KR100803626B1

KR100803626B1 - Plasma reactor with built-in radio frequency antenna

Info

Publication number: KR100803626B1
Application number: KR1020060047327A
Authority: KR
Inventors: 최대규
Original assignee: 주식회사 뉴파워 프라즈마
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2008-02-19
Anticipated expiration: 2026-05-26
Also published as: KR20070113710A

Abstract

여기에 내장 무선 주파수 안테나를 갖는 플라즈마 반응기가 게시된다. 본 발명의 플라즈마 반응기는 복수 개의 안테나 유닛을 포함하는 플라즈마 발생 섹션과 플라즈마 발생 섹션의 양 측으로 연결되는 두 개의 진공 챔버를 포함한다. 두 개의 진공 챔버는 플라즈마 발생 섹션에 의해 발생되는 플라즈마를 각각 수용하여 피처리 기판의 플라즈마 처리를 수행한다. 복수 개의 안테나 유닛이 플라즈마 반응기의 내부에 위치함으로 유도 결합 에너지의 전달 효율을 강화 시키고 손실율은 최소화된다.Posted here is a plasma reactor with a built-in radio frequency antenna. The plasma reactor of the present invention includes a plasma generating section including a plurality of antenna units and two vacuum chambers connected to both sides of the plasma generating section. The two vacuum chambers each receive a plasma generated by the plasma generating section to perform plasma processing of the substrate to be processed. Since the plurality of antenna units are located inside the plasma reactor, the transmission efficiency of the inductive coupling energy is enhanced and the loss rate is minimized.

플라즈마, 유도 결합 플라즈마, 무선 주파수 안테나 Plasma, inductively coupled plasma, radio frequency antenna

Description

Plasma reactor with built-in radio frequency antenna {PLASMA PROCESS CHAMBER HAVING INTERNAL RADIO FREQUENCY ANTENNA}

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.In order to more fully understand the drawings used in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 본 발명의 플라즈마 반응기의 사시도이다.1 is a perspective view of a plasma reactor of the present invention.

도 2는 플라즈마 반응기의 내부에 수평 설치된 안테나 어레이를 보여주는 도면이다.2 is a view showing an antenna array horizontally installed inside the plasma reactor.

도 3은 도 1의 플라즈마 반응기의 단면도 및 안테나 유닛의 부분 확대도이다.3 is a cross-sectional view of the plasma reactor of FIG. 1 and a partially enlarged view of the antenna unit.

도 4는 수평 설치된 안테나 어레이에서 하나의 안테나 유닛의 구성을 구체적으로 보여주는 도면이다.4 is a view illustrating in detail the configuration of one antenna unit in a horizontally installed antenna array.

도 5a 내지 도 5c는 안테나 어레이의 전기적 연결 방식을 다양하게 예시하는 도면이다.5A through 5C are views illustrating various examples of an electrical connection method of an antenna array.

도 6은 플라즈마 반응기의 내부에 수직 설치된 안테나 어레이를 보여주는 플라즈마 반응기의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of the plasma reactor showing an antenna array installed vertically inside the plasma reactor.

도 7은 수직 설치된 안테나 어레이에서 하나의 안테나 유닛의 구성을 구체적으로 보여주는 도면이다.7 is a view showing in detail the configuration of one antenna unit in a vertically installed antenna array.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings

100: 플라즈마 반응기 200: 진공 챔버100: plasma reactor 200: vacuum chamber

210: 기판 출입구 220: 기판 지지대210: substrate entrance 220: substrate support

230: 가스 출구 300: 플라즈마 발생 섹션230: gas outlet 300: plasma generation section

본 발명은 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 일체화 되고 다중으로 배열된 두 개의 진공 챔버를 구비하여 동시에 두 장의 피처리 기판을 병렬로 처리하는 플라즈마 반응기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma reactor, and more particularly, to a plasma reactor having two vacuum chambers integrated and arranged in parallel to simultaneously process two sheets of substrates in parallel.

플라즈마는 같은 수의 음이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 라디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각(etching), 증착(deposition), 세정(cleaning), 에싱(ashing) 등에 다양하게 사용된다. 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.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. The active gas is widely used in various fields and is typically used in a variety of semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, cleaning, ashing, and the like. 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.

유도 결합 플라즈마 소스는 무선 주파수 전원의 증가에 따라 이온 밀도를 쉽게 증가시킬 수 있으며 이에 따른 이온 충격은 상대적으로 낮아서 고밀도 플라즈마 를 얻기에 적합한 것으로 알려져 있다. 그럼으로 유도 결합 플라즈마 소스는 고밀도의 플라즈마를 얻기 위하여 일반적으로 사용되고 있다. 유도 결합 플라즈마 소스는 대표적으로 무선 주파수 안테나(RF antenna)를 이용하는 방식과 변압기를 이용한 방식(변압기 결합 플라즈마(transformer coupled plasma)라고도 함)으로 기술 개발이 이루어지고 있다. 여기에 전자석이나 영구 자석을 추가하거나, 용량 결합 전극을 추가하여 플라즈마의 특성을 향상 시키고 재현성과 제어 능력을 높이기 위하여 기술 개발이 이루어지고 있다.It is known that inductively coupled plasma sources can easily increase the ion density with increasing radio frequency power, and thus the ion bombardment is relatively low, and thus suitable for obtaining high density plasma. Therefore, inductively coupled plasma sources are commonly used to obtain high density plasma. Inductively coupled plasma sources are typically developed using a radio frequency antenna (RF antenna) and a transformer (also called transformer coupled plasma). The development of technology to improve the characteristics of plasma, and to increase the reproducibility and control ability by adding an electromagnet or a permanent magnet or adding a capacitive coupling electrode.

무선 주파수 안테나는 나선형 타입 안테나(spiral type antenna) 또는 실린더 타입의 안테나(cylinder type antenna)가 일반적으로 사용된다. 무선 주파수 안테나는 플라즈마 반응기(plasma reactor)의 외부에 배치되며, 석영과 같은 유전체 위도우(dielectric window)를 통하여 플라즈마 반응기의 내부로 유도 기전력을 전달한다. 무선 주파수 안테나를 이용한 유도 결합 플라즈마는 고밀도의 플라즈마를 비교적 손쉽게 얻을 수 있으나, 안테나의 구조적 특징에 따라서 플라즈마 균일도가 영향을 받는다. 그럼으로 무선 주파수 안테나의 구조를 개선하여 균일한 고밀도의 플라즈마를 얻기 위해 노력하고 있다.As the radio frequency antenna, a spiral type antenna or a cylinder type antenna is generally used. The radio frequency antenna is disposed outside the plasma reactor and transmits induced electromotive force into the plasma reactor through a dielectric window such as quartz. Inductively coupled plasma using a radio frequency antenna can obtain a high density plasma relatively easily, but the plasma uniformity is affected by the structural characteristics of the antenna. Therefore, efforts have been made to improve the structure of the radio frequency antenna to obtain a uniform high density plasma.

그러나 대면적의 플라즈마를 얻기 위하여 안테나의 구조를 넓게 하거나 안테나에 공급되는 전력을 높이는 것은 한계성을 갖는다. 예를 들어, 정상파 효과(standing wave effect)에 의해 방사선상으로 비균일한 플라즈마가 발생되는 것으로 알려져 있다. 또한, 안테나에 높은 전력이 인가되는 경우 무선 주파수 안테나의 용량성 결합(capacitive coupling)이 증가하게 됨으로 유전체 윈도우를 두껍 게 해야 하며, 이로 인하여 무선 주파수 안테나와 플라즈마 사이의 거리가 증가함으로 전력 전달 효율이 낮아지는 문제점이 발생된다.However, in order to obtain a large plasma, it is limited to widen the structure of the antenna or increase the power supplied to the antenna. For example, it is known that a non-uniform plasma is generated in the radiographic state by a standing wave effect. In addition, when high power is applied to the antenna, the capacitive coupling of the radio frequency antenna is increased, so that the dielectric window must be thickened, thereby increasing the distance between the radio frequency antenna and the plasma, thereby increasing power transmission efficiency. The problem of being lowered occurs.

어느 산업 분야에서와 같이, 반도체 집적회로장치나 액정표시장치를 제조하기 위한 반도체 산업에서도 생산성을 높이기 위해 여러 가지 노력들이 계속되고 있다. 생산성을 높이기 위해서는 기본적으로 생산 설비가 증가되거나 향상되어야 한다. 그러나 단순히 생산 설비를 증가하는 것으로는 공정 설비의 증설 비용뿐만 아니라 클린룸의 공간 설비 또한 증가하게 되어 고비용이 발생되는 문제점을 갖고 있다.As in any industrial field, various efforts have been made to increase productivity in the semiconductor industry for manufacturing semiconductor integrated circuit devices and liquid crystal display devices. In order to increase productivity, production facilities basically need to be increased or improved. However, simply increasing the production equipment, as well as the expansion cost of the process equipment as well as the space equipment of the clean room has a problem that the high cost occurs.

특히, 반도체 제조 공정에서는 단위 면적당 생산성이 최종 재품의 가격에 영향을 미치는 중요한 요인의 하나로 작용한다. 그럼으로 단위 면적당 생산성을 높이기 위한 방법으로 생산 설비의 구성들을 효과적으로 배치하는 기술들이 제공되고 있다. 예를 들어, 두 장의 피처리 기판을 병렬로 처리하는 플라즈마 반응기가 제공되고 있다. 그러나 대부분의 두 장의 피처리 기판을 병렬로 처리하는 플라즈마 반응기들은 두 개의 플라즈마 소스를 탑재하고 있어서 실질적으로 공정 설비의 최소화를 이루지 못하고 있는 실정이다.In particular, in the semiconductor manufacturing process, productivity per unit area is one of the important factors affecting the price of the final product. Thus, technologies are being provided to effectively arrange the components of a production plant in a way to increase productivity per unit area. For example, a plasma reactor for processing two substrates in parallel is provided. However, most plasma reactors that process two substrates to be processed in parallel are equipped with two plasma sources, which does not substantially minimize process equipment.

만약, 두 개의 플라즈마 반응기를 수직 또는 수평으로 병렬 배열할 때 각 구성의 공통적인 부분을 공유하고 하나의 플라즈마 소스에 의해서 두 장의 피처리 기판을 병렬 처리할 수 있다면 설비 공간의 축소나 설비 구성의 최소화에 의한 여러 가지 이득을 얻을 수 있을 것이다.If two plasma reactors are arranged vertically or horizontally in parallel, the common part of each component can be shared and the two substrates can be processed in parallel by one plasma source. There will be several benefits.

최근 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조 하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판의 대형화, 액정 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판의 대형화 그리고 새로운 처리 대상 물질 등장 등과 같은 여러 요인으로 인하여 더욱 향상된 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 특히, 대면적의 피처리 기판에 대한 우수한 처리 능력을 갖는 향상된 플라즈마 반응기 및 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다.In the recent semiconductor manufacturing industry, the plasma processing technology has been further improved due to various factors such as ultra miniaturization of semiconductor devices, the enlargement of silicon wafer substrates for manufacturing semiconductor circuits, the enlargement of glass substrates for manufacturing liquid crystal displays, and the emergence of new target materials. This is required. In particular, there is a need for improved plasma reactors and plasma processing techniques having good processing capabilities for large area substrates.

또한, 피처리 기판의 대형화는 전체적인 생산 설비의 대형화를 야기하게 된다. 생산 설비의 대형화는 전체적인 설비 면적을 증가시켜 결과적으로 생산비를 증가시키는 요인이 된다. 그럼으로 가급적 설비 면적을 최소화 할 수 있는 플라즈마 반응기 및 플라즈마 처리 시스템이 요구되고 있다.In addition, the enlargement of the substrate to be processed causes an increase in the overall production equipment. Larger production facilities increase the overall plant area, resulting in increased production costs. Therefore, there is a need for a plasma reactor and a plasma processing system capable of minimizing the installation area.

본 발명의 목적은 하나의 플라즈마 소스에 의해서 두 장의 피처리 기판을 병렬 처리할 수 있으며 설비 면적을 최소화 할 수 있는 그리고 고밀도 플라즈마를 균일하게 얻을 수 있는 내장 무선 주파수 안테나를 갖는 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plasma reactor having a built-in radio frequency antenna capable of parallel processing of two substrates by one plasma source, minimizing equipment area, and obtaining a high density plasma uniformly. .

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 반응기는: 복수 개의 안테나 유닛을 포함하는 플라즈마 발생 섹션; 플라즈마 발생 섹션의 양 측으로 연결되는 두 개의 진공 챔버; 및 두 개의 진공 챔버는 플라즈마 발생 섹션에 의해 발생되는 플라즈마를 각각 수용하여 피처리 기판의 플라즈마 처리를 수행한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a plasma reactor. The plasma reactor of the present invention comprises: a plasma generating section including a plurality of antenna units; Two vacuum chambers connected to both sides of the plasma generating section; And two vacuum chambers each receive plasma generated by the plasma generating section to perform plasma processing of the substrate to be processed.

이 실시예에 있어서, 플라즈마 발생 섹션은 서로 간격을 두고 수직으로 적층되거나 수직으로 세워져 열을 이루는 것 중 어느 하나의 배열 구조를 갖는 복수개의 안테나 유닛을 포함하고, 각각의 안테나 유닛은 평판형의 안테나 보호 커버 및 안테나 보호 커버에 내장된 안테나 번들을 포함한다.In this embodiment, the plasma generating section comprises a plurality of antenna units having an arrangement structure of any one of being stacked vertically or vertically spaced apart from each other, each antenna unit is a flat antenna And an antenna bundle embedded in the protective cover and the antenna protective cover.

이 실시예에 있어서, 안테나 보호 커버는 유전체 물질을 포함한다.In this embodiment, the antenna protective cover comprises a dielectric material.

이 실시예에 있어서, 안테나 유닛은 안테나 번들의 양 측으로 배치되어 두 개의 진공 챔버를 향하도록 안테나 보호 커버에 내장되는 두 개의 실딩(shielding) 부재를 포함한다.In this embodiment, the antenna unit includes two shielding members disposed on both sides of the antenna bundle and embedded in the antenna protective cover to face two vacuum chambers.

이 실시예에 있어서, 두 개의 실딩 부재는 공정 가스가 공급되는 금속 물질의 가스 공급 튜브로 구성되며, 안테나 보호 커버는 양 측면으로 복수 개의 가스 분사구를 포함하고, 가스 공급 튜브로 공급되는 공정 가스는 복수 개의 가스 분사구를 통하여 두 개의 진공 챔버로 분사된다.In this embodiment, the two shielding members are composed of a gas supply tube of a metallic material to which a process gas is supplied, the antenna protective cover includes a plurality of gas nozzles on both sides, and the process gas supplied to the gas supply tube is It is injected into two vacuum chambers through a plurality of gas nozzles.

이 실시예에 있어서, 복수 개의 안테나 번들은 무선 주파수를 공급하는 전원 공급원에 직렬 연결, 병렬 연결, 직렬과 병렬 혼합 연결 중 어느 하나로 연결된다.In this embodiment, the plurality of antenna bundles are connected in any one of a series connection, a parallel connection, a series and a parallel mixed connection to a power source for supplying radio frequencies.

이 실시예에 있어서, 두 개의 진공 챔버는 플라즈마 발생 섹션에 대향되는 측벽으로 각기 구성되는 가스 출구를 포함한다.In this embodiment, the two vacuum chambers comprise gas outlets each configured with sidewalls opposite the plasma generating section.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description. In understanding the drawings, it should be noted that like parts are intended to be represented by the same reference numerals as much as possible. And detailed description of known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention is omitted.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 플라즈마 반응기를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating a preferred embodiment of the present invention, the plasma reactor of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 플라즈마 반응기의 사시도이고, 도 2는 플라즈마 반응기의 내부에 수평 설치된 안테나 어레이를 보여주는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 플라즈마 반응기(100)는 복수 개의 안테나 유닛(310)을 포함하는 플라즈마 발생 섹션(300)과 그 양측으로 연결되는 두 개의 진공 챔버(200)를 구비한다. 플라즈마 반응기(100)에 구성되는 안테나 유닛(310)은 최소 하나로도 구성이 가능하다. 두 개의 진공 챔버(200)의 전방으로는 각각 기판 출입구(210)가 구비되며, 기판 출입구(210)는 슬릿 밸브(미도시)에 의해 개폐된다.1 is a perspective view of a plasma reactor of the present invention, Figure 2 is a view showing an antenna array horizontally installed inside the plasma reactor. 1 and 2, the plasma reactor 100 includes a plasma generating section 300 including a plurality of antenna units 310 and two vacuum chambers 200 connected to both sides thereof. At least one antenna unit 310 configured in the plasma reactor 100 may be configured. Each of the two vacuum chambers 200 is provided with a substrate entrance and exit 210, and the substrate entrance and exit 210 is opened and closed by a slit valve (not shown).

두 개의 진공 챔버(100)의 좌우 측벽으로는 가스 출구(230)가 설치된다. 두 개의 진공 챔버(200)는 플라즈마 발생 섹션(300)에 의해 발생되는 플라즈마를 각각 수용하여 피처리 기판(225)의 플라즈마 처리를 수행한다. 두 개의 진공 챔버(100)의 내부에는 플라즈마 발생 섹션(300)에 대향되는 측벽으로 각기 기판 지지대(220)가 설치된다. 두 개의 기판 지지대(220)는 각기 바이어스 전원을 공급하는 전원 공급원(410, 420)에 연결된다. 전원 공급원(410, 420)은 인피던스 정합기(미도시)를 통하여 각각의 기판 지지대(220)에 전기적으로 연결된다.Gas outlets 230 are installed on the left and right sidewalls of the two vacuum chambers 100. The two vacuum chambers 200 respectively receive plasma generated by the plasma generating section 300 to perform plasma processing of the substrate 225. In the two vacuum chambers 100, substrate supports 220 are respectively installed as sidewalls facing the plasma generating section 300. Two substrate supports 220 are connected to power sources 410 and 420 that supply bias power, respectively. Power sources 410 and 420 are electrically connected to respective substrate supports 220 through an impedance matcher (not shown).

도 3은 도 1의 플라즈마 반응기의 단면도 및 안테나 유닛의 부분 확대도이고, 도 4는 수평 설치된 안테나 어레이에서 하나의 안테나 유닛의 구성을 구체적으로 보여주는 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하여, 플라즈마 발생 섹션(300)은 서로 간격을 두고 수직으로 적층되는 복수 개의 안테나 유닛(310)을 포함한다.3 is a cross-sectional view of the plasma reactor of FIG. 1 and a partially enlarged view of the antenna unit, and FIG. 4 is a view illustrating a configuration of one antenna unit in a horizontally installed antenna array. 3 and 4, the plasma generating section 300 includes a plurality of antenna units 310 stacked vertically at intervals from each other.

안테나 유닛(310)은 석영 또는 세라믹과 같은 유전체 물질로 구성되는 평판형의 안테나 보호 커버(311)와 이에 내장된 안테나 번들(antenna bundle)(313)을 포함한다. 안테나 번들(313)은 동판과 같은 얇은 도전성 금속판을 나선형으로 수회 감아서 구성되며, 무선 주파수를 공급하는 전원 공급원(400)에 연결된다. 전원 공급원(400)은 임피던스 정합기(미도시)를 통하여 안테나 번들(313)에 전기적으로 연결된다.The antenna unit 310 includes a flat antenna protective cover 311 made of a dielectric material such as quartz or ceramic and an antenna bundle 313 embedded therein. The antenna bundle 313 is formed by spirally winding a thin conductive metal plate, such as a copper plate, several times, and is connected to a power supply 400 that supplies radio frequency. The power supply 400 is electrically connected to the antenna bundle 313 through an impedance matcher (not shown).

안테나 유닛(310)은 안테나 번들(313)의 양 측으로 배치되어 두 개의 진공 챔버(200)를 향하도록 안테나 보호 커버에 내장되는 두 개의 실딩(shielding) 부재(312)를 포함한다. 두 개의 실딩 부재(312)는 공정 가스가 공급되는 금속 물질의 가스 공급 튜브로 구성되며, 전기적으로 접지된다.The antenna unit 310 includes two shielding members 312 disposed on both sides of the antenna bundle 313 and embedded in the antenna protective cover to face the two vacuum chambers 200. The two shielding members 312 consist of a gas supply tube of metal material to which the process gas is supplied and is electrically grounded.

안테나 보호 커버(311)는 양 측면으로 복수 개의 가스 분사구(314)가 길이 방향을 따라서 균일한 간격으로 구성된다. 복수 개의 가스 분사구(314)는 가스 공급 튜브(312)에 연결되며, 가스 공급 튜브(312)로 공급되는 공정 가스는 복수 개의 가스 분사구(314)를 통하여 두 개의 진공 챔버(200)로 분사된다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 복수 개의 안테나 유닛(310)에 구비되는 가스 공급 튜브(312)는 플라즈마 반응기(100)의 후방에서 하나로 연결되어 가스 공급원(미도시)에 연결되도록 구성된다.The antenna protective cover 311 has a plurality of gas injection holes 314 on both sides thereof at uniform intervals along the longitudinal direction. The plurality of gas injection holes 314 are connected to the gas supply tube 312, and the process gas supplied to the gas supply tube 312 is injected into the two vacuum chambers 200 through the plurality of gas injection holes 314. Although not shown in detail in the drawing, the gas supply tubes 312 provided in the plurality of antenna units 310 are configured to be connected to one at the rear of the plasma reactor 100 to be connected to a gas supply source (not shown).

도 5a 내지 도 5c는 안테나 어레이의 전기적 연결 방식을 다양하게 예시하는 도면이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 복수 개의 안테나 번들(313)은 전원 공급원(400)에 병렬로 연결되거나, 도 5b에 도시된 바와 같이, 직렬로 연결될 수 있다. 또는 도 5c에 도시된 바와 같이, 전류 흐름 방향이 상하로 서로 다르게 교대적인 방향을 갖도록 직렬과 병렬 혼합 방식으로 연결될 수 있다. 이외에도 균일한 플라즈마 발생을 위하여 다양한 전기적 연결 방식을 취할 수 있다.5A through 5C are views illustrating various examples of an electrical connection method of an antenna array. As shown in FIG. 5A, the plurality of antenna bundles 313 may be connected in parallel to the power supply 400, or may be connected in series, as shown in FIG. 5B. Alternatively, as shown in FIG. 5C, the current flow directions may be connected in series and parallel mixing so that the current flow directions are alternately up and down. In addition, various electrical connection methods may be used for uniform plasma generation.

도 6은 플라즈마 반응기의 내부에 수직 설치된 안테나 어레이를 보여주는 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 7은 수직 설치된 안테나 어레이에서 하나의 안테나 유닛의 구성을 구체적으로 보여주는 도면이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 플라즈마 발생 섹션(300)에 설치되는 복수 개의 안테나 유닛(310)은 수직으로 세워져 열을 이루도록 설치될 수 있다. FIG. 6 is a cross-sectional view of a plasma reactor showing an antenna array vertically installed inside the plasma reactor, and FIG. 7 is a view illustrating a configuration of one antenna unit in a vertically installed antenna array. As shown in FIG. 6 and FIG. 7, the plurality of antenna units 310 installed in the plasma generating section 300 may be installed to form a column standing vertically.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 플라즈마 반응기(100)는 공정 가스가 공급되면 복수 개의 안테나 유닛(310)에 설치된 가스 공급 튜브(312)를 통하여 두 개의 진공 챔버(200)로 제공된다. 복수 개의 안테나 번들(313)로 무선 주파수가 공급되면, 복수 개의 안테나 유닛(310)들의 사이에서 자기장이 유도되어 2차 전기장이 유도된다. 이에 따라 유도 결합 플라즈마가 발생된다. 가스 공급 튜브(312)는 쉴딩 부재로 기능하기 때문에 안네나 유닛(310)의 양 측면으로 정전 결합이 발생되는 것이 차폐된다. 반응 가스 잔류물 및 미반응 가스는 두 개의 가스 출구(210)로 양분되어 배출된다.Plasma reactor 100 of the present invention having the configuration as described above is provided to the two vacuum chambers 200 through the gas supply tube 312 installed in the plurality of antenna units 310 when the process gas is supplied. When a radio frequency is supplied to the plurality of antenna bundles 313, a magnetic field is induced between the plurality of antenna units 310 to induce a secondary electric field. As a result, inductively coupled plasma is generated. Since the gas supply tube 312 functions as a shielding member, electrostatic coupling is shielded from occurring on both sides of the anna unit 310. The reactant gas residue and unreacted gas are bisected and discharged to two gas outlets 210.

본 발명에 따른 내장 무선 주파수 안테나를 갖는 플라즈마 반응기는 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The plasma reactor having a built-in radio frequency antenna according to the present invention may be variously modified and may take various forms. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms referred to in the above description, but rather includes all modifications, equivalents and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to do.

상술한 바와 같은 본 발명의 내장 무선 주파수 안테나를 갖는 플라즈마 반응기에 의하면, 복수 개의 안테나 번들(310)이 플라즈마 반응기(100)의 내부에 위치함으로 유도 결합 에너지의 전달 효율을 강화 시키고 손실율은 최소화된다. 그럼으로 공정 생산력을 최대화 할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 플라즈마 반응기(100)는 대면적의 플라즈마를 고밀도로 균일하게 발생할 수 있다. 특히, 안테나 번들(310)의 개수와 그 길이를 증가하는 것으로 원하는 형태의 대면적의 플라즈마를 얻도록 확장이 용이하다. 게다가 플라즈마 반응기(100)의 구조를 매우 얇게 구성할 수 있어서 설비의 면적을 최소화 할 수 있다. 플라즈마 반응기(100)의 설치 방식도 수평적인 설치뿐만 아니라 수직적인 설치도 가능하며, 복수 개의 안테나 유닛(310)은 어떠한 형태의 각도로도 다양하게 설치할 수 있는 유연성이 높다.According to the plasma reactor having a built-in radio frequency antenna of the present invention as described above, the plurality of antenna bundle 310 is located inside the plasma reactor 100 to enhance the transmission efficiency of the inductive coupling energy and to minimize the loss rate. This maximizes process productivity. In addition, the plasma reactor 100 of the present invention can generate a large area of plasma uniformly with high density. In particular, by increasing the number and length of the antenna bundle 310, it is easy to expand to obtain a large-area plasma of the desired shape. In addition, since the structure of the plasma reactor 100 can be configured very thin, the area of the facility can be minimized. The installation method of the plasma reactor 100 may also be installed vertically as well as horizontally, and the plurality of antenna units 310 may have high flexibility to be installed at various angles.

Claims

A plasma generating section;

Two vacuum chambers connected to both sides of the plasma generating section;

A plurality of antenna units including an antenna protective cover and an antenna bundle embedded in the antenna protective cover;

The plurality of antenna units are installed in the plasma generating section in any one of an array structure of vertically stacked or vertically spaced at intervals to each other,

And said two vacuum chambers each receive a plasma generated by a plasma generating section to perform plasma processing of a substrate to be processed.

The method of claim 1,

The antenna protective cover has a plasma reactor.

The plasma reactor of claim 2, wherein the antenna protective cover comprises a dielectric material.

The plasma reactor of Claim 2, wherein the antenna unit comprises two shielding members disposed on both sides of the antenna bundle and embedded in the antenna protective cover to face two vacuum chambers.

The method of claim 4, wherein the two shielding member is composed of a gas supply tube of a metallic material to which the process gas is supplied, the antenna protective cover includes a plurality of gas injection holes on both sides,

Process gas supplied to the gas supply tube is injected into the two vacuum chambers through a plurality of gas nozzles.

3. The plasma reactor of Claim 2, wherein the plurality of antenna bundles are connected in any one of a series connection, a parallel connection, a series and a parallel mixed connection to a power source providing a radio frequency.

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