생 방전 방지부 및 상기 플라즈마 발생부는 진공 챔버 내부에 배치되고, 진공 포트(15)를 통하여 상기 가스 공급홀(227)에 가스를 공급하고, 상기 하부 플라즈마 발생부(220b)에 RF 전력을 공급할 수 있다. 상기 진공 포트(15)는 상기 진공 챔버의 하부면에 형성되고, 상기 진공 포트를 통하여 가스와 RF 전력을 공급할 수 있다.
도 4는 도 3의 플라즈마 발생 시스템을 사용하여 측정한 플라즈마 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 플라즈마 밀도는 초고주파(microwave)의 주파수를 변경하면서 플라즈마를 투과하는 투과파를 검출하고, 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하여 플라즈마 밀도를 측정하는 컷오프 프로브를 사용하여 측정되었다. 진공 챔버의 압력은 0.7 밀리토르로 설정되고, 가스는 아르곤 가스를 사용하였다. 0.7 밀리토르에서, RF 전원의 전력에 따라 플라즈마 밀도( 또는 전자 밀도)는 13. 56 MHz의 50와트에서 5.7 X 10 ^(10) /cm3이고, 13. 56 MHz의 150와트에서 7.7 X 10 ^(10) /cm3이다. 이 경우, 케비티의 직경은 6.5 센치미터이고, 플라즈마 추출홀의 직경은 9 밀리미터이다.
통상적인 축전 결합 플라즈마에서는 0.7 밀리토르에서 방전이 불가하다. 그러나, 본 발명에 따르면, 안정적인 방전이 수행될 수 있다. 상기 케비티의 압력이 증가하면, 전자는 중성 가스와 충돌하여 되튐 공진을 만족하지 못할 수 없다. 따라서, 중성 가스의 평균 이동 경로가 케비티의 직경보다 크도록, 상기 케비티 내의 압력은 수 밀리토르 이하로 충분히 낮을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, RF 전력, RF 구동 주파수, 그리고 케비티의 직경을 조절하면, 전자의 온도, 플라즈마 밀도, 라디칼 밀도 및 조성비를 제어할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 발생부를 나타내는 평면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 플라즈마 처리 장치(30)는, 진공 챔버(12); 상기 진공 챔버 내에 배치되고, 복수의 구형 또는 타원체형의 케비티들(322)을 구비하고 상기 케비티들(322) 각각과 진공 챔버의 내부 공간을 서로 연통되도록 형성된 플라즈마 추출 홀들(324)을 포함하고, RF 전력을 공급받아 상기 케비티들 내부에 플라즈마를 발생시키고, 도전성 물질로 형성된 플라즈마 발생부(320); 기생 플라즈마가 형성되지 못하도록 상기 플라즈마 발생부(320)를 감싸도록 배치되고 상기 플라즈마 추출 홀들(324)에 각각 정렬된 보조 홀들(312)을 구비하고 절연체로 형성된 기생 방전 방지부(310); 및 상기 케비티(326) 내부의 전자의 온도와 케비티(326)의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부(320)에 제공하는 RF 전원(174)을 포함한다.
상기 진공 챔버(12)는 원통 형상일 수 있다. 상기 진공 챔버(12)는 진공 펌프(14)에 배기될 수 있다. 상기 진공 챔버(12)는 증착 공정 또는 식각 공정을 수행할 수 있다.
기판 홀더(380)는 상기 진공 챔버 내에서 상기 플라즈마 발생부의 플라즈마 추출홀들(324)을 마주볼 수 있다. 상기 기판 홀더(380)는 상기 진공 챔버의 내부 하부에 배치될 수 있다. 기판(382)은 상기 기판 홀더(380) 상에 배치되어 상기 플라즈마 추출홀들(324)에 의하여 추출된 플라즈마를 제공받을 수 있다. 상기 기판 홀더는 디스크 형상이고, 상기 기판은 원형 기판일 수 있다.
상기 플라즈마 발생부(320)는 원판 형태이고, 상기 진공 챔버(12)의 내부 상부에 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(320)는 복수의 구형 또는 타원체형의 케비티들(322)을 구비할 수 있다. 상기 케비티들(322)은 동일 평면 내에서 매트릭스 형태로 배열되거나 공간 균일도를 조절하기 위하여 국부적으로 주변 부위의 케비티들의 밀도가 높도록 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 추출홀들(324)은 상기 케비티들(322) 각각과 진공 챔버의 내부 공간을 서로 연통되도록 형성될 수 있다. 상기 케비티들(322)은 동일한 형상을 가지고. 상기 플라즈마 추출홀들(324)은 동일한 직경을 가질 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(320)는 전자의 되튐 공진을 위하여 RF 전력을 공급받아 상기 케비티들 내부에 플라즈마를 발생시키고, 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 케비티들(322)의 형상은 구형 또는 타원체형일 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(320)는 상기 케비티들에서 상기 플라즈마 추출 홀들이 마주보는 위치에 각각 형성된 가스 공급홀들(327)을 포함할 수 있다. 상기 가스 공급홀들(327)은 가스를 상기 케비티들(322)에 각각 제공할 수 있다. 상기 케비티들 내에서 생성된 플라즈마는 상기 플라즈마 추출홀(324)들 통하여 분출될 수 있다. 상기 케비티들(322)에 가스를 분배하기 위하여, 상기 가스 공급홀들에 연통되는 가스 분배 공간(326)이 제공될 수 있다. 상기 가스 분배 공간(326)은 모든 가스 공급홀들(327)에 균일하게 가스를 분배할 수 있다. 상기 가스 공급홀들(327)의 직경은 플라즈마가 분출되지 않도록 상기 플라즈마 추출홀의 직경보다 작을 수 있다. 상기 가스 분배 공간(326)은 전자의 되튐 공진 조건을 만족하지 않도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 가스 분배 공간(326)의 높이는 상기 케비티들(322)의 직경보다 작도록 설정될 수 있다. 상기 가스 분배 공간(326)은 상기 진공 챔버의 외부로부터 가스를 공급받을 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(320)는 상기 진공 챔버의 외부에 배치된 상기 RF 전원(174)으로부터 RF 전력을 공급받을 수 있다.
상기 가스 분배 공간(326)은 상기 플라즈마 발생부 내에 매몰된 원판 형상일 수 있다. 상기 플라즈마 추출홀들은 동일 평면에서 일정한 간격을 가지고 주기적으로 배열될 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(320)는 원판 형상의 상부 플라즈마 발생부(320a), 원판 형상의 중간 플라즈마 발생부(320b), 및 원판 형상의 하부 플라즈마 발생부(320c)를 포함할 수 있다. 상기 상부 플라즈마 발생부(320a), 상기 중간 플라즈마 발생부(320b), 및 하부 플라즈마 발생부(320c)는 서로 정렬되는 적층 구조일 수 있다. 상기 상부 플라즈마 발생부(320a)의 하부면에 형성된 함몰부위와 상기 중간 플라즈마 발생부(320b)의 상부면에 형성된 함몰부위는 서로 결합하여 가스 분배 공간(326)을 제공할 수 있다. 상기 중간 플라즈마 발생부(320b)의 하부면에 형성된 복수의 반구 케비티들과 상기 하부 플라즈마 발생부(320c)의 상부면에 형성된 복수의 반구 케비티들은 서로 결합하여 구형의 케비티들(322)을 제공할 수 있다.
상기 기생 방전 방지부(310)는 상기 플라즈마 발생부(320)를 감싸도록 배치되고, 상기 플라즈마 추출홀들(324)을 노출하도록 보조 홀들(312)을 포함할 수 있다. 상기 보조 홀(312)의 직경은 상기 플라즈마 추출홀(324)의 직경보다 클 수 있다. 상기 보조 홀(312)은 원기둥 또는 절두된 원뿔 형태일 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생부를 설명하는 평면도이다.
도 5a 및 도 6을 참조하면, 플라즈마 발생부(420)는 사각판 형태이고, 상기 진공 챔버의 내부 상부에 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 발생부는 복수의 구형 또는 타원체형의 케비티들(422)을 구비할 수 있다. 상기 케비티들은 매트릭스 형태로 배열되거나 공간 균일도를 조절하기 위하여 주변 부위의 케비티들의 밀도가 높도록 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 추출홀들(424)은 상기 케비티들 각각과 진공 챔버의 내부 공간을 서로 연통되도록 형성될 수 있다. 상기 케비티들은 동일한 형상을 가지고. 상기 플라즈마 추출홀들은 동일한 직경을 가질 수 있다. 상기 플라즈마 발생부는 전자의 되튐 공진을 위하여 RF 전력을 공급받아 상기 케비티들 내부에 플라즈마를 발생시키고, 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 케비티들의 형상은 구형 또는 타원체형일 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(420)는 상기 케비티들에서 상기 플라즈마 추출 홀들이 마주보는 위치에 각각 형성된 가스 공급홀들을 포함할 수 있다. 상기 가스 공급홀들은 가스를 상기 케비티들에 각각 제공할 수 있다. 상기 케비티들 내에서 생성된 플라즈마는 상기 플라즈마 추출홀들 통하여 분출될 수 있다. 상기 케비티들에 가스를 분배하기 위하여, 상기 가스 공급홀들에 연통되는 가스 분배 공간(426)이 제공될 수 있다. 상기 가스 분배 공간은 모든 가스 공급홀들에 균일하게 가스를 분배할 수 있다. 상기 가스 분배 공간은 전자의 되튐 공진 조건을 만족하지 않도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 가스 분배 공간의 높이는 상기 케비티들의 직경보다 작도록 설정될 수 있다. 상기 가스 분배 공간(426)은 상기 진공 챔버의 외부로부터 가스를 공급받을 수 있다. 상기 플라즈마 발생부는 상기 진공 챔버의 외부에 배치된 상기 RF 전원으로부터 RF 전력을 공급받을 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 절단 사시도이다.
도 7을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(50)는 가스를 제공받아 활성종(radicals)을 생성하고, 별도의 공정 챔버에 제공할 수 있다. 상기 플라즈마 처리 장치(50)는 리모트 플라즈마 소스로 동작할 수 있다.
상기 플라즈마 처리 장치(50)는, 진공 챔버(52); 상기 진공 챔버(52) 내에 배치되고, 복수의 구형 또는 타원체형의 케비티들(522)을 구비하고 상기 케비티들 각각과 진공 챔버의 내부 공간을 서로 연통되도록 형성된 플라즈마 추출 홀들(524)을 포함하고, RF 전력을 공급받아 상기 케비티들 내부에 플라즈마를 발생시키고, 도전성 물질로 형성된 플라즈마 발생부(520); 기생 플라즈마가 형성되지 못하도록 상기 플라즈마 발생부(520)를 감싸도록 배치되고 상기 플라즈마 추출 홀들에 각각 정렬된 보조 홀들(512)을 구비하고 절연체로 형성된 기생 방전 방지부(510); 및 상기 케비티 내부의 전자의 온도와 케비티의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부에 제공하는 RF 전원(174)을 포함한다.
상기 진공 챔버(52)는 원통 형상일 수 있다. 상기 진공 챔버의 하부면에는 활성종을 추출하기 위한 포트(53)를 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 발생부(520)는 원통 형상의 외측 플라즈마 발생부(520a), 원통 형상의 중간 플라즈마 발생부(520b), 및 원통 형상의 내측 플라즈마 발생부(520c)를 포함할 수 있다. 상기 외측 플라즈마 발생부(520a), 상기 중간 플라즈마 발생부(520b), 및 내측 플라즈마 발생부(520c)는 서로 정렬된 동축 구조일 수 있다. 상기 외측 플라즈마 발생부(520a)의 내측면에 형성된 함몰부위와 상기 중간 플라즈마 발생부(520b)의 외측면에 형성된 함몰부위는 서로 결합하여 가스 분배 공간(526)을 제공할 수 있다. 상기 중간 플라즈마 발생부(520b)의 내측에 형성된 반구 케비티들과 상기 내측 플라즈마 발생부(520c)의 외측에 형성된 반구 케비티들은 서로 결합하여 구형의 케비티들(522)을 제공할 수 있다.
상기 플라즈마 발생부(520)는, 상기 케비티들에서 상기 플라즈마 추출 홀들이 마주보는 위치에 각각 형성된 가스 공급홀들(527); 및 상기 가스 공급홀들(527)에 연통되는 가스 분배 공간(526)을 구비할 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(520)는 원통 형태이고, 상기 진공 챔버(52)의 내측면에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 가스 분배 공간(526)은 상기 플라즈마 발생부(520) 내에 매몰된 원통 형상일 수 있다. 상기 플라즈마 발생부의 상기 플라즈마 추출홀들(522)은 상기 플라즈마 발생부의 중심축을 바라보도록 배열될 수 있다. 상기 플라즈마 추출홀들은 일정한 간격을 가지고 방위각 방향 및 중심축 방향으로 이격되어 주기적으로 배열될 수 있다. 상기 가스 분배 공간(526)은 상기 진공 챔버의 외부로부터 가스를 공급받아 상기 가스 공급홀들을 통하여 케비티들에 가스를 공급할 수 있다.
상기 기생 방전 방지부(510)의 단면은 사각형이고, 상기 기생 방전 방지부(510)는 속이 빈 토로이달 형상일 수 있다. 상기 기생 방전 방지부(510) 내에 상기 원통 형태 또는 직사각형 단면을 가진 플라즈마 발생부(520)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 원통 형태의 플라즈마 발생부(520)는 그 중심축 방향으로 활성종을 제공할 수 있다. 보조 홀들(512)은 상기 기생 방전 방전부의 내측면에 배치되고, 상기 플라즈마 추출홀들(524)과 정렬될 수 있다. 상기 기생 방전 방지부(510)는 상기 진공 챔버(52)와 밀착되도록 동축 구조로 배치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 플라즈마 처리 장치(50a)는, 진공 챔버(52); 상기 진공 챔버(52) 내에 배치되고, 복수의 구형 또는 타원체형의 케비티들(522)을 구비하고 상기 케비티들 각각과 진공 챔버의 내부 공간을 서로 연통되도록 형성된 플라즈마 추출 홀들(524)을 포함하고, RF 전력을 공급받아 상기 케비티들 내부에 플라즈마를 발생시키고, 도전성 물질로 형성된 플라즈마 발생부(520); 기생 플라즈마가 형성되지 못하도록 상기 플라즈마 발생부(520)를 감싸도록 배치되고 상기 플라즈마 추출 홀들에 각각 정렬된 보조 홀들(512)을 구비하고 절연체로 형성된 기생 방전 방지부(510); 및 상기 케비티 내부의 전자의 온도와 케비티의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부에 제공하는 RF 전원(174)을 포함한다.
상기 진공 챔버(52)는 원통 형상일 수 있다. 상기 진공 챔버의 하부면에는 활성종을 추출하기 위한 포트(53)를 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 발생부(520)는 원통 형상의 외측 플라즈마 발생부(520a), 원통 형상의 중간 플라즈마 발생부(520b), 및 원통 형상의 내측 플라즈마 발생부(520c)를 포함할 수 있다. 상기 외측 플라즈마 발생부(520a), 상기 중간 플라즈마 발생부(520b), 및 내측 플라즈마 발생부(520c)는 서로 정렬된 동축 구조일 수 있다. 상기 외측 플라즈마 발생부(520a)의 내측면에 형성된 함몰부위와 상기 중간 플라즈마 발생부(520b)의 외측면에 형성된 함몰부위는 서로 결합하여 가스 분배 공간(526)을 제공할 수 있다. 상기 중간 플라즈마 발생부(520b)의 내측에 형성된 반구 케비티들과 상기 내측 플라즈마 발생부(520c)의 외측에 형성된 반구 케비티들은 서로 결합하여 구형의 케비티들(522)을 제공할 수 있다.
상기 플라즈마 발생부(520)는, 상기 케비티들에서 상기 플라즈마 추출 홀들이 마주보는 위치에 각각 형성된 가스 공급홀들(527); 및 상기 가스 공급홀들(527)에 연통되는 가스 분배 공간(526)을 구비할 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(520)는 원통 형태이고, 상기 진공 챔버(52)의 내측면에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 가스 분배 공간(526)은 상기 플라즈마 발생부(520) 내에 매몰된 원통 형상일 수 있다. 상기 플라즈마 발생부의 상기 플라즈마 추출홀들(522)은 상기 플라즈마 발생부의 중심축을 바라보도록 배열될 수 있다. 상기 플라즈마 추출홀들은 일정한 간격을 가지고 방위각 방향 및 중심축 방향으로 이격되어 주기적으로 배열될 수 있다. 상기 가스 분배 공간(526)은 상기 진공 챔버의 외부로부터 가스를 공급받아 상기 가스 공급홀들을 통하여 케비티들에 가스를 공급할 수 있다.
상기 기생 방전 방지부(510)의 단면은 사각형이고, 상기 기생 방전 방지부(510)는 속이 빈 토로이달 형상일 수 있다. 상기 기생 방전 방지부(510) 내에 상기 원통 형태 또는 직사각형 단면을 가진 플라즈마 발생부(520)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 원통 형태의 플라즈마 발생부(520)는 그 중심축 방향으로 활성종을 제공할 수 있다. 보조 홀들(512)은 상기 기생 방전 방전부의 내측면에 배치되고, 상기 플라즈마 추출홀들(524)과 정렬될 수 있다. 상기 기생 방전 방지부(510)는 상기 진공 챔버(52)와 밀착되도록 동축 구조로 배치될 수 있다.
공정 챔버(55)는 원통 형태이고, 상기 진공 챔버(52)의 개방된 일단에 연결되어, 상기 진공 챔버(52)에서 형성된 활성종을 공급받을 수 있다. 상기 진공 챔버의 개방된 일단과 상기 공정 챔버 사이에는 배플(baffle,59)이 배치될 수 있다. 상기 배플(59)은 상기 진공 챔버(52)에서 발생한 활성종을 공간적으로 균일하게 분배할 수 있다.
기판 홀더(380)는 상기 공정 챔버 내에 배치되고 상기 플라즈마 발생부(520)가 생성한 활성종을 공급받을 수 있다. 상기 기판 홀더(380)는 상기 공정 챔버(55)의 하부에 배치될 수 있다.
기판(382)은 상기 기판 홀더(380) 상에 배치되어 상기 활성종을 제공받을 수 있다. 상기 기판 홀더(380)는 디스크 형상일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (20)

  1. 플라즈마 발생부를 포함하는 플라즈마 발생 장치에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는, 구형 또는 타원체형의 케비티를 구비하고,
    상기 플라즈마 발생부는 상기 케비티에 RF 전력을 공급받아 전자가 되튐공진하여 플라즈마를 생성하고,
    상기 케비티는 외부 공간과 서로 연통되도록 플라즈마 추출 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    기생 플라즈마가 형성되지 못하도록 상기 플라즈마 발생부를 감싸도록 배치되고 상기 플라즈마 추출 홀에 정렬된 보조 홀을 구비하고 절연체로 형성된 기생 방전 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    전자의 온도와 케비티의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 상기 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부에 제공하는 RF 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    전자 에너지와 케비티의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 상기 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부에 제공하는 RF 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  5. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 RF 전원은 가변 주파수 전원 또는 복수의 구동 주파수를 구비한 전원인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는 상기 플라즈마 추출홀을 구비한 좌측 반구 케비티를 구비한 좌측 플라즈마 발생부와 상기 좌측 반구 케비티와 정렬된 우측 반구 케비티를 구비한 우측 플라즈마 발생부를 포함하고,
    상기 기생 방전 방지부는 원통 형상이고,
    상기 기생 방전 방지부의 일단은 그 중심에 보조 홀을 구비하고,
    상기 기생 방전 방지부의 타단은 개방되고,
    일단이 상기 플라즈마 발생부의 타단에 접촉하는 원기둥 형상의 보조 절연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는 진공 챔버 내에 배치되고, 복수의 구형 또는 타원체형의 케비티들을 구비하고, 상기 케비티들 각각과 진공 챔버의 내부 공간을 서로 연통되도록 형성된 플라즈마 추출 홀들을 포함하고, 상기 RF 전력을 공급받아 상기 케비티들 내부에 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 발생장치
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는:
    상기 케비티들에서 상기 플라즈마 추출 홀들이 마주보는 위치에 각각 형성된 가스 공급홀들; 및
    상기 가스 공급홀들에 연통되는 가스 분배 공간을 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 플라즈마 추출 홀들은 방위각 방향 및 중심축 방향으로 이격되어 주기적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 개방된 일단에 연결된 원통형태의 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에서 상기 플라즈마 발생부가 생성한 활성종을 공급받는 기판 홀더; 및
    상기 기판 홀더 상에 배치되어 상기 활성종을 제공받는 기판을 더 포함하고,
    상기 기판 홀더는 디스크 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  11. 구형 또는 타원체형의 케비티를 구비하고 상기 케비티와 외부 공간을 서로 연통되도록 형성된 플라즈마 추출 홀을 포함하고, RF 전력을 공급받아 상기 케비티 내부에 플라즈마를 발생시키고, 도전성 물질로 형성된 플라즈마 발생부;
    기생 플라즈마가 형성되지 못하도록 상기 플라즈마 발생부를 감싸도록 배치되고 상기 플라즈마 추출 홀에 정렬된 보조 홀을 구비하고 절연체로 형성된 기생 방전 방지부; 및
    상기 케비티 내부의 전자의 온도와 케비티의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부에 제공하는 RF 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 RF 전원은 가변 주파수 전원인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는 일단에 상기 플라즈마 추출 홀을 구비한 원기둥 형상이고,
    상기 플라즈마 발생부는 상기 플라즈마 추출홀을 구비한 좌측 반구 케비티를 구비한 좌측 플라즈마 발생부와 상기 좌측 반구 케비티와 정렬된 우측 반구 케비티를 구비한 우측 플라즈마 발생부를 포함하고,
    상기 기생 방전 방지부는 원통 형상이고,
    상기 기생 방전 방지부의 일단은 그 중심에 보조 홀을 구비하고,
    상기 기생 방전 방지부의 타단은 개방되고,
    일단이 상기 플라즈마 발생부의 타단에 접촉하는 원기둥 형상의 보조 절연부;
    상기 보조 절연부의 중심을 관통하여 배치되고 상기 플라즈마 발생부의 타단과 전기적으로 접촉하는 전력 공급 봉;
    일단은 상기 보조 절연부의 타단 결합하고, 도전성 재질로 형성되고 상기 보조 절연부의 연장 방향으로 연장되는 원통 형상의 가이드 파이프;
    상기 가이드 파이프의 내부에 배치되고 상기 전력 공급 봉에 전력을 공급하는 동축 케이블;
    상기 가이드 파이프의 타단에 삽입되어 상기 가이드 파이프의 타단을 감싸도록 배치되고 진공 챔버에 포트에 결합하는 플랜지; 및
    상기 가이드 파이프의 타단에 결합하고 상기 동축 케이블에 전력을 공급하는 전기 커넥터를 구비한 전력 케이블 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는:
    상기 플라즈마 추출홀과 상부 반구 케비티를 구비한 상부 플라즈마 발생부; 및
    상기 플라즈마 추출홀과 마주보는 면에 형성된 가스 공급홀을 구비하고 상기 상부 반구 케비티와 정렬된 하부 반구 케비티를 구비한 하부 플라즈마 발생부를 포함하고,
    상기 기생 방전 방지부는 보조 홀을 구비하고 상기 플라즈마 발생부를 완전히 감싸도록 형성되고,
    상기 기생 방전 방지부 및 상기 플라즈마 발생부는 진공 챔버 내부에 배치되고,
    상기 진공 챔버에 설치된 진공 포트를 통하여 가스는 상기 가스 공급홀에 공급되고,
    상기 진공 챔버에 설치된 진공 포트를 통하여 하고, 상기 하부 플라즈마 발생부는 RF 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  15. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내에 배치되고, 복수의 구형 또는 타원체형의 케비티들을 구비하고 상기 케비티들 각각과 진공 챔버의 내부 공간을 서로 연통되도록 형성된 플라즈마 추출 홀들을 포함하고, RF 전력을 공급받아 상기 케비티들 내부에 플라즈마를 발생시키고, 도전성 물질로 형성된 플라즈마 발생부;
    기생 플라즈마가 형성되지 못하도록 상기 플라즈마 발생부를 감싸도록 배치되고 상기 플라즈마 추출 홀들에 각각 정렬된 보조 홀들을 구비하고 절연체로 형성된 기생 방전 방지부; 및
    상기 케비티 내부의 전자의 온도와 케비티의 지름에 의하여 주어진 되튐 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수의 RF 전력을 상기 플라즈마 발생부에 제공하는 RF 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는:
    상기 케비티들에서 상기 플라즈마 추출 홀들이 마주보는 위치에 각각 형성된 가스 공급홀들; 및
    상기 가스 공급홀들에 연통되는 가스 분배 공간을 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 원통 형상이고,
    상기 플라즈마 발생부는 원판 형태이고, 상기 진공 챔버의 내부 상부에 배치되고,
    상기 진공 챔버 내에서 상기 플라즈마 발생부의 플라즈마 추출홀들을 마주보는 기판 홀더; 및
    상기 기판 홀더 상에 배치되어 상기 플라즈마 추출홀들에 의하여 추출된 플라즈마를 제공받는 기판을 더 포함하고,
    상기 기판 홀더는 디스크 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 사각통 형상이고,
    상기 플라즈마 발생부는 사각판 형태이고, 상기 진공 챔버의 내부 상부에 배치되고,
    상기 진공 챔버 내에서 상기 플라즈마 발생부의 플라즈마 추출홀들을 마주보는 기판 홀더; 및
    상기 기판 홀더 상에 배치되어 상기 플라즈마 추출홀들에 의하여 추출된 플라즈마를 제공받는 기판을 더 포함하고,
    상기 기판 홀더는 사각 기둥 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 원통 형상이고,
    상기 플라즈마 발생부는 원통 형태이고, 상기 진공 챔버의 내측면에 배치되고,
    상기 가스 분배 공간은 상기 플라즈마 발생부 내에 매몰된 원통 형상이고,
    상기 플라즈마 발생부의 상기 플라즈마 추출홀들은 상기 플라즈마 발생부의 중심축을 바라보도록 배열되고,
    상기 플라즈마 추출홀들은 방위각 방향 및 중심축 방향으로 이격되어 주기적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 개방된 일단에 연결된 원통형태의 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에서 상기 플라즈마 발생부가 생성한 활성종을 공급받는 기판 홀더; 및
    상기 기판 홀더 상에 배치되어 상기 활성종을 제공받는 기판을 더 포함하고,
    상기 기판 홀더는 디스크 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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