KR100862685B1 - Plasma reactor with multi-arrayed discharging chamber and plasma processing system using the same - Google Patents

Abstract

여기에 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템이 게시된다. 플라즈마 반응기는 병렬로 배열된 다수의 방전실을 갖는 반응기 몸체를 구비한다. 반응기 몸체의 저면에서 각각의 방전실을 따라 플라즈마 분사 슬릿이 형성된다. 다수의 방전실의 내부에는 방전실의 양 측벽과 일정 간격을 두고 각기 길이 방향을 따라 안테나 번들이 설치된다. 안테나 번들은 무선 주파수를 공급 받는다. 안테나 번들은 안테나 보호 커버에 의해 감싸져 보호된다. 플라즈마 반응기는 방전실과 안테나 번들의 개수와 그 길이를 증가하는 것으로 원하는 형태의 대면적의 플라즈마를 얻도록 확장이 용이하며 고밀도의 플라즈마를 균일하게 얻을 수 있다.Disclosed herein is a plasma reactor and a plasma processing system using the same. The plasma reactor has a reactor body having a plurality of discharge chambers arranged in parallel. Plasma injection slits are formed along each discharge chamber at the bottom of the reactor body. Inside the plurality of discharge chambers, antenna bundles are installed along the length direction of the discharge chamber at predetermined intervals from both sidewalls. The antenna bundle is supplied with radio frequency. The antenna bundle is wrapped and protected by an antenna protective cover. Plasma reactor is easy to expand and obtain high density plasma uniformly by increasing the number and length of the discharge chamber and antenna bundle to obtain a large-area plasma of the desired type.

플라즈마, 안테나, 대면적 Plasma, antenna, large area

Description

다중 배열된 방전실을 갖는 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템{PLASMA REACTOR WITH MULTI-ARRAYED DISCHARGING CHAMBER AND PLASMA PROCESSING SYSTEM USING THE SAME}Plasma reactor having a multi-array discharge chamber and plasma processing system using the same {PLASMA REACTOR WITH MULTI-ARRAYED DISCHARGING CHAMBER AND PLASMA PROCESSING SYSTEM USING THE SAME}

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 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 상부 가스 공급부와 하부의 플라즈마 분사 슬릿을 보여주는 사시도이다.1 and 2 are perspective views showing an upper gas supply portion and a lower plasma injection slit of a plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 플라즈마 반응기의 단면도 및 방전실의 부분 확대도이다.3 is a cross-sectional view of the plasma reactor and a partially enlarged view of the discharge chamber.

도 4는 다수의 방전실에 각기 설치된 안테나 번들의 부분 생략된 사시도이다.4 is a partially omitted perspective view of an antenna bundle respectively installed in a plurality of discharge chambers.

도 5는 안테나 번들의 전기적 연결 구조를 보여주는 도면이다.5 is a view showing the electrical connection structure of the antenna bundle.

도 6a는 및 도 6b는 안테나 번들의 직렬 또는 병렬 연결 구조를 보여주는 도면이다.6A and 6B illustrate a serial or parallel connection structure of an antenna bundle.

도 7은 방전실의 구조를 원통형 구조로 변형한 예를 보여주는 플라즈마 반응기의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a plasma reactor showing an example in which the structure of the discharge chamber is modified into a cylindrical structure.

도 8은 안테나 번들의 권선 방식의 변형예를 보여주기 위한 부분 생략된 사시도이다.8 is a partially omitted perspective view illustrating a modification of the winding method of the antenna bundle.

도 9a와 도 9b는 도 8의 안테나 번들을 설치한 예를 보여주는 방전실의 부분 확대도이다.9A and 9B are partially enlarged views of a discharge chamber illustrating an example in which the antenna bundle of FIG. 8 is installed.

도 10은 벨트 형상의 방전실을 갖는 변형된 반응기 몸체의 단면도이다.10 is a cross-sectional view of a modified reactor body having a belt-shaped discharge chamber.

도 11은 벨트 형상의 방전실에 장착되는 안테나 번들의 부분 생략된 사시도이다.11 is a partially omitted perspective view of an antenna bundle mounted to a belt-shaped discharge chamber.

도 12는 본 발명의 플라즈마 반응기를 이용한 플라즈마 처리 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.12 is a view schematically showing a plasma processing system using the plasma reactor of the present invention.

도 13은 본 발명의 플라즈마 반응기를 이용한 진공 챔버의 단면도이다.13 is a cross-sectional view of a vacuum chamber using the plasma reactor of the present invention.

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

100: 반응기 몸체 200: 가스 공급부100: reactor body 200: gas supply

210: 가스 입구 300, 820: 피처리 기판210: gas inlet 300, 820: substrate to be processed

400: 플라즈마 반응기 410: 예열 장치400: plasma reactor 410: preheating device

420: 이송 장치 500, 550: 기판 대기부420: transfer device 500, 550: substrate waiting portion

510, 560: 캐리어 600, 650: 기판 전달부510 and 560: carrier 600 and 650: substrate transfer part

619, 660: 기판 이송 로봇 700: 대기압 처리부619, 660: substrate transfer robot 700: atmospheric pressure processing unit

800: 진공 프로세스 챔버 810: 기판 지지대800: vacuum process chamber 810: substrate support

본 발명은 플라즈마 반응기 및 플라즈마 처리 시스템에 관한 것으로, 구체적 으로는 대면적으로 확장이 용이하며 고밀도의 플라즈마를 균일하게 얻을 수 있는 다중 배열된 방전실을 갖는 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma reactor and a plasma processing system, and more particularly, to a plasma reactor having a multi-array discharge chamber capable of easily expanding a large area and obtaining a high density of plasma uniformly, and a plasma processing system using the same. .

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.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.

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.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.

용량 결합 플라즈마 소스는 정확한 용량 결합 조절과 이온 조절 능력이 높아서 타 플라즈마 소스에 비하여 공정 생산력이 높다는 장점을 갖는다. 반면, 무선 주파수 전원의 에너지가 거의 배타적으로 용량 결합을 통하여 플라즈마에 연결되기 때문에 플라즈마 이온 밀도는 용량 결합된 무선 주파수 전력의 증가 또는 감소에 의해서만 증가 또는 감소될 수 있다. 그러나 무선 주파수 전력의 증가는 이온 충격 에너지를 증가시킨다. 결과적으로 이온 충격에 의한 손상을 방지하기 위해서는 무선 주파수 전력의 한계성을 갖게 된다.Capacitively coupled plasma sources have the advantage of high process productivity compared to other plasma sources due to their high capacity for precise capacitive coupling and ion control. On the other hand, since the energy of the radio frequency power supply is almost exclusively connected to the plasma through capacitive coupling, the plasma ion density can only be increased or decreased by increasing or decreasing the capacitively coupled radio frequency power. However, increasing radio frequency power increases ion bombardment energy. As a result, in order to prevent damage due to ion bombardment, radio frequency power is limited.

한편, 유도 결합 플라즈마 소스는 무선 주파수 전원의 증가에 따라 이온 밀 도를 쉽게 증가시킬 수 있으며 이에 따른 이온 충격은 상대적으로 낮아서 고밀도 플라즈마를 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.On the other hand, the inductively coupled plasma source can easily increase the ion density with the increase of the radio frequency power source and the ion bombardment is relatively low, so it is known to be 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 안테 나의 용량성 결합(capacitive coupling)이 증가하게 됨으로 유전체 윈도우를 두껍게 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 a high power is applied to the antenna, the capacitive coupling of the radio frequency antenna increases, so that the dielectric window must be thickened. As a result, the distance between the radio frequency antenna and the plasma increases, resulting in low power transmission efficiency. Losing problems occur.

변압기를 이용한 유도 결합 플라즈마는 변기압기를 이용하여 플라즈마 반응기의 내부에 플라즈마를 유도하는데 이 유도 결합 플라즈마는 변압기의 이차 회로를 완성한다. 지금까지의 변압기 결합 플라즈마 기술들은 플라즈마 반응기에 외부 방전관을 두거나 환형 챔버(toroidal chamber)에 폐쇄형 코어(closed core)를 장착하는 타입 또는 플라즈마 반응기의 내부에 변압기 코어를 내장하는 방식으로 기술 개발이 이루어지고 있다.An inductively coupled plasma using a transformer induces a plasma inside a plasma reactor using a toilet transformer. The inductively coupled plasma completes a secondary circuit of the transformer. Conventional transformer-coupled plasma technologies have been developed by placing an external discharge tube in a plasma reactor or a closed core in a toroidal chamber or by embedding a transformer core inside a plasma reactor. ought.

이러한 변압기 결합 플라즈마는 플라즈마 반응기의 구조적 개선과 변압기의 결합 구조를 개선하여 플라즈마의 특성과 에너지 전달 특성을 향상시켜가고 있다. 특히, 대면적의 플라즈마를 얻기 위하여 변압기와 플라즈마 반응기의 결합 구조 개선하거나, 다수의 외부 방전관을 구비하거나, 또는 내장되는 변압기 코어의 개수를 증설하여 설치하고 있다. 그러나 단순히 외부 방전관의 개수를 증가하거나 내장되는 변압기 코어의 개수를 증가하는 것으로는 고밀도의 대면적 플라즈마를 균일하게 얻기가 쉽지 않다.The transformer coupled plasma improves the plasma characteristics and the transformer coupling structure to improve the plasma characteristics and energy transfer characteristics. In particular, in order to obtain a large-area plasma, the coupling structure of the transformer and the plasma reactor may be improved, a plurality of external discharge tubes may be provided, or the number of built-in transformer cores may be increased. However, simply increasing the number of external discharge tubes or increasing the number of transformer cores embedded therein makes it difficult to obtain high density large area plasma uniformly.

최근 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조하기 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 기 판에 대한 우수한 처리 능력을 갖는 향상된 플라즈마 소스 및 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다.In the recent semiconductor manufacturing industry, 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 sources and plasma processing techniques that have 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 소스 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 source and a plasma processing system capable of minimizing the installation area as much as possible.

본 발명의 목적은 대면적 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있으며 대면적화가 용이하고 설비 면적을 최소화 할 수 있는 그리고 고밀도의 플라즈마를 균일하게 얻을 수 있는 다중 배열된 방전실을 갖는 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plasma reactor having a multi-array discharge chamber capable of generating large-area plasma uniformly, to facilitate large area, to minimize the installation area, and to obtain a high-density plasma uniformly, and to plasma treatment using the same. The purpose is to provide a system.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 반응기는: 병렬로 배열된 다수의 방전실이 구비된 반응기 몸체; 반응기 몸체의 저면에서 각각의 방전실을 따라 형성된 다수의 플라즈마 분사 슬릿; 다수의 방전실에 길이 방향을 따라 각기 설치되며 무선 주파수를 공급 받는 다수의 안테나 번들; 및 안테나 번들을 감싸 보호하는 안테나 보호 커버를 포함한다.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 reactor body having a plurality of discharge chambers arranged in parallel; A plurality of plasma injection slits formed along each discharge chamber at the bottom of the reactor body; A plurality of antenna bundles each installed in a plurality of discharge chambers along a length direction and supplied with a radio frequency; And an antenna protective cover surrounding and protecting the antenna bundle.

이 실시예에 있어서, 반응기 몸체의 타 측면에서 다수의 방전실로 개구된 다수의 가스 주입구; 및 하나 이상의 가스 분배 격판을 갖고 다수의 가스 주입구로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함한다.In this embodiment, a plurality of gas inlet opening to the plurality of discharge chamber in the other side of the reactor body; And a gas supply having at least one gas distribution diaphragm and supplying process gas to the plurality of gas inlets.

이 실시예에 있어서, 반응기 몸체는 전도성 부재를 포함하고 전기적으로 접지된다.In this embodiment, the reactor body includes a conductive member and is electrically grounded.

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

이 실시예에 있어서, 다수의 방전실은 선형으로 병렬 배열된 구조를 갖고, 안테나 번들은 방전실의 양 측벽과 간격을 두고 선형 구조로 설치된다.In this embodiment, the plurality of discharge chambers have a structure arranged in a linear linear parallel, the antenna bundle is installed in a linear structure spaced apart from both side walls of the discharge chamber.

이 실시예에 있어서, 다수의 방전실은 이웃한 두 개의 방전실이 쌍을 이루어 벨트 구조를 형성하고, 안테나 번들은 방전실의 양 측벽과 간격을 두고 벨트 구조로 설치된다.In this embodiment, the plurality of discharge chambers are paired with two adjacent discharge chambers to form a belt structure, the antenna bundle is provided in a belt structure spaced apart from both side walls of the discharge chamber.

이 실시예에 있어서, 안테나 번들은 자속 출입이 상하 또는 좌우 중 어느 한 가지 방향으로 발생되도록 권선된다.In this embodiment, the antenna bundle is wound so that magnetic flux entry and exit occurs in either one of the up, down, left and right directions.

이 실시예에 있어서, 반응기 몸체가 상부에 설치되어 플라즈마 분사 슬릿을 통하여 출력되는 플라즈마를 수용하는 진공 챔버; 및 진공 챔버의 내부에 설치되고, 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 포함한다.In this embodiment, the reactor body is installed on top of the vacuum chamber for receiving the plasma output through the plasma injection slit; And a substrate support installed in the vacuum chamber and on which the substrate to be processed is placed.

이 실시예예 있어서, 반응기 몸체 또는 안테나 보호 커버 중 적어도 어느 하나에 구비되는 냉각수 공급 채널을 포함한다.In this embodiment, a cooling water supply channel is provided in at least one of the reactor body or the antenna protective cover.

본 발명의 다른면은 상술한 플라즈마 반응기를 이용한 플라즈마 처리 시스템에 관한 것이다. 플라즈마 처리 시스템은: 플라즈마 반응기가 설치되고, 플라즈마 분사 슬릿을 통해 분사되는 플라즈마에 의해 대기압 상태에서 피처리 기판에 대한 플라즈마 처리가 이루어지는 대기압 처리부; 피처리 기판이 대기하는 제1 피처리 기판 대기부; 및 피처리 기판 대기부와 대기압 처리부 사이에서 피처리물을 반송하는 제1 반송부를 포함한다.Another aspect of the present invention relates to a plasma processing system using the above-described plasma reactor. The plasma processing system includes: an atmospheric pressure processing unit in which a plasma reactor is installed, and plasma processing is performed on a substrate to be processed in an atmospheric pressure state by plasma injected through a plasma spraying slit; A first to-be-processed substrate waiting portion on which the substrate to be processed waits; And a first conveying portion for conveying the object to be processed between the substrate processing portion to be processed and the atmospheric pressure processing portion.

이 실시예에 있어서, 제1 반송부는 피처리 기판 대기부와 대기압 처리부 사이에서 피처리 기판을 반송하되 피처리 기판의 상태를 수평-수직/수직-수평 전환시키는 제1 반송 로봇을 포함한다.In this embodiment, the first conveying unit includes a first conveying robot that conveys the substrate to be processed between the substrate-waiting portion and the atmospheric pressure processing portion, but horizontally-vertically / vertically-vertically switches the state of the substrate to be processed.

이 실시예에 있어서, 대기압 처리부는 피처리 기판을 이송하는 이송 수단을 포함한다.In this embodiment, the atmospheric pressure processing portion includes a conveying means for conveying the substrate to be processed.

이 실시예에 있어서, 대기압 처리부는 피처리 기판을 예열시키기 위한 예열 수단을 포함한다.In this embodiment, the atmospheric pressure processing section includes preheating means for preheating the substrate to be processed.

이 실시예에 있어서, 대기압 처리부에서 처리된 피처리 기판이 대기하는 제2 피처리 기판 대기부; 및 대기압 처리부와 제2 피처리 기판 대기부 사이에서 피처리물을 반송하는 제2 반송부를 포함한다.In this embodiment, the second substrate processing portion waiting for the substrate to be processed in the atmospheric pressure processing portion; And a second conveying portion for conveying the object to be processed between the atmospheric pressure processing portion and the second substrate processing portion.

이 실시예에 있어서, 제2 반송부는 피처리 기판 대기부와 대기압 처리부 사이에서 피처리물을 반송하되 피처리 기판의 상태를 수평-수직/수직-수평 전환시키는 제2 반송 로봇을 포함한다.In this embodiment, the second conveying unit includes a second conveying robot which conveys the object to be processed between the substrate-waiting portion and the atmospheric pressure processing portion, and horizontally / vertically / vertically-vertically switches the state of the substrate to be processed.

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 다중 배열된 방전실을 갖는 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating a preferred embodiment of the present invention, a plasma reactor having a multi-array discharge chamber of the present invention and a plasma processing system using the same will be described in detail.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 상부 가스 공급부와 하부의 플라즈마 분사 슬릿을 보여주는 사시도이다. 그리고 도 3은 플라즈마 반응기의 단면도 및 방전실의 부분 확대도이다.1 and 2 are perspective views showing an upper gas supply portion and a lower plasma injection slit of a plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view of the plasma reactor and a partially enlarged view of the discharge chamber.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 플라즈마 반응기(400)는 병렬로 배열된 다수의 방전실(112)을 갖는 반응기 몸체(100)를 구비한다. 반응기 몸체(100)는 전기적으로 접지되며, 전체적으로 판형상의 사각 블록 구조를 갖는다. 반응기 몸체(100)에는 다수의 방전실(112)이 일단에서 타단까지 이르도록 선형으로 나란히 병렬 배열되어 형성된다. 반응기 몸체(100)는 전체적으로 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 전도성 물질로 재작된다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 재작될 수 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 재작될 수 있다. 또 다른 대안으로 반응기 몸체(100)를 전체적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 재작하는 것도 가능하며, 의 도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 다른 물질로도 재작될 수 있다. 반응기 몸체(100)의 저면에서 각각의 방전실(112)을 따라 플라즈마 분사 슬릿(114)이 형성된다.1 to 3, the plasma reactor 400 of the present invention includes a reactor body 100 having a plurality of discharge chambers 112 arranged in parallel. The reactor body 100 is electrically grounded and has a plate-shaped square block structure as a whole. In the reactor body 100, a plurality of discharge chambers 112 are formed in parallel and arranged in parallel in parallel from one end to the other end. The reactor body 100 is entirely made of a conductive material such as aluminum, stainless steel, copper. Or coated metal, for example anodized aluminum or nickel plated aluminum. Or refractory metal. Alternatively, it is possible to rewrite the reactor body 100 entirely with an electrically insulating material such as quartz, ceramic, or other materials suitable for the intended plasma process to be performed. Plasma injection slits 114 are formed along each discharge chamber 112 at the bottom of the reactor body 100.

반응기 몸체(100)는 그 상부에 다수의 방전실(112)로 개구된 다수의 가스 주입구(116)가 형성된다. 그리고 가스 주입구(116)를 통하여 다수의 방전실(112)로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부(200)가 설치된다. 가스 공급부(200)는 하나 이상의 가스 분배 격판(220)을 갖는다. 가스 공급부(200)에는 가스 공급원(미도시)에 연결되는 가스 입구(210)가 구비된다.Reactor body 100 is formed with a plurality of gas inlet 116 opened in the upper portion of the plurality of discharge chamber (112). In addition, a gas supply unit 200 for supplying process gases to the plurality of discharge chambers 112 through the gas injection port 116 is installed. The gas supply 200 has one or more gas distribution diaphragms 220. The gas supply unit 200 is provided with a gas inlet 210 connected to a gas supply source (not shown).

다수의 방전실(112)의 내부에는 방전실(112)의 양 측벽과 일정 간격을 두고 각기 길이 방향을 따라 안테나 번들(antenna bundle)(130)이 설치된다. 안테나 번들(130)은 무선 주파수를 공급 받는다. 안테나 번들(130)은 안테나 보호 커버(132)에 의해 감싸져 보호된다. 안테나 보호 튜브(132)는 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 재작된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 안테나 번들(130)은 띠 형상의 얇은 도전판으로 구성되어 자속 출입이 좌우로 발생되도록 권선된다. 다수의 방전실(112)은 안테나 번들(130)과 안테나 보호 커버(132)에 의해 길이 방향으로 두 부분으로 양분된 좌우로 양분된 가스 흐름 경로를 제공한다. 공정 가스는 가스 주입구(116)를 통하여 방전실(112)로 주입되어 양분된 가스 흐름 경로를 통하여 흐른다.Inside the plurality of discharge chambers 112, antenna bundles 130 are installed along the length direction of the discharge chamber 112 at a predetermined distance from both sidewalls. Antenna bundle 130 is supplied with a radio frequency. The antenna bundle 130 is wrapped and protected by the antenna protective cover 132. Antenna protection tube 132 is made of an electrically insulating material such as quartz, ceramic. As shown in Figure 4, the antenna bundle 130 is composed of a strip-shaped thin conductive plate is wound so that magnetic flux entry and exit occurs from side to side. The plurality of discharge chambers 112 provide a gas flow path bilaterally bisected into two parts in the longitudinal direction by the antenna bundle 130 and the antenna protective cover 132. The process gas is injected into the discharge chamber 112 through the gas injection port 116 and flows through the divided gas flow path.

도면에는 미도시 되었으나, 반응기 몸체(100) 또는 다수의 안테나 보호 커버(132)의 내부 중 어느 하나 또는 양측 모두에 냉각수 공급 채널이 구비될 수 있 다. 예를 들어, 반응기 몸체(100)의 다수의 방전실(112)의 사이 영역에 냉각수 공급 채널을 형성할 수 있다. 또는 안테나 보호 커버(132)의 내부를 냉각수 공급 채널로 이용할 수 있다. 이때, 냉각수와 안테나 번들(130)과는 적절히 절연되도록 한다.Although not shown in the figure, a cooling water supply channel may be provided at any one or both sides of the reactor body 100 or the plurality of antenna protection covers 132. For example, a cooling water supply channel may be formed in an area between the plurality of discharge chambers 112 of the reactor body 100. Alternatively, the inside of the antenna protective cover 132 may be used as a cooling water supply channel. At this time, the coolant and the antenna bundle 130 are properly insulated.

도면에서는 방전실(112)을 여덟 개로 예시하고 있으나 그 이상 또는 그보다 적은 개수로 구성이 가능하다. 최소한 단 하나 또는 두 개의 방전실(112) 만으로도 반응기 몸체(100)를 구성할 수 있다. 즉, 방전실(112)의 길이와 개수는 피처리 대상물의 처리 면적에 따라 증가 또는 감소될 수 있다. 또한 반응기 몸체(100)의 구조는 피처리 작업물의 형태에 따라 다른 구조로 제작이 가능하다. 예를 들어, 원반형의 피처리 작업물을 처리하기 위하여 다수의 방전실(112)의 길이를 서로 다르게 하여 전체적으로 원형을 이루도록 변형 제작될 수 있다.Although eight discharge chambers 112 are illustrated in the drawing, the number of discharge chambers 112 or more may be reduced. At least one or two discharge chambers 112 may constitute the reactor body 100. That is, the length and number of the discharge chambers 112 may increase or decrease according to the processing area of the object to be processed. In addition, the structure of the reactor body 100 may be manufactured in a different structure according to the shape of the workpiece to be processed. For example, in order to process a disk-shaped workpiece, the lengths of the plurality of discharge chambers 112 may be different from each other to form a circular shape as a whole.

도 5는 안테나 번들의 전기적 연결 구조를 보여주는 도면이고, 도 6a는 및 도 6b는 안테나 번들의 직렬 또는 병렬 연결 구조를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여, 다수의 안테나 번들(130)은 임피던스 정합기(142)를 통하여 무선 주파수를 제공하는 전원 공급원(140)에 전기적으로 연결된다. 이때, 다수의 안테나 번들(130)은 도 6a에 도시된 바와 같이 직렬로 연결되거나 또는 도 6b에 도시된 바와 같이 병렬로 연결될 수 있다. 또는 직렬과 병렬 방식이 혼합된 전기적 연결 구조를 가질 수 있다.5 is a view showing the electrical connection structure of the antenna bundle, Figures 6a and 6b is a view showing a serial or parallel connection structure of the antenna bundle. Referring to the drawings, a plurality of antenna bundles 130 are electrically connected to a power source 140 providing a radio frequency through an impedance matcher 142. In this case, the plurality of antenna bundles 130 may be connected in series as shown in FIG. 6A or in parallel as shown in FIG. 6B. Or it may have a mixed electrical connection structure in series and parallel manner.

이상과 같은 플라즈마 반응기(400)는 공정 가스가 다수의 방전실(112)로 공급되고, 전원 공급원(140)으로부터 무선 주파수가 다수의 안테나 번들(130)로 공급 되면 다수의 방전실(112)에서 유도 결합된 플라즈마가 발생되어 다수의 플라즈마 분사 슬릿(114)을 통하여 분사된다. 또한 반응기 몸체(100)는 전기적으로 접지되어 안테나 번들(130)과 용량적으로 결합됨으로서 유도 결합 플라즈마의 발생과 더불어 용량 결합된 플라즈마의 발생이 이루진다. 이와 같이 용량적이고 유도적인 결합은 진공 챔버(100)에서 플라즈마 발생과 플라즈마 이온 에너지의 정확한 조절을 용이하게 한다. 그럼으로 공정 생산력을 최대화 할 수 있게 된다.In the plasma reactor 400 as described above, when the process gas is supplied to the plurality of discharge chambers 112, and the radio frequency is supplied to the plurality of antenna bundles 130 from the power supply source 140, the plurality of discharge chambers 112 are provided. Inductively coupled plasma is generated and sprayed through a plurality of plasma spraying slits 114. In addition, the reactor body 100 is electrically grounded and capacitively coupled to the antenna bundle 130 to generate the capacitively coupled plasma along with the generation of the inductively coupled plasma. This capacitive and inductive coupling facilitates the precise control of plasma generation and plasma ion energy in the vacuum chamber 100. This maximizes process productivity.

본 발명의 플라즈마 반응기(100)는 대면적의 플라즈마를 고밀도로 균일하게 발생할 수 있다. 특히, 방전실(112)과 안테나 번들(130)의 개수와 그 길이를 증가하는 것으로 원하는 형태의 대면적의 플라즈마를 얻도록 확장이 용이하다. 또한, 플라즈마 반응기(400)의 구조를 매우 얇게 구성할 수 있어서 설비의 면적을 최소화 할 수 있다. 플라즈마 반응기(400)의 설치 방식도 수평적인 설치뿐만 아니라 수직적인 설치도 가능하며, 어떠한 형태의 각도로도 다양하게 설치할 수 있는 유연성이 높다.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 discharge chamber 112 and the antenna bundle 130, it is easy to expand to obtain a large-area plasma of the desired shape. In addition, the structure of the plasma reactor 400 can be configured very thin to minimize the area of the facility. The installation method of the plasma reactor 400 can be installed vertically as well as horizontally, and has high flexibility to install variously at any angle.

도 7은 방전실의 구조를 원통형 구조로 변형한 예를 보여주는 플라즈마 반응기의 단면도이다. 도 7을 참조하여, 변형된 반응기 몸체(100a)는 다수의 방전실(112) 중공의 원통형 구조를 갖는다. 그리고 이에 적합하게 안테나 보호 튜브(132)도 원통형 구조를 갖는다. 이와 같이, 다수의 방전실(112)과 안테나 보호 튜브(132)는 여러 형태로 변형되어 실시 될 수 있다.7 is a cross-sectional view of a plasma reactor showing an example in which the structure of the discharge chamber is modified into a cylindrical structure. Referring to FIG. 7, the modified reactor body 100a has a hollow cylindrical structure with a plurality of discharge chambers 112. And suitably the antenna protection tube 132 also has a cylindrical structure. As such, the plurality of discharge chambers 112 and the antenna protection tube 132 may be modified in various forms.

도 8은 안테나 번들의 권선 방식의 변형예를 보여주기 위한 부분 생략된 사시도이고, 도 9a와 도 9b는 도 8의 안테나 번들을 설치한 예를 보여주는 방전실의 부분 확대도이다. 도면을 참조하여, 변형된 안테나 번들(130a)은 띠 형상의 얇은 도전판으로 구성되어 자속 출입이 상하로 발생되도록 권선된다. 이러한 변형된 안테나 번들(130a)은 도 9a 및 도 9d에 도시된 바와 같이, 안테나 보호 튜브(132)에 의해 감싸져 다수의 방전실(112) 내부에 설치된다.  8 is a partially omitted perspective view illustrating a modified example of a winding method of an antenna bundle, and FIGS. 9A and 9B are partially enlarged views of a discharge chamber illustrating an example in which the antenna bundle of FIG. 8 is installed. Referring to the drawings, the modified antenna bundle 130a is formed of a strip-shaped thin conductive plate and is wound to generate magnetic flux in and out. 9A and 9D, the modified antenna bundle 130a is surrounded by the antenna protection tube 132 and installed inside the plurality of discharge chambers 112.

도 10은 벨트 형상의 방전실을 갖는 변형된 반응기 몸체의 단면도이고, 도 11은 벨트 형상의 방전실에 장착되는 안테나 번들의 부분 생략된 사시도이다. 도 10 및 도 11을 참조하여, 변형된 반응기 몸체(100b)는 이웃한 두 개의 방전실이 쌍을 이루어 벨트 구조의 방전실(112b)을 형성한다. 그리고 이에 적합하게 안테나 번들(130b)도 자속 출입이 상하로 발생되도록 권선되어 방전실의 내부에서 방전실의 양 측벽과 간격을 두고 벨트 구조로 설치된다.10 is a cross-sectional view of a modified reactor body having a belt-shaped discharge chamber, and FIG. 11 is a partially omitted perspective view of the antenna bundle mounted to the belt-shaped discharge chamber. 10 and 11, in the modified reactor body 100b, two adjacent discharge chambers are paired to form a discharge chamber 112b having a belt structure. In addition, the antenna bundle 130b is also wound so that magnetic flux entry and exit occurs up and down and is installed in a belt structure at intervals with both sidewalls of the discharge chamber.

도 12는 본 발명의 플라즈마 반응기를 이용한 플라즈마 처리 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 9를 참조하여, 플라즈마 처리 시스템은 상술한 바와 같은 플라즈마 반응기(400)를 이용하여 대기압 상태에서 피처리 기판(300)에 대한 플라즈마 처리를 수행한다. 피처리 기판(300)은 예를 들어, 액정 디스플레이 제조를 위한 유리 기판이거나 대형 실리콘 웨이퍼 기판이다. 플라즈마 처리 시스템은 플라즈마 반응기(400)가 설치된 대기압 처리부(700)가 구비된다. 대기압 처리부(700)에서는 대기압 상태에서 플라즈마 반응기(700)로부터 분사되는 플라즈마에 의해 피처리 기판에 대한 플라즈마 처리가 이루어진다.12 is a view schematically showing a plasma processing system using the plasma reactor of the present invention. Referring to FIG. 9, the plasma processing system performs plasma processing on the substrate 300 under atmospheric pressure using the plasma reactor 400 as described above. The substrate 300 to be processed is, for example, a glass substrate for liquid crystal display manufacture or a large silicon wafer substrate. The plasma processing system includes an atmospheric pressure processing unit 700 in which the plasma reactor 400 is installed. In the atmospheric pressure processing unit 700, plasma processing is performed on a substrate to be processed by plasma injected from the plasma reactor 700 at atmospheric pressure.

대기압 처리부(700)의 전방으로는 처리전 피처리 기판(300)이 대기하는 제1 피처리 기판 대기부(500)가 구비되고, 제1 피처리 기판 대기부(500)와 대기압 처리 부(700) 사이에서 피처리 기판(300)의 반송이 수행되는 제1 반송부(600)가 구비된다. 제1 피처리 기판 대기부(500)에는 피처리 기판(300)이 적층되어 보관되는 캐리어(510)를 포함한다. 제1 반송부(600)에는 피처리 기판(300)의 반송을 수행하는 제1 반송 로봇(610)이 구비된다. 도면에서는 편의상 제1 반송 로봇(610)은 하나의 로봇 암 만을 간략히 도시하였다. In front of the atmospheric pressure processing unit 700, a first processing substrate waiting unit 500 in which the substrate 300 to be processed is waiting before processing is provided, and the first processing substrate waiting unit 500 and the atmospheric pressure processing unit 700 are provided. The first conveyance part 600 in which conveyance of the to-be-processed board | substrate 300 is performed between is provided. The first substrate to be processed 500 includes a carrier 510 in which the substrate 300 is stacked and stored. The first transfer unit 600 is provided with a first transfer robot 610 for carrying the substrate 300. In the drawing, for convenience, the first transport robot 610 briefly shows only one robot arm.

대기압 처리부(700)에는 플라즈마 반응기(400)기가 설치되며, 그 아래로 기판이 이송되어지는 이송 수단(420)이 설치된다. 이송 수단(420)은 예를 들어, 다루의 롤러를 구비한 컨베이어 시스템을 구성될 수 있다. 플라즈마 반응기(400)의 전단에는 피처리 기판(300)의 예열을 위한 예열 수단(410)이 구비될 수 있다. 예열 수단(410)은 예를 들어 다수의 할로겐램프와 반사 갓을 사용하여 구성할 수 있다.Atmospheric pressure processing unit 700 is provided with a plasma reactor 400, the transport means 420 to be transported below the substrate is installed. The conveying means 420 may, for example, constitute a conveyor system with rollers for handling. Preheating means 410 for preheating the substrate 300 may be provided at the front end of the plasma reactor 400. The preheating means 410 can be constructed using, for example, a plurality of halogen lamps and reflective shades.

대기압 처리부(700)의 후방으로는 처리된 피처리 기판(300)이 대기하는 제2 피처리 기판 대기부(550)가 구비되고, 제2 피처리 기판 대기부(550)와 대기압 처리부(700) 사이에서 피처리 기판(300)의 반송이 수행되는 제2 반송부(650)가 구비된다. 제2 피처리 기판 대기부(550)에는 처리된 피처리 기판(300)이 적층되어 보관되는 캐리어(560)를 포함한다. 제2 반송부(650)에는 처리된 피처리 기판(300)의 반송을 수행하는 제2 반송 로봇(660)이 구비된다. 도면에서는 편의상 제2 반송 로봇(660)은 하나의 로봇 암 만을 간략히 도시하였다.The second to-be-processed substrate waiting part 550 which the processed to-be-processed substrate 300 waits is provided in the back of the atmospheric pressure process part 700, The 2nd to-be-processed substrate waiting part 550 and the atmospheric pressure processing part 700 are provided. The 2nd conveyance part 650 in which conveyance of the to-be-processed substrate 300 is performed is provided in between. The second substrate to be processed 550 includes a carrier 560 on which the processed substrate 300 is stacked and stored. The 2nd conveyance part 650 is equipped with the 2nd conveyance robot 660 which conveys the processed to-be-processed board | substrate 300. FIG. In the drawing, the second carrier robot 660 briefly shows only one robot arm for convenience.

대기압 처리부(700)에 플라즈마 반응기(400)는 수직으로 설치될 수 있으며, 이러한 경우에는 제1 및 제2 반송 로봇(610, 660)은 피처리 기판을 반송하되 피처리 기판(300)의 상태를 수평-수직/수직-수평 전환 시킨다.  The plasma reactor 400 may be installed vertically in the atmospheric pressure processing unit 700. In this case, the first and second transfer robots 610 and 660 may transfer the substrate to be processed, but the state of the substrate 300 may be changed. Toggle horizontal-vertical / vertical-horizontal.

이상과 같이, 본 발명의 플라즈마 반응기(400)는 대기압 상태에서 피처리 기판에 대한 플라즈마 처리를 수행하는 플라즈마 처리 시스템에 사용될 수 있다. 대기압 처리부(700)의 후방에 구성되는 제2 반송부(650)와 제2 피처리 기판 대기부(550)를 구성하지 않고, 전방에 구성되는 제1 반송부(600)와 제1 피처리 기판 대기부(500)만을 구성할 수도 있다.As described above, the plasma reactor 400 of the present invention may be used in a plasma processing system that performs plasma processing on a substrate under atmospheric pressure. The 1st conveyance part 600 and the 1st to-be-processed board which are comprised in the front without forming the 2nd conveyance part 650 and the 2nd to-be-processed board | substrate waiting part 550 which are comprised behind the atmospheric pressure process part 700 are carried out. Only the standby unit 500 may be configured.

도 13은 본 발명의 플라즈마 반응기를 이용한 진공 플라즈마 처리 챔버의 단면도이다. 도 10을 참조하여, 플라즈마 반응기(400)를 이용하여 진공 챔버(800)를 구성할 수 있다. 진공 챔버(800)의 상부에는 플라즈마 반응기(400)가 설치되고, 플라즈마 반응기(400)에서 발생된 플라즈마는 진공 챔버(800)에 수용된다. 진공 챔버(800)의 내부에는 피처리 기판(820)이 놓이는 기판 지지대(810)가 구비된다. 피처리 기판(820)은 예를 들어, 액정 디스플레이 제조를 위한 유리 기판이거나 대형 실리콘 웨이퍼 기판이다.13 is a sectional view of a vacuum plasma processing chamber using the plasma reactor of the present invention. Referring to FIG. 10, the vacuum chamber 800 may be configured using the plasma reactor 400. The plasma reactor 400 is installed above the vacuum chamber 800, and the plasma generated by the plasma reactor 400 is accommodated in the vacuum chamber 800. The substrate support 810 on which the substrate 820 is disposed is provided in the vacuum chamber 800. The substrate 820 to be processed is, for example, a glass substrate for liquid crystal display manufacture or a large silicon wafer substrate.

기판 지지대(810)는 바이어스 전력을 공급하기 위한 전원 공급원(미도시)이 연결될 수 있다. 기판 지지대(810)는 피처리 기판의 온도를 조절하기 위한 가열 혹은 냉각을 위한 구성을 포함할 수 있으며, 피처리 기판을 처킹하기 위한 기계적 또는 전기적 처킹 수단이 포함될 수 있다. 진공 챔버(800)에는 진공 유지를 위한 진공 펌프(미도시)가 연결된다.The substrate support 810 may be connected to a power supply (not shown) for supplying bias power. The substrate support 810 may include a configuration for heating or cooling to adjust the temperature of the substrate, and may include mechanical or electrical chucking means for chucking the substrate. The vacuum chamber 800 is connected to a vacuum pump (not shown) for maintaining the vacuum.

이상과 같이, 본 발명의 플라즈마 반응기(400)는 대면적의 피처리 기판을 플라즈마 처리하기 위하여 대기압 플라즈마 처리 시스템 또는 진공 챔버를 구성할 수 있다.As described above, the plasma reactor 400 of the present invention may configure an atmospheric pressure plasma processing system or a vacuum chamber to plasma-process a large-area target substrate.

본 발명에 따른 다중 배열된 방전실을 갖는 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템은 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 multiple arrayed discharge chambers and the plasma processing system using the same according to the present invention can be variously modified and can 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 다중 배열된 방전실을 갖는 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템에 의하면, 플라즈마 반응기(400)는 공정 가스가 다수의 방전실(112)로 공급되고, 전원 공급원(140)으로부터 무선 주파수가 다수의 안테나 번들(130)로 공급되면 다수의 방전실(112)에서 유도 결합된 플라즈마가 발생되어 다수의 플라즈마 분사 슬릿(114)을 통하여 분사된다. 또한 반응기 몸체(100)는 전기적으로 접지되어 안테나 번들(130)과 용량적으로 결합됨으로서 유도 결합 플라즈마의 발생과 더불어 용량 결합된 플라즈마의 발생이 이루진다. 이와 같이 용량적이고 유도적인 결합은 진공 챔버(100)에서 플라즈마 발생과 플라즈마 이온 에너지의 정확한 조절을 용이하게 한다. 그럼으로 공정 생산력을 최대화 할 수 있게 된다. 또한 본 발명의 플라즈마 반응기(100)는 대면적의 플라즈마를 고밀도로 균일하게 발생할 수 있다. 특히, 방전실(112)과 안테나 번들(130)의 개수와 그 길이를 증가하는 것으로 원하는 형태의 대면적의 플라즈마를 얻도록 확장이 용 이하다. 또한, 플라즈마 반응기(400)의 구조를 매우 얇게 구성할 수 있어서 설비의 면적을 최소화 할 수 있다. 플라즈마 반응기(400)의 설치 방식도 수평적인 설치뿐만 아니라 수직적인 설치도 가능하며, 어떠한 형태의 각도로도 다양하게 설치할 수 있는 유연성이 높다.According to the plasma reactor having a multi-array discharge chamber of the present invention as described above and the plasma processing system using the same, the plasma reactor 400 is a process gas is supplied to a plurality of discharge chamber 112, the power supply source 140 When the radio frequency is supplied to the plurality of antenna bundles 130 from the plasma generated inductively coupled in the plurality of discharge chambers 112 are sprayed through the plurality of plasma injection slits 114. In addition, the reactor body 100 is electrically grounded and capacitively coupled to the antenna bundle 130 to generate the capacitively coupled plasma along with the generation of the inductively coupled plasma. This capacitive and inductive coupling facilitates the precise control of plasma generation and plasma ion energy in the vacuum chamber 100. 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 discharge chamber 112 and the antenna bundle 130, it is easy to expand to obtain a large-area plasma of the desired shape. In addition, the structure of the plasma reactor 400 can be configured very thin to minimize the area of the facility. The installation method of the plasma reactor 400 can be installed vertically as well as horizontally, and has high flexibility to install variously at any angle.

Claims (21)

전도성 부재를 포함하고 전기적으로 접지되며, 다수의 방전실이 구비된 반응기 몸체;A reactor body including a conductive member and electrically grounded, the reactor body including a plurality of discharge chambers; 상기 반응기 몸체의 저면에서 상기 다수의 방전실을 따라 형성된 다수의 플라즈마 분사 슬릿;A plurality of plasma injection slits formed along the plurality of discharge chambers at the bottom of the reactor body; 상기 다수의 방전실에 각기 설치되며 무선 주파수를 공급 받는 다수의 안테나 번들; 및A plurality of antenna bundles respectively installed in the plurality of discharge chambers and receiving radio frequencies; And 상기 안테나 번들을 각기 감싸 보호하는 안테나 보호 커버를 포함하고,An antenna protective cover for wrapping and protecting the antenna bundle, respectively, 상기 다수의 방전실 내부에는 상기 반응기 몸체와 다수의 안테나 번들의 전기적 용량 결합에 의한 용량 결합 플라즈마와In the plurality of discharge chamber and the capacitively coupled plasma by the electrical capacitive coupling of the reactor body and the plurality of antenna bundle and 상기 다수의 안테나 번들 자체의 유도 결합에 의한 유도 결합 플라즈마가 복합적으로 발생되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.Plasma reactor, characterized in that the inductively coupled plasma by the inductive coupling of the plurality of antenna bundle itself is generated in combination. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응기 몸체의 타 측면에서 다수의 방전실로 개구된 다수의 가스 주입구; 및A plurality of gas inlets opening to a plurality of discharge chambers on the other side of the reactor body; And 하나 이상의 가스 분배 격판을 갖고 상기 다수의 가스 주입구로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 플라즈마 반응기.And a gas supply having at least one gas distribution diaphragm and supplying process gas to the plurality of gas inlets. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안테나 보호 커버는 유전체 물질을 포함하는 플라즈마 반응기.And the antenna protective cover comprises a dielectric material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다수의 방전실은 선형 구조의 병렬 배열된 방전실을 포함하고,The plurality of discharge chambers include discharge chambers arranged in parallel in a linear structure, 상기 안테나 번들은 상기 선형 구조의 방전실의 양 측벽과 간격을 두고 선형 구조로 설치되는 플라즈마 반응기.The antenna bundle is installed in a linear structure spaced apart from both side walls of the discharge chamber of the linear structure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다수의 방전실은 벨트 구조의 병렬 배열된 방전실을 포함하고,The plurality of discharge chambers include discharge chambers arranged in parallel in a belt structure. 상기 안테나 번들은 상기 벨트 구조의 방전실의 양 측벽과 간격을 두고 벨트 구조로 설치되는 플라즈마 반응기.The antenna bundle is installed in a belt structure spaced apart from both side walls of the discharge chamber of the belt structure. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응기 몸체가 상부에 설치되고, 상기 플라즈마 분사 슬릿을 통하여 출력되는 플라즈마를 수용하는 진공 챔버; 및A vacuum chamber in which the reactor body is installed at an upper portion, and receives a plasma output through the plasma injection slit; And 진공 챔버의 내부에 설치되고, 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 포함하는 플라즈마 반응기.A plasma reactor installed inside the vacuum chamber and including a substrate support on which the substrate to be processed is placed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응기 몸체 또는 안테나 보호 커버 중 적어도 어느 하나에 구비되는 냉각수 공급 채널을 포함하는 플라즈마 반응기.And a cooling water supply channel provided in at least one of the reactor body or the antenna protective cover. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제6항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항의 플라즈마 반응기를 이용한 플라즈마 처리 시스템에 있어서,The plasma processing system using the plasma reactor according to any one of claims 1, 2, 4, 6, 8, and 9, 상기 플라즈마 반응기가 설치되고, 상기 플라즈마 분사 슬릿을 통해 분사되는 플라즈마에 의해 대기압 상태에서 피처리 기판에 대한 플라즈마 처리가 이루어지는 대기압 처리부;An atmospheric pressure processor, in which the plasma reactor is installed, and a plasma treatment is performed on the substrate under atmospheric pressure by plasma injected through the plasma injection slit; 상기 대기압 처리부에서 처리되기 전의 피처리 기판이 대기하는 제1 피처리 기판 대기부; 및A first to-be-processed substrate waiting section on which the substrate to be processed before being processed by the atmospheric pressure processing section waits; And 상기 제1 피처리 기판 대기부와 상기 대기압 처리부 사이에서 피처리물을 반송하는 제1 반송부를 포함하는 플라즈마 처리 시스템.And a first conveying part for conveying the object to be processed between the first to-be-processed substrate waiting part and the atmospheric pressure processing part. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1 반송부는 상기 피처리 기판 대기부와 상기 대기압 처리부 사이에서 피처리 기판을 반송하되 피처리 기판의 상태를 수평-수직 또는 수직-수평 전환시키는 제1 반송 로봇을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.And the first conveying unit includes a first conveying robot that conveys the substrate to be processed between the substrate substrate waiting portion and the atmospheric pressure processing portion, and horizontally or vertically or horizontally switches the state of the substrate to be processed. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 대기압 처리부는 상기 피처리 기판을 이송하는 이송 수단을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.The atmospheric pressure processing unit includes a transporting means for transporting the substrate to be processed. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 대기압 처리부는 처리 전 피처리 기판을 예열시키기 위한 예열 수단을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.And said atmospheric pressure processing section includes preheating means for preheating a substrate to be processed before processing. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 대기압 처리부에서 처리된 피처리 기판이 대기하는 제2 피처리 기판 대기부; 및A second to-be-processed substrate waiting section on which the substrate to be processed processed by the atmospheric pressure processing section waits; And 상기 대기압 처리부와 상기 제2 피처리 기판 대기부 사이에서 피처리물을 반송하는 제2 반송부를 포함하는 대기압 플라즈마 처리 시스템.And a second conveying section for conveying the object to be processed between the atmospheric pressure processing section and the second substrate-processing substrate waiting section. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 제2 반송부는 상기 제2 피처리 기판 대기부와 상기 대기압 처리부 사이에서 피처리 기판을 반송하되 피처리 기판의 상태를 수평-수직 또는 수직-수평 전환시키는 제2 반송 로봇을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.The second conveying unit includes a second conveying robot which conveys the substrate to be processed between the second substrate processing unit and the atmospheric pressure processing unit, and horizontally or vertically or vertically horizontally switches the state of the substrate to be processed. . 다수의 벨트 구조의 방전실이 구비된 반응기 몸체;A reactor body having a discharge chamber having a plurality of belt structures; 상기 반응기 몸체의 저면에서 상기 다수의 벨트 구조의 방전실을 따라 형성된 다수의 플라즈마 분사 슬릿;A plurality of plasma injection slits formed along discharge chambers of the plurality of belt structures on a bottom surface of the reactor body; 상기 다수의 벨트 구조의 방전실에 각기 설치되며 무선 주파수를 공급 받는 다수의 안테나 번들; 및A plurality of antenna bundles respectively installed in the discharge chambers of the plurality of belt structures and receiving radio frequencies; And 상기 다수의 안테나 번들을 각기 감싸 보호하는 안테나 보호 커버를 포함하는 플라즈마 반응기.Plasma reactor comprising an antenna protective cover for wrapping and protecting each of the plurality of antenna bundles. 제16에 있어서,The method of claim 16, 상기 반응기 몸체의 타 측면에서 다수의 방전실로 개구된 다수의 가스 주입구; 및A plurality of gas inlets opening to a plurality of discharge chambers on the other side of the reactor body; And 하나 이상의 가스 분배 격판을 갖고 상기 다수의 가스 주입구로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 플라즈마 반응기.And a gas supply having at least one gas distribution diaphragm and supplying process gas to the plurality of gas inlets. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 안테나 보호 커버는 유전체 물질을 포함하는 플라즈마 반응기.And the antenna protective cover comprises a dielectric material. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 안테나 번들은 상기 벨트 구조의 방전실의 양 측벽과 간격을 두고 벨트 구조로 설치되는 플라즈마 반응기.The antenna bundle is installed in a belt structure spaced apart from both side walls of the discharge chamber of the belt structure. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 반응기 몸체가 상부에 설치되고, 상기 플라즈마 분사 슬릿을 통하여 출력되는 플라즈마를 수용하는 진공 챔버; 및A vacuum chamber in which the reactor body is installed at an upper portion, and receives a plasma output through the plasma injection slit; And 진공 챔버의 내부에 설치되고, 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대를 포함하는 플라즈마 반응기.A plasma reactor installed inside the vacuum chamber and including a substrate support on which the substrate to be processed is placed. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 반응기 몸체 또는 안테나 보호 커버 중 적어도 어느 하나에 구비되는 냉각수 공급 채널을 포함하는 플라즈마 반응기.And a cooling water supply channel provided in at least one of the reactor body or the antenna protective cover.

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