KR100692420B1 - An antenna structure for inductively coupled plasma generator - Google Patents

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KR100692420B1
KR100692420B1 KR1020050120276A KR20050120276A KR100692420B1 KR 100692420 B1 KR100692420 B1 KR 100692420B1 KR 1020050120276 A KR1020050120276 A KR 1020050120276A KR 20050120276 A KR20050120276 A KR 20050120276A KR 100692420 B1 KR100692420 B1 KR 100692420B1
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antenna
antennas
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antenna structure
inductively coupled
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김재현
이상원
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주식회사 플라즈마트
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Abstract

An antenna structure of an apparatus for generating induced coupling type plasma is provided to efficiently perform a wafer process of a large diameter without an additional device by uniformly distributing plasma in a rotation direction and a diameter direction from a central part of a chamber to an outer circumference. An antenna structure of an apparatus for generating an induced coupling type plasma includes at least two antennas(10,10'). An RF(Radio Frequency) power is applied to a powered end formed at one end of the antennas(10,10') which are electrically installed in parallel, and the other end of the antennas(10,10') is grounded. The powered end and a ground end of each antenna(10,10') are arranged symmetrically with respect to a central part of the antennas(10,10'). The powered end and the ground end of each antenna(10,10') are arranged on a far position from a chamber. An intermediate part of each antenna(10,10') is arranged on a near position from the chamber. Each of the antennas(10,10') is diverged into two branch lines(10a,10b,10a',10b'). Each diverged branch line(10a,10b,10a',10b') are connected to each other in parallel. The branch lines(10a,10b,10a',10b') of each diverged antenna(10,10') are arranged in a circular shape from the central part of the antennas(10,10').

Description

유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나구조 {An Antenna structure for inductively coupled plasma generator}An antenna structure for inductively coupled plasma generator

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 안테나구조를 도시한 사시도,1 is a perspective view showing an antenna structure according to a first embodiment of the present invention;

도 2는 도 1에 도시된 안테나의 평면도,2 is a plan view of the antenna shown in FIG.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 안테나 구조를 도시한 사시도,3 is a perspective view showing an antenna structure according to a second embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제3실시예에 의한 안테나 구조를 도시한 사시도,4 is a perspective view showing an antenna structure according to a third embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제4실시예에 의한 안테나 구조를 도시한 평면도,5 is a plan view showing an antenna structure according to a fourth embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 제5실시예에 의한 안테나 구조를 도시한 사시도,6 is a perspective view showing an antenna structure according to a fifth embodiment of the present invention;

도 7은 도 6에 도시된 안테나 구조를 도시한 평면도,7 is a plan view illustrating the antenna structure shown in FIG. 6;

도 8은 도 6에 도시된 안테나가 설치된 플라즈마 발생장치의 단면도,FIG. 8 is a cross-sectional view of the plasma generator, in which the antenna shown in FIG. 6 is installed;

도 9는 도 1에 도시된 안테나를 2중으로 하여 상호 병렬로 결합한 실시 예를 도시한 사시도, 9 is a perspective view showing an embodiment in which the antenna shown in FIG.

도 10은 본 발명과 종래기술에 의한 안테나에서의 플라즈마 분포상태를 함께 도시한 평면도로서, (a)는 종래기술, (b)는 본 발명이며,10 is a plan view showing a plasma distribution state in the antenna according to the present invention and the prior art, (a) is the prior art, (b) is the present invention,

도 11은 도 10에 도시된 플라즈마 밀도분포 그래프이다.FIG. 11 is a plasma density distribution graph shown in FIG. 10.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

C : 챔버 D : 유전체C: Chamber D: Dielectric

I : 임피던스 조절수단 G : 그라운드 엔드I: Impedance control means G: Ground end

M : 중간부분 P : 파워드 엔드M: Middle P: Powered End

W : 상하천이부 W' : 수평천이부W: Upper and lower transition part W ': Horizontal transition part

R : 대직경부 r : 소직경부R: Large diameter r: Small diameter

10,10' : 안테나 10a,10b,10c,10'a,10'b,10'c : 지선10,10 ': Antenna 10a, 10b, 10c, 10'a, 10'b, 10'c: Branch line

본 발명은 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나구조에 관한 것으로, 회전방향은 물론 챔버의 내측에서부터 외곽에 이르기까지 직경방향으로도 더욱 균일한 플라즈마 밀도분포를 이룰 수 있도록 안테나의 구조를 개선함으로써 대구경의 웨이퍼가공을 용이하게 할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an antenna structure of an inductively coupled plasma generator, and improves the structure of the antenna so as to achieve a more uniform plasma density distribution in the radial direction from the inside to the outside of the chamber as well as the large diameter. It is to facilitate wafer processing.

플라즈마는 반도체 웨이퍼를 비롯한 각종 전기·전자·광학 등의 소자 제조공정에서 박막 등의 증착이나 식각 뿐만 아니라 기판 내부로의 이온주입이나 고분자 혹은 표면 개질 등에 폭 넓게 사용되고 있으며, 고밀도 플라즈마 소스는 이온주입, 에칭 및 적층과 같은 극소 전자 소자의 제조공정에 응용되는 것이 증가하고 있고, 이러한 플라즈마 소스의 종류로는 ECR 플라즈마, 유도결합형 플라즈마(ICP) 및 축전결합형 플라즈마(TCP) 등이 있으며, 이러한 소스들은 200mm의 직경을 갖는 대 규모 직접회로 및 300mm정도의 직경을 갖는 초대규모 직접회로의 제조에 요구되는 초고속 프로세싱을 위해 저압에서 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있다.Plasma is widely used not only for the deposition and etching of thin films, but also for ion implantation into the substrate, polymer or surface modification, etc. in semiconductor and other device manufacturing processes such as electrical, electronic and optical. Applications of microelectronic devices, such as etching and lamination, are increasing, and such types of plasma sources include ECR plasma, inductively coupled plasma (ICP), and capacitively coupled plasma (TCP). They can generate high density plasma at low pressure for the ultrafast processing required for the manufacture of large scale integrated circuits having a diameter of 200 mm and ultra large scale integrated circuits having a diameter of about 300 mm.

본 발명이 속한 분야인 유도결합형 플라즈마 소스에 국한하여 설명하면, 챔버 내에서 플라즈마의 균일성은 플라즈마를 발생시키기 위해 외부에서 인가되는 에너지원, 예를 들어 전기장, 자기장 등의 공간적 균일성에 의해 일차적으로 결정되는데, 이는 플라즈마를 발생시키기 위해 외부에서 공급되는 에너지원의 공간적 분포가 균일하면 발생되는 플라즈마 또한 공간적으로 균일한 특성이 있게 된다. 그렇지만, 실제 플라즈마 처리장치들의 대부분은 외부 에너지원의 분포가 공간적으로 균일하지 못하여 대면적 공정에 적용할 정도의 균일성을 구현하기 위해서는 RF코일(안테나)의 형상을 복잡하게 변화시키거나 영구자석이나 전자석 등을 적절히 배치하여야 하므로 플라즈마 처리장치가 복잡해지고 가격이 상승하게 되는 문제점이 있었다.When the present invention is limited to the inductively coupled plasma source, the uniformity of the plasma in the chamber is primarily due to the spatial uniformity of an energy source applied externally, for example, an electric field or a magnetic field, to generate the plasma. It is determined that, if the spatial distribution of the externally supplied energy source to generate the plasma is uniform, the generated plasma also has a spatially uniform characteristic. However, most of the plasma processing apparatuses do not have a uniform spatial distribution of external energy sources, so that the shape of the RF coil (antenna) may be complicated to change the shape of the RF coil (antenna) or permanent magnet or Since the electromagnets and the like must be properly disposed, there is a problem that the plasma processing apparatus becomes complicated and the price increases.

본 출원인은 이와 같은 점을 감안하여 특허 제488363호로 플라즈마 소스용 안테나를 병렬안테나로 사용하고, 각 안테나를 상하 또는 내외로 교차시킨 구조를 갖도록 하여 병렬결합에 의해 임피던스가 낮아져 낮은 전압으로도 고른 전압분포가 가능하고, 이에 의해 고전압의 인가에 의하여 수율에 영향을 미치는 더스티 파티클의 발생을 억제할 수 있으며, 까다로운 전압의 조절 없이 웨이퍼가 가공되는 챔버 내부에서 회전방향에 대하여 플라즈마 밀도분포를 대칭적으로 발생시킬 수 있어 대 구경의 웨이퍼를 가공할 수 있도록 하였다.In view of the above, the present applicant has a structure of using a plasma source antenna as a parallel antenna and having a structure in which each antenna is crossed up and down or in and out so that the impedance is lowered by parallel coupling so that the voltage is even at low voltage. It is possible to distribute, thereby suppressing the generation of dust particles affecting the yield by applying a high voltage, and symmetrically distributes the plasma density distribution with respect to the direction of rotation within the chamber in which the wafer is processed without the need for difficult voltage regulation. It can generate | occur | produce it, and the large diameter wafer can be processed.

한편, 상기한 본 출원인의 특허 제488363호의 안테나에 있어서는 회전방향에 대하여는 플라즈마 밀도 분포를 균일하게 조성할 수는 있었으나, 챔버의 크기가 커짐에 따라 안테나의 지름을 크게 할 경우에 직경방향으로 챔버의 중앙부와 외곽에 걸쳐 플라즈마 밀도 분포를 고르게 해주기 어려운 단점이 있었다.On the other hand, in the above-mentioned antenna of the applicant's patent 488363, the plasma density distribution can be uniformly formed in the rotational direction, but as the size of the chamber increases, the diameter of the antenna increases in the radial direction. There was a disadvantage in that it was difficult to even out the plasma density distribution over the center and the outside.

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 회전방향은 물론 직경방향으로도 챔버의 내측에서부터 외곽에 이르기까지 더욱 균일한 플라즈마 밀도분포를 이룰 수 있도록 함으로써 대구경의 웨이퍼가공을 용이하게 할 수 있는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나 구조를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, the object of the present invention is to achieve a more uniform plasma density distribution from the inside to the outside of the chamber in the radial direction as well as the rotational direction by large diameter The present invention provides an antenna structure of an inductively coupled plasma generator capable of facilitating wafer processing.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일단에 RF전원이 인가되는 파워드 엔드가 형성되고 타단은 접지된 적어도 2개의 안테나가 전기적으로 병렬로 설치되고, 각 안테나의 파워드 엔드와 그라운드 엔드는 안테나의 중심에 대하여 대칭위치에 배치되며, 각 안테나에는 상하천이부가 존재하여 각 안테나의 파워드 엔드와 그라운드 엔드는 챔버에서 먼 위치에 배치되고 각 안테나의 중간 부분은 챔버에서 가까운 위치에 오도록 상호 평행하게 교차설치되는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나에 있어서; 상기 각 안테나는 적어도 2개의 지선으로 분지 되되 각 지 선 간에는 전기적으로 병렬로 연결되고, 각각 분지된 안테나는 안테나의 중심에 대하여 동심원상으로 배치되는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나 구조를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a power end to which RF power is applied at one end and at least two antennas grounded at the other end are electrically installed in parallel, and the powered end and the ground end of each antenna are the center of the antenna. The antennas are arranged in symmetrical positions with respect to each antenna, and each antenna has a top and bottom transition portion so that the powered end and the ground end of each antenna are located far from the chamber, and the middle portion of each antenna is installed in parallel with each other so as to be located close to the chamber. An antenna of an inductively coupled plasma generator; The antennas are branched into at least two branch lines, but are electrically connected in parallel between the branch lines, and each branched antenna provides an antenna structure of an inductively coupled plasma generator arranged concentrically with respect to the center of the antenna.

바람직하기에는 상기 분지된 안테나 사이에는 각 지선 간의 임피던스를 조절하기 위한 코일이나 콘덴서 등의 임피던스 조절수단이 구비된다.Preferably, the branched antenna is provided with an impedance adjusting means such as a coil or a capacitor for adjusting the impedance between each branch line.

본 발명의 다른 실시 예에서는 각각 분지된 안테나의 지선은 별도의 조절수단을 쓰지 않고도 자체가 동일한 임피던스를 갖도록 파워드 엔드에서 그라운드 엔드까지 동일한 길이로 이루어지고, 각 지선은 상하천이부 뿐만 아니라 내외측으로 교차하는 수평천이부가 형성되며, 이 천이부를 경계로 외측에 위치하는 대직경부와 이 대직경부보다 내측에 위치하는 소직경부가 절반씩 형성된 안테나 구조를 제공한다.In another embodiment of the present invention, the branch lines of the branched antennas each have the same length from the powered end to the ground end so that they have the same impedance without using a separate adjusting means, and each branch line crosses the inside and the outside as well as the upper and lower transition parts. A horizontal transition portion is formed, and a large diameter portion located outside the border of the transition portion and a small diameter portion located inward from the large diameter portion are provided in half.

본 발명에서 상기 안테나는 원형 외에도 평판 디스플레이 등을 가공하기에 적합하도록 장방형을 이루도록 할 수도 있다.In the present invention, the antenna may be formed to have a rectangular shape suitable for processing a flat panel display in addition to a circular shape.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments that do not limit the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 안테나구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 안테나의 평면도이다.1 is a perspective view showing an antenna structure according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view of the antenna shown in FIG.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의한 안테나는 일단에 RF전원 이 인가되는 파워드 엔드(P)가 형성되고 타단은 접지되는 그라운드 엔드(G)가 형성된 적어도 2개의 안테나(10,10')가 전기적으로 병렬로 설치되고, 각 안테나(10,10')의 파워드 엔드(P)와 그라운드 엔드(G)는 안테나(10,10')의 중심에 대하여 대칭위치에 배치되며, 각 안테나(10,10')에는 상하천이부(W)가 존재하여 각 안테나의 파워드 엔드(P)와 그라운드 엔드(G)는 챔버(C)에서 먼 위치에 배치되고 각 안테나(10,10')의 중간 부분(M)은 챔버(C)에서 가까운 위치에 오도록 상호 평행하게 교차설치되는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나에 있어서; 상기 각 안테나(10,10')는 2개의 지선(10a,10b)(10'a,10'b)으로 분지 되되, 각 지선(10a,10b) (10'a,10'b) 간에는 전기적으로 병렬로 연결되고, 각각 분지된 안테나의 지선(10a,10b)(10'a,10'b)은 안테나(10,10')의 중심에 대하여 동심원상으로 배치된 특징이 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna according to the present embodiment includes at least two antennas 10 having a power end P to which RF power is applied at one end and a ground end G to which the other end is grounded. 10 ') are electrically installed in parallel, and the powered end P and the ground end G of each antenna 10, 10' are arranged in symmetrical positions with respect to the center of the antenna 10, 10 '. The upper and lower transition portions W are present in the antennas 10 and 10 'so that the powered end P and the ground end G of each antenna are disposed at a position far from the chamber C, and the respective antennas 10 and 10' are disposed. An intermediate portion (M) of the antenna of the inductively coupled plasma generator which is installed in parallel to each other to be in a position close to the chamber (C); The antennas 10 and 10 'are branched into two branch lines 10a and 10b and 10'a and 10'b, but are electrically connected between the branch lines 10a and 10b and 10'a and 10'b. The branch lines 10a and 10b and 10'a and 10'b of the antennas connected in parallel, respectively, are arranged concentrically with respect to the center of the antennas 10 and 10 '.

또, 본 발명은 도 3에 도시된 제2실시예에서와 같이 각각의 안테나(10,10')가 3개의 지선(10a,10b,10c)(10'a,10'b,10'c)으로 분지되고, 각 지선(10a,10b,10c) (10'a,10'b,10'c) 간에는 전기적으로 병렬로 연결되며, 이들 지선이 모두 안테나의 중심에 대하여 동심원상으로 배치될 수도 있으며, 이들 지선의 갯수는 챔버의 크기에 따라 증가시킬 수 있다.Further, in the present invention, as in the second embodiment shown in Fig. 3, each antenna 10, 10 'is divided into three branch lines 10a, 10b, 10c and 10'a, 10'b, 10'c. Branch lines, each branch line 10a, 10b, 10c (10'a, 10'b, 10'c) are electrically connected in parallel, and all of the branch lines may be arranged concentrically with respect to the center of the antenna. However, the number of these branch lines can be increased depending on the size of the chamber.

또한, 본 발명은 상기한 안테나가 원형이 아닌 도 4에 도시된 제3실시예에서와 같이 장방형으로 제작될 수도 있음은 물론이며, 이러한 장방형(사각)의 안테나 는 LCD나 PDP 등과 같은 평판형 디스플레이 등을 처리하기 위한 플라즈마장비에 적합하다.In addition, the present invention may be manufactured in a rectangular shape as in the third embodiment shown in FIG. 4 in which the antenna is not circular, and the rectangular antenna may be a flat panel display such as an LCD or a PDP. It is suitable for plasma equipment for processing.

한편, 상기한 도 1 내지 도 4에 도시된 제1 내지 제3실시예에 의한 안테나에서는 동심원상으로 배치된 지선의 길이가 서로 다르기 때문에 각 지선의 임피던스가 다를 수 있으므로 도 5에 도시된 제4실시예에서와 같이 각 안테나를 이루는 지선들(10a,10b,10c)사이에 임피던스 조절수단(I:코일(L) 또는 콘덴서(C))을 더 구비하는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the antennas according to the first to third embodiments illustrated in FIGS. 1 to 4, the impedances of the branch lines may be different because the lengths of the branch lines arranged concentrically are different from each other. As in the embodiment, it is preferable to further include impedance adjusting means I (coil L or condenser C) between the branch lines 10a, 10b and 10c constituting each antenna.

도 5에서는 일측 안테나(10)만을 도시하였으며, 도시 안된 타측의 안테나(10';도 3 참조)는 도면에 도시된 일측 안테나(10)와 안테나의 중심에 대하여 대칭위치에 배치되며, 일측 안테나(10)의 지선(10a,10b,10c)은 원형으로 이루어져 있고, 상하천이부(W)가 존재하여 그 절반부분(도면상으로 점선을 경계로 좌측 부분)은 상대적으로 챔버에서 먼 위치(즉, 상부)에 배치되고 다른 부분(도면상으로 점선을 경계로 우측부분)은 상대적으로 챔버에 가까운 위치(즉, 하부)에 배치된다.In FIG. 5, only one antenna 10 is illustrated, and the other antenna 10 ′ (not shown) (not shown) is disposed in a symmetrical position with respect to the center of the antenna and one antenna 10 shown in the drawing, and one antenna ( The branch lines 10a, 10b, and 10c of 10 have a circular shape, and there are upper and lower transition portions W so that half of them (the left portion on the dotted line border in the drawing) are relatively far from the chamber (that is, The other part (the right part bordering the dotted line on the drawing) is disposed at a position relatively close to the chamber (ie, the lower part).

도 5의 실시 예에서 상기 각 지선(10a,10b,10c)은 각 지선 사이에 설치된 임피던스 조절수단(I)에 의해 각 지선의 임피던스가 조절됨으로 내측의 지선에 흐르는 전류와 외측의 지선에 흐르는 전류를 조절하게 된다.In the embodiment of Figure 5, each branch line (10a, 10b, 10c) is the current flowing in the inner branch line and the current flowing in the outer branch line by adjusting the impedance of each branch line by the impedance adjusting means (I) provided between each branch line Will be adjusted.

도 5의 각 지선(10a,10b,10c)은 그 지름이 작을수록 인덕턴스가 작아지게 되며 따라서 임피던스가 작아진다, 즉, 도 5의 각 지선(10a,10b,10c)을 예로 들면, 임피던스의 크기는 지선(10c), 지선(10b), 지선(10a)의 순서로 커지게 된다. 각 지 선(10a,10b,10c)은 전기적으로 병렬로 연결되어 있으므로 이와 같은 구조에서는 임피던스가 작은 쪽으로 보다 많은 전류가 흐르게 되며 따라서 플라즈마의 밀도가 전류가 많이 흐르는 지선 부근에서 높아지게 되어 직경방향으로 플라즈마 밀도의 균일도를 저해할 수 있다. 따라서 각 지선(10a,10b,10c) 간에 임피던스를 조절할 수 있는 임피던스 조절수단(I)을 구비함으로써 직경방향으로 보다 향상된 플라즈마 균일도를 달성할 수 있다.As each branch line 10a, 10b, 10c of FIG. 5 has a smaller diameter, inductance is smaller, and therefore impedance is smaller. That is, the magnitude of impedance is illustrated by taking each branch line 10a, 10b, 10c of FIG. 5 as an example. Is increased in the order of branch line 10c, branch line 10b, branch line 10a. Since each branch line 10a, 10b, and 10c are electrically connected in parallel, in such a structure, more current flows toward the lower impedance, so that the density of the plasma becomes higher near the branch line through which a large current flows, thereby increasing the plasma in the radial direction. The uniformity of density can be impaired. Therefore, by providing the impedance adjusting means (I) that can adjust the impedance between each branch line (10a, 10b, 10c) it is possible to achieve improved plasma uniformity in the radial direction.

도 6은 본 발명의 제5실시예에 의한 안테나 구조를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 안테나 구조를 도시한 평면도이며, 도 8은 도 6에 도시된 안테나가 설치된 플라즈마 발생장치의 단면도이다.FIG. 6 is a perspective view showing an antenna structure according to a fifth embodiment of the present invention, FIG. 7 is a plan view showing the antenna structure shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a plasma generating apparatus provided with the antenna shown in FIG. 6. It is a cross section of.

상기 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 실시 예에서는 일단에 RF전원이 인가되는 파워드 엔드(P)가 형성되고 타단은 접지되는 그라운드 엔드(G)가 형성된 적어도 2개의 안테나(10,10')가 전기적으로 병렬로 설치되고, 각 안테나(10,10')의 파워드 엔드(P)와 그라운드 엔드(G)는 안테나(10,10')의 중심에 대하여 대칭위치에 배치되며, 각 안테나(10,10')에는 상하천이부(W)가 존재하여 각 안테나(10,10')의 파워드 엔드(P)와 그라운드 엔드(G)는 챔버(C)에서 먼 위치에 배치되고 각 안테나(10,10')의 중간 부분(M)은 챔버(C)에서 가까운 위치에 오도록 상호 평행하게 교차설치되는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나에 있어서; 상기 각 안테나(10,10')는 적어도 2개의 지선(10a,10b)(10'a,10'b)으로 분지 되되, 각 지선(10a,10b)(10'a,10'b)간에는 전기적으로 병렬로 연결되며, 각각 분지된 안테나의 지선(10a,10b)(10'a,10'b)은 안테나(10,10')의 중심에 대하여 동심원상으로 배치되고, 각 지선(10a,10b)(10'a,10'b)은 동일한 전류가 흐를 수 있도록 파워드 엔드(P)에서 그라운드 엔드(G)까지 동일한 임피던스를 갖는 형태를 가지며, 각 지선(10a,10b)(10'a,10'b)에는 수평천이부(W')가 형성되어 이 수평천이부(W')를 경계로 외측에 위치하는 대직경부(R)와 이 대직경부보다 내측에 위치하는 소직경부(r)가 절반씩 형성된 것이다.As shown in FIG. 6 to FIG. 8, at least two antennas 10 and 10 ′ in which a power end P to which RF power is applied is formed at one end and a ground end G to which the other end is grounded is formed. ) Are electrically installed in parallel, and the powered end P and ground end G of each antenna 10, 10 'are arranged in a symmetrical position with respect to the center of the antenna 10, 10', and each antenna ( 10 and 10 ', there is an upper and lower transition portion W so that the powered end P and the ground end G of each of the antennas 10 and 10' are disposed at a position far from the chamber C and each antenna 10 10 ') is an antenna of an inductively coupled plasma generator which is installed in parallel with each other so as to be in a position close to the chamber C; The antennas 10 and 10 'are branched into at least two branch lines 10a and 10b (10'a and 10'b), and each of the branch lines 10a and 10b and 10'a and 10'b is electrically connected. Connected in parallel, branch lines 10a and 10b of the branched antennas 10'a and 10'b are arranged concentrically with respect to the center of the antennas 10 and 10 ', and each branch line 10a and 10b. ) 10'a, 10'b has a shape having the same impedance from the powered end P to the ground end G so that the same current can flow, and each branch line (10a, 10b) (10'a, 10) 'b) has a horizontal transition portion (W') is formed, the large diameter portion (R) located on the outside bordering the horizontal transition portion (W ') and the small diameter portion (r) located inward from the large diameter portion half It is formed.

본 발명에서 상기 상하천이부(W)와 수평천이부(W')는 도 6에 도시된 바와 같이 독립적으로 존재할 수도 있으나, 상하 및 수평천이부가 동시에 교차하도록 구현될 수도 있음은 물론이다. In the present invention, the top and bottom transition portion (W) and the horizontal transition portion (W ') may exist independently as shown in Figure 6, it may be implemented that the top and bottom and horizontal transition portion to cross at the same time.

도면 중 부호 'D'는 안테나와 챔버 사이에 놓이는 유전체이다.In the figure, the symbol 'D' is a dielectric placed between the antenna and the chamber.

상기 도 6 내지 도 8에 도시된 실시 예에서와 같이 본 실시 예의 안테나도 전기적으로 병렬연결되는 2개의 안테나(10,10')가 안테나의 중심에 대하여 대칭위치에 배치된 점과, 각 안테나(10,10')에는 상하천이부(W)가 존재하여 각 안테나(10,10')의 파워드 엔드(P)와 그라운드 엔드(G)는 챔버(C)에서 먼 위치(즉, 상부)에 배치되고 각 안테나(10,10')의 중간 부분(M)은 챔버에서 가까운 위치(즉, 하부)에 오도록 상호 평행하게 교차설치되는 구조에 있어서는 기본적으로 본 출원인의 특허 제488363호의 안테나 구조와 같다.As shown in FIGS. 6 to 8, two antennas 10 and 10 ′ in which the antenna of the present embodiment is also electrically connected in parallel are disposed at symmetrical positions with respect to the center of the antenna, and each antenna ( 10, 10 ') has a vertical transition portion (W) so that the powered end (P) and ground end (G) of each antenna (10, 10') are located at a position far away from the chamber (i.e., top). And the middle portion (M) of each antenna (10, 10 ') is basically the same as the antenna structure of the applicant's patent No. 488363 in the structure that is cross-installed parallel to each other so as to be in a position (i.e., bottom) close to the chamber.

본 실시 예에서는 이러한 기본적인 구조에서의 장점인 회전방향으로 균일한 플라즈마 밀도분포를 갖는 것에 추가하여 별도의 임피던스 조절수단을 쓰지 않으면서도 직경방향 즉, 챔버(C)의 중심부에서 챔버(C)의 외곽에 이르기까지 플라즈마의 밀도분포를 더욱 더 균일하게 발생시킬 수 있도록 한 것이며, 이러한 의도는 대구경(300mm)의 웨이퍼 가공시에 웨이퍼의 전 구역에 걸쳐 균일한 플라즈마 처리가 가능하도록 하기 위한 플라즈마 소스를 제공하기 위한 목적을 달성하기 위함이다.In the present embodiment, in addition to having a uniform plasma density distribution in the rotational direction, which is an advantage of the basic structure, the outer side of the chamber C at the center of the diameter C, ie, the center of the chamber C, without using any impedance control means. The density distribution of the plasma can be made even more uniformly, and the intention is to provide a plasma source to enable uniform plasma treatment over the entire area of the wafer during the processing of a large diameter (300 mm) wafer. This is to achieve the purpose.

즉, 본 실시 예에서는 플라즈마 처리장치에 플라즈마의 고른 확산을 위한 별도의 영구자석이나 전자석 등을 배치하여야 하는 등의 복잡한 구조를 배제하고, 내 외측 안테나 간의 어려운 임피던스 매칭이 필요없이 단순히 안테나의 구조만을 변경함으로써 저가이면서도 고효율의 플라즈마 소스를 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적은 단순히 안테나를 적어도 2개 이상의 지선으로 분지하고 이 분지된 지선의 공간적인 배치를 효과적으로 해주는 것에 의해 달성될 수 있는 것이다.That is, the present embodiment excludes a complicated structure such as disposing a separate permanent magnet or an electromagnet for evenly spreading the plasma in the plasma processing apparatus, and does not require difficult impedance matching between the inner and outer antennas. Modifications are intended to provide a low cost yet high efficiency plasma source, which can be achieved by simply branching the antenna into at least two branch lines and effectively placing the branched branches in space.

한편, 본 발명에서는 상기한 도 1 내지 도 8에 도시된 2중 교차형 안테나 외에도 회전방향에 대하여 플라즈마 밀도분포의 균일성(대칭성)을 더욱 정교하게 할 수 있도록 함과 아울러 안테나의 개수를 증가시켜 더욱 낮은 임피던스의 확보가 가능하도록 3개의 안테나를 각각 120°각도로 교차되게 형성할 수도 있으며, 여기에 챔버의 내외측으로도 보다 균일한 플라즈마 밀도분포를 갖도록 3개의 안테나를 각각 2개 또는 그 이상의 지선으로 분지시켜 다른 안테나의 지선과 3중 교차를 이루도록 할 수도 있음은 물론이고, 상기 3개의 안테나를 각각 120°각도로 교차시킨 것처럼, 4개의 안테나를 90°각도로 교차시킬 수도 있으며 이와 같은 응용은 특별한 개수에 한정되지 않는다.Meanwhile, in the present invention, in addition to the dual crossover antennas shown in FIGS. 1 to 8, the uniformity (symmetry) of the plasma density distribution can be further refined with respect to the rotation direction, and the number of antennas is increased. The three antennas may be formed to intersect at an angle of 120 ° so as to ensure a lower impedance, and two or more branch antennas each have three antennas to have a more uniform plasma density distribution in and out of the chamber. In addition, the antenna may be branched to form three intersections with the branch lines of other antennas, and four antennas may be crossed at 90 ° angles, as the three antennas cross at 120 ° angles. It is not limited to a special number.

또한, 본 발명은 상기한 안테나를 챔버 상부의 외곽과 내측에 동심원상으로 도 9에 도시된 바와 같이 2중 또는 그 이상으로 다중 배치하고 이들을 상호 전기적으로 병렬로 연결함으로써 더욱더 균일한 플라즈마 밀도분포를 얻도록 할 수도 있다. 또한, 이들을 병렬로 연결할 경우에 각 안테나에 흐르는 전류량을 조절할 수 있도록 각 안테나에 간에 임피던스를 조절할 수 있는 임피던스 조절수단을 더 구비하는 것이 바람직하다. In addition, the present invention provides a more uniform plasma density distribution by multiplexing the antennas in two or more as shown in FIG. 9 and concatenating them in parallel with each other. You can also get it. In addition, when connecting them in parallel, it is preferable to further include an impedance adjusting means for adjusting the impedance between each antenna so as to adjust the amount of current flowing through each antenna.

도 10은 본 발명과 종래기술에 의한 안테나에서의 플라즈마 분포상태를 함께 도시한 평면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 플라즈마 밀도분포 그래프이다.FIG. 10 is a plan view showing a plasma distribution state in the antenna according to the present invention and the prior art, and FIG. 11 is a plasma density distribution graph shown in FIG.

도 10에서 (a)는 지선을 갖지 않는 본 출원인의 특허 제488363호의 안테나에 있어서 밀도 분포를 도시한 것이며, (b)는 본 발명에서 제시하는 실시 예중에서 도 1에 도시된 안테나의 밀도 분포를 도시한 것이다.In FIG. 10, (a) shows the density distribution of the antenna of Applicant's Patent No. 488363 having no branch line, and (b) shows the density distribution of the antenna shown in FIG. 1 in the embodiment of the present invention. It is shown.

도 10의 (a),(b)에서 알 수 있는 바와 같이 종래기술과 본 발명 모두 회전방향으로는 균일한 밀도분포를 갖는 특성을 보이고 있으나, 종래기술에 의한 안테나는 안테나 부근만 밀도 분포가 높아 직경방향으로의 균일성이 떨어지는 단점이 있으며, 이러한 현상은 본 발명에서와 같이 지선으로 분지하는 것에 의해 현저히 개선되었음을 알 수 있다.As can be seen in Figure 10 (a), (b), both the prior art and the present invention has a uniform density distribution in the rotational direction, the antenna according to the prior art has a high density distribution only near the antenna There is a disadvantage in that the uniformity in the radial direction is poor, it can be seen that this phenomenon is significantly improved by branching to the branch line as in the present invention.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 안테나를 적어도 2개 이상의 지선으로 분지하고 이 분지된 지선의 공간적인 배치를 효과적으로 해주는 것에 의해 회전방향으로의 플라즈마 균일성 확보는 물론 직경방향으로도 챔버의 중앙에서부터 외곽까지 균일한 분포가 되도록 할 수 있으므로 플라즈마의 분포를 균일하게 하기 위한 전자석 등의 추가적인 수단이 필요 없어 대구경의 웨이퍼 가공 또한 효과적으로 할 수 있는 등의 유용한 효과를 갖는다.As described above, the present invention divides the antenna into at least two branch lines and effectively spaces the branched branches to ensure plasma uniformity in the rotational direction, as well as from the center to the outer side of the chamber in the radial direction. Since it is possible to make a uniform distribution, there is no need for additional means such as an electromagnet for uniformizing the distribution of plasma, and thus has a useful effect of effectively processing a large diameter wafer.

Claims (6)

일단에 RF전원이 인가되는 파워드 엔드가 형성되고 타단은 접지된 적어도 2개의 안테나가 전기적으로 병렬로 설치되고, 각 안테나의 파워드 엔드와 그라운드 엔드는 안테나의 중심에 대하여 대칭위치에 배치되며, 각 안테나에는 상하천이부가 존재하여 각 안테나의 파워드 엔드와 그라운드 엔드는 챔버에서 먼 위치에 배치되고 각 안테나의 중간 부분은 챔버에서 가까운 위치에 오도록 상호 평행하게 교차설치되는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나에 있어서,At one end, a powered end to which RF power is applied is formed, and at the other end, at least two grounded antennas are electrically installed in parallel, and the powered end and the ground end of each antenna are disposed in a symmetrical position with respect to the center of the antenna. In the antenna of the inductively coupled plasma generator in which the upper and lower transition parts are provided so that the powered end and the ground end of each antenna are located far from the chamber, and the middle part of each antenna is installed in parallel to each other in parallel with each other. , 상기 각 안테나(10,10')는 적어도 2개의 지선(10a,10b)(10'a,10'b)으로 분지되어지되, 각각 분지된 지선(10a,10b)(10'a,10'b) 간에는 전기적으로 병렬로 연결되고 각각 분지된 안테나(10,10')의 지선(10a,10b)(10'a,10'b)은 안테나(10,10')의 중심에 대하여 동심원상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나구조.The antennas 10 and 10 'are branched into at least two branch lines 10a and 10b and 10'a and 10'b, respectively, and branched branch lines 10a and 10b and 10'a and 10'b, respectively. ) And branch lines 10a, 10b (10'a, 10'b) of the antennas 10, 10 ', which are electrically connected in parallel and respectively, are arranged concentrically with respect to the center of the antennas 10, 10'. Antenna structure of the inductively coupled plasma generator, characterized in that the. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 지선과 지선 사이에는 임피던스 조절수단(I)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나구조.The antenna structure of the inductively coupled plasma generator, characterized in that the impedance line is further provided between the branch line and the branch line (I). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 안테나(10,10')는 챔버 상부의 외곽과 내측에 동심원상으로 적어도 2중 으로 배치되고, 각 안테나(10,10')는 전기적으로 병렬결합되는 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나구조.The antennas 10 and 10 'are arranged in at least two concentrically on the outer and inner sides of the upper chamber, and each of the antennas 10 and 10' is electrically coupled in parallel. Antenna structure. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 병렬결합된 외곽과 내측의 안테나 사이에는 임피던스 조절수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나구조.An antenna structure of an inductively coupled plasma generator, characterized in that an impedance adjusting means is provided between the parallel coupled outer and inner antennas. 청구항 1 내지 청구항 3항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 안테나는 원형이나 장방형인 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나구조.The antenna structure of the inductively coupled plasma generator, characterized in that the circular or rectangular. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 지선(10a,10b)(10'a,10'b)은 동일한 전류가 흐를 수 있도록 파워드 엔드에서 그라운드 엔드까지 동일한 임피던스를 갖는 형태로 이루어지고, 각 지선(10a,10b)(10'a,10'b)의 중간부에는 수평천이부(W')가 형성되며, 이 수평천이부(W')를 경계로 외측에 위치하는 대직경부(R)와 이 대직경부보다 내측에 위치하는 소직경부(r)가 절반씩 형성된 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마 발생장치의 안테나구조.The branch lines 10a and 10b 10'a and 10'b have the same impedance from the powered end to the ground end so that the same current flows, and each branch line 10a and 10b and 10'a, A horizontal transition portion W 'is formed in the middle portion of 10'b), and a large diameter portion R located outside the boundary with the horizontal transition portion W' and a small diameter portion located inside the large diameter portion. Antenna structure of the inductively coupled plasma generator, characterized in that (r) is formed in half.
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