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KR101762230B1 - Plasma device having enhanced plasma intensity - Google Patents

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KR101762230B1
KR101762230B1 KR1020150127428A KR20150127428A KR101762230B1 KR 101762230 B1 KR101762230 B1 KR 101762230B1 KR 1020150127428 A KR1020150127428 A KR 1020150127428A KR 20150127428 A KR20150127428 A KR 20150127428A KR 101762230 B1 KR101762230 B1 KR 101762230B1
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Abstract

본 발명의 플라즈마 장치는, 가공물이 플라즈마 처리되는 챔버; 상기 챔버의 외부에 설치되며 중심축에 대하여 회전하면서 상기 플라즈마를 형성하는 안테나 코일; 상기 챔버의 내부에 설치되며, 가공물이 안착되는 척 유니트; 상기 안테나 코일 또는 상기 척 유니트에 고주파 전원을 인가하는 RF 전원부; 를 포함한다. A plasma apparatus of the present invention includes: a chamber in which a workpiece is plasma-processed; An antenna coil installed outside the chamber and forming the plasma while rotating about a center axis; A chuck unit installed inside the chamber and on which a workpiece is seated; An RF power source for applying a high frequency power to the antenna coil or the chuck unit; .

Description

RF 전원부를 갖는 플라즈마 장치{PLASMA DEVICE HAVING ENHANCED PLASMA INTENSITY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a plasma apparatus having an RF power source unit,

본 발명은 RF 전원부로부터 고주파 전원을 인가받아 기판 등 가공물을 플라즈마 처리하는 플라즈마 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a plasma apparatus for plasma processing a workpiece such as a substrate by receiving a high frequency power from an RF power source unit.

반도체 wafer나 LCD 유리기판 등의 가공물의 표면에 미세패턴을 형성하는 표면 처리 기술에 있어서 플라즈마(Plasma)가 이용된다. 플라즈마를 생성하는 플라즈마 소오스는, 반도체 미세 회로 선폭 또는 LCD 크기에 따라 발전해 왔다.Plasma is used in a surface treatment technique for forming a fine pattern on the surface of a workpiece such as a semiconductor wafer or an LCD glass substrate. Plasma sources that generate plasma have been developed in accordance with the semiconductor fine circuit line width or LCD size.

플라즈마 소오스의 대표적인 방법으로는 용량 결합 플라즈마 (capacitive coupling Plasma, CCP)와 안테나 코일에 의해 유도되는 유도 결합 플라즈마 (Inductive coupling Plasma, ICP)가 있다. CCP 방식은 일본의 TEL(Tokyo electron)사와 미국의 LRC( Lam Research )사 등이 주도하며, ICP 방식은 미국의 AMT(Applied Materials)사와 LRC사가 주도한다.Typical examples of the plasma source include a capacitive coupling plasma (CCP) and an inductively coupled plasma (ICP) induced by an antenna coil. The CCP method is led by TEL (Tokyo electron) of Japan and LRC (Lam Research) of the United States, and the ICP method is led by US AMT (Applied Materials) and LRC corporation.

ICP 방식은, 낮은 압력에서 플라즈마를 발생시킬 수 있는 장점과 플라즈마의 밀도가 우수하여 미세 회로 대응성이 좋다. 반면에, 안테나의 구조적인 문제에서 비롯된 플라즈마의 균일성 저하가 단점이다.The ICP method is advantageous in that it can generate plasma at a low pressure and has a high density of plasma, so that the microcircuit correspondence is good. On the other hand, there is a disadvantage in that the plasma uniformity deteriorates due to the structural problem of the antenna.

CCP 방식은 균일한 플라즈마를 발생하는 장점이 있지만, 전기장이 가공물에 직접 영향을 미쳐 미세 패턴에 손상을 줄 염려가 있다. 또한, ICP 방식에 비하여 플라즈마 밀도가 낮아 미세 패턴 형성에 불리하다. 또한, 대형 유리 기판에서 넓은 면적(7세대,8세대)에 높은 power를 인가함에 따라, 전극에 균일한 power전달이 어려울 뿐만 아니라, 높은 power에 따른 가공물 및 장치 손상이 발생한다.The CCP method has the advantage of generating a uniform plasma, but there is a fear that the electric field directly affects the workpiece, thereby damaging the fine pattern. In addition, the plasma density is lower than that of the ICP method, which is disadvantageous for fine pattern formation. In addition, since a large power (7th generation, 8th generation) is applied to a large area of a large glass substrate, it is difficult to uniformly transmit power to the electrodes, and workpieces and devices are damaged due to high power.

한국등록특허공보 제0324792호에는 저주파 전력에 의한 변조파를 고주파 전력에 가하는 기술이 개시되고 있으나, 플라즈마 균일성 확보에 대하여는 언급하지 않고 있다.Korean Patent Registration No. 0324792 discloses a technique of applying a modulated wave with low frequency power to high frequency power, but does not mention the securing of plasma uniformity.

한국등록특허공보 제0324792호Korean Patent Registration No. 0324792

본 발명은 플라즈마 장치에서 플라즈마 강도 또는 균일도를 향상시키기 위한 것이다. The present invention is intended to improve plasma intensity or uniformity in a plasma apparatus.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.

일 실시예로서, 본 발명의 플라즈마 장치는, 가공물이 플라즈마 처리되는 챔버; 상기 챔버의 외부에 설치되며 중심축에 대하여 회전하면서 상기 플라즈마를 형성하는 안테나 코일; 상기 챔버의 내부에 설치되며, 가공물이 안착되는 척 유니트; 상기 안테나 코일 또는 상기 척 유니트에 고주파 전원을 인가하는 RF 전원부; 를 포함한다. In one embodiment, a plasma apparatus of the present invention includes: a chamber in which a workpiece is plasma-processed; An antenna coil installed outside the chamber and forming the plasma while rotating about a center axis; A chuck unit installed inside the chamber and on which a workpiece is seated; An RF power source for applying a high frequency power to the antenna coil or the chuck unit; .

여기서, 상기 RF 전원부는 상기 안테나 코일 또는 상기 척 유니트에 인가되는 상기 고주파 전원의 주파수를 제어하며, 이에 따라, 플라즈마의 강도 또는 균일도가 향상될 수 있다.Here, the RF power unit controls the frequency of the RF power applied to the antenna coil or the chuck unit, thereby improving the strength or uniformity of the plasma.

서로 다른 주파수의 고주파 전원을 인가함으로써 플라즈마 강도 및 균일성을 향상시킬 수 있다. The plasma intensity and uniformity can be improved by applying a high frequency power source of different frequencies.

또한, 회전하는 안테나 코일에 의하여도 소정의 강도 및 균일성을 확보할 수 있지만, 회전궤적이 원형이므로 챔버의 단면 형상이 사각형일때 네 꼭지부의 플라즈마 강도 및 균일성 확보를 위한 수단으로 보조 안테나를 마련할 수 있다.In addition, a predetermined strength and uniformity can be ensured by the rotating antenna coil. However, since the rotation locus is circular, when the cross-sectional shape of the chamber is a quadrangle, the auxiliary antenna is used as means for securing the plasma strength and uniformity of the four corners. .

도 1은 본 발명의 플라즈마 장치의 주요부를 도시한 전체 단면도이다.
도 2는 본 발명의 안테나 코일의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 있어서, 안테나 코일에 이중 주파수가 인가되고 척 유니트는 접지되는 플라즈마 장치의 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 있어서, 척 유니트에 이중 주파수가 인가되는 플라즈마 장치의 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 회전하는 안테나 코일 주변에 고정 상태의 보조 안테나가 원형으로 마련된 실시예를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 보조 안테나가 U 자 형으로 마련된 실시예를 도시한 평면도이다.
도 7 및 도 8은 도 5의 보조 안테나에 RF 전원이 인가되는 다양한 실시예를 도시한 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 회전하는 안테나 코일 주변에 고정 상태의 보조 안테나가 외곽 귀퉁이마다 배치된 실시예를 도시한 평면도이다.1 is an overall sectional view showing a main part of a plasma apparatus of the present invention.
2 is a perspective view of an antenna coil of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a plasma apparatus according to the present invention in which a double frequency is applied to an antenna coil and a chuck unit is grounded.
4 is a cross-sectional view showing an embodiment of a plasma apparatus to which a dual frequency is applied to a chuck unit in the present invention.
5 is a plan view showing an embodiment in which a fixed auxiliary antenna is provided around a rotating antenna coil of the present invention in a circular shape.
FIG. 6 is a plan view showing an embodiment in which the auxiliary antenna of FIG. 5 is provided in a U-shape.
7 and 8 are side cross-sectional views illustrating various embodiments in which RF power is applied to the auxiliary antenna of FIG.
FIG. 9 is a plan view showing an embodiment in which auxiliary antennas in a fixed state are arranged in the outer corners around the rotating antenna coil of the present invention.

도 1은 본 발명의 플라즈마 장치의 주요부를 도시한 전체 단면도이다. 도 2는 본 발명의 안테나 코일의 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 플라즈마 장치를 설명한다.1 is an overall sectional view showing a main part of a plasma apparatus of the present invention. 2 is a perspective view of an antenna coil of the present invention. The plasma apparatus of the present invention will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig.

본 발명의 플라즈마 장치는, 가공물이 플라즈마 처리되는 챔버와, 챔버의 외부에서 ICP 소스로서 회전하면서 플라즈마를 생성하는 안테나 코일과, 챔버의 내부에 설치되며 가공물이 안착되는 척 유니트를 포함한다.The plasma apparatus of the present invention includes a chamber in which a workpiece is plasma-processed, an antenna coil that generates plasma as it rotates as an ICP source outside the chamber, and a chuck unit that is installed inside the chamber and on which the workpiece is seated.

여기서, 안테나 코일 또는 척 유니트에 고주파 전원을 인가하는 RF 전원부가 마련되고, RF 전원부는 안테나 코일 또는 척 유니트에 인가되는 고주파 전원의 주파수를 제어하여 플라즈마의 강도 또는 균일도를 향상시킬 수 있다.Here, the RF power unit for applying the RF power to the antenna coil or the chuck unit is provided, and the RF power unit can improve the strength or uniformity of the plasma by controlling the frequency of the RF power applied to the antenna coil or the chuck unit.

안테나 코일(130)은 회전하면서 균일한 밀도의 플라즈마를 생성한다.The antenna coil 130 rotates to generate plasma of uniform density.

척 유니트(150)는 챔버(110) 내부에 설치되며, 척 유니트(150)에는 웨이퍼나 LDC 기판 등의 가공물(10)이 안착될 수 있다. The chuck unit 150 is installed inside the chamber 110 and the workpiece 10 such as a wafer or an LDC substrate can be seated on the chuck unit 150.

안테나 코일(130)의 후단부(134b)에 마련된 냉각수 구멍(134c)을 통하여 안테나 코일(130)의 내부, 안테나 코일(130)의 후단부(134b), 로테이터(342), 프레임(340)으로 냉각수가 유동될 수 있다. 냉각수 유동 통로의 회전 부위는 오링(113)으로 밀봉될 수 있다.The inside of the antenna coil 130, the rear end portion 134b of the antenna coil 130, the rotator 342, and the frame 340 through the cooling water hole 134c provided at the rear end portion 134b of the antenna coil 130 The cooling water can flow. The rotating portion of the cooling water flow passage can be sealed with the O-ring 113. [

안테나 코일(130)의 후단부(134b)는 체결 구멍(134d)을 통하여 로테이터(342)에 고정될 수 있다. 안테나 코일(130)과 로테이터(342)는 체결 구멍(134d)으로 고정되어 일체로 회전될 수 있다. The rear end portion 134b of the antenna coil 130 can be fixed to the rotator 342 through the fastening hole 134d. The antenna coil 130 and the rotator 342 may be fixed by a fastening hole 134d and integrally rotated.

로테이터(342)는 안테나 코일(130)과 함께 프레임(340)에 대하여 회전 가능하게 지지될 수 있다. 로테이터(342)와 프레임(340) 사이에 베어링(350)이 개재될 수 있다. 전도성 금속으로 베어링(350)을 구성하면, 베어링(350)이 프레임 접지 단자(340a) 및 안테나 코일 접지 단자(340b)가 될 수 있다. The rotator 342 may be rotatably supported with respect to the frame 340 together with the antenna coil 130. A bearing 350 may be interposed between the rotator 342 and the frame 340. When the bearing 350 is formed of a conductive metal, the bearing 350 can be the frame ground terminal 340a and the antenna coil ground terminal 340b.

안테나 코일(130)은 가상선 c-c'를 중심축으로 하여 회전할 수 있다.The antenna coil 130 can rotate around the virtual line c-c 'as a central axis.

안테나 코일(130)은 회전 중심이 되는 중심 코일(131)과, 중심 코일(131)에 병렬 연결된 복수의 브랜치 코일(133)을 포함할 수 있다. 브랜치 코일(133)은 중심 코일(131)에 연결되는 선단부(137)와 전원 접지부에 연결되는 후단부(134b)가 실질적으로 회전하는 동축 상에 위치할 수 있다. 이를 위해 브랜치 코일(133)은 'U'자형 또는 'C'자형 등의 일측이 개구된 폐곡선 형상을 가질 수 있다. The antenna coil 130 may include a center coil 131 serving as a center of rotation and a plurality of branch coils 133 connected in parallel to the center coil 131. The branch coil 133 may be positioned on the coaxial axis where the front end portion 137 connected to the center coil 131 and the rear end portion 134b connected to the power grounding portion substantially rotate. For this purpose, the branch coil 133 may have a closed curve shape in which one side such as a U-shape or a C-shape is opened.

중심 코일(131)의 단부에는 슬립 링(139) 등을 통해 고주파 전원을 제공하는 RF 전원부(170)가 전기적으로 연결될 수 있다.An RF power source 170 for providing a high frequency power source through a slip ring 139 or the like may be electrically connected to an end of the center coil 131.

안테나 코일(130)에 인가되는 고주파 전원은 플라즈마 발생을 위하여 소정의 주파수를 갖는 고주파 RF 전원이다. 상기 고주파 전원은 수백 KHz ~ 수백 MHz의 주파수를 가지며, 전원부(170)에서 생성되고 슬립 링(139)을 통하여 인가된다.The high frequency power source applied to the antenna coil 130 is a high frequency RF power source having a predetermined frequency for plasma generation. The high frequency power source has a frequency of several hundred KHz to several hundreds of MHz and is generated in the power source unit 170 and applied through the slip ring 139.

이때, 안테나 코일(130)에 인가되는 고주파 전원의 주파수를 제어함으로써, 플라즈마의 강도를 강화시키거나 균일도를 향상시킬 수 있다. 이를 위하여 본 발명은 다양한 실시예를 아래에 제시한다.At this time, by controlling the frequency of the high frequency power source applied to the antenna coil 130, the intensity of the plasma can be enhanced and the uniformity can be improved. To this end, the present invention provides various embodiments below.

도 3은 본 발명에 있어서, 안테나 코일(130)에 이중 주파수가 인가되고 척 유니트(150)는 접지되는 플라즈마 장치의 실시예를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a plasma apparatus according to the present invention in which a dual frequency is applied to an antenna coil 130 and a chuck unit 150 is grounded.

예를 들면, 회전하는 안테나 코일(130)에 두 종류 이상의 주파수를 인가하여, 가공물의 상태나 가공조건에 따른 플라즈마 상태를 최적화시킬 수 있다. 예를 들면, 100MHz의 제1 주파수를 갖는 고주파 전원을 생성하는 제1 RF 전원부(170a)와, 13.5 MHz의 제2 주파수를 갖는 고주파 전원을 생성하는 제2 RF 전원부(170b)를 마련하고, 제1 RF 전원부(170a) 및 제2 RF 전원부(170b)를 동시에 안테나 코일(130)에 연결하고, 안테나 코일(130)에 인가되는 고주파 전원을 제어하면 플라즈마의 강도 향상 및 균일도 향상을 달성할 수 있다. 상대적으로 높은 주파수의 고주파 전원을 낮은 주파수의 고주파 전원에 실어서 가공물을 타격하면 단일 주파수의 고주파 전원으로 플라즈마를 형성할 때보다 가공물의 정밀도와 에칭 속도를 향상시킬 수 있다. 이는 가공물에 충격력을 가하는 플라즈마의 강도가 향상 또는 균일화되었기 때문이다.For example, two or more kinds of frequencies may be applied to the rotating antenna coil 130 to optimize the plasma state depending on the state of the workpiece and the processing conditions. For example, a first RF power supply unit 170a for generating a high frequency power supply having a first frequency of 100 MHz and a second RF power supply unit 170b for generating a high frequency power supply having a second frequency of 13.5 MHz are provided, The strength and uniformity of the plasma can be improved by connecting the RF power unit 170a and the second RF power unit 170b to the antenna coil 130 at the same time and controlling the RF power applied to the antenna coil 130 . If a high-frequency power source with a relatively high frequency is loaded on a low-frequency high-frequency power source, the accuracy and etching speed of the workpiece can be improved as compared with the case of forming a plasma with a single frequency high-frequency power source. This is because the intensity of the plasma that applies the impact force to the workpiece is improved or uniformed.

게다가, 본 발명의 안테나 코일(130)은 정지 상태가 아니고 챔버(110)의 외부에서 ICP 소스로서 회전하면서 ICP 플라즈마를 형성하기 때문에 이중 주파수 제어 기능이 더해지면서 플라즈마 강도 및 균일성 확보가 더욱 양호해질 수 있다.In addition, since the antenna coil 130 of the present invention is not in a stationary state and rotates as an ICP source outside the chamber 110 to form an ICP plasma, the dual frequency control function is added, and the plasma intensity and uniformity are further improved .

척 유니트(150)를 전기적으로 바이어스시켜 플라즈마 강도 및 균일성을 더욱 강화할 수 있다. 도 3에는 안테나 코일(130)에 이중 주파수가 인가되고 척 유니트(150)는 접지되는 실시예를 도시하였다.The chuck unit 150 can be electrically biased to further enhance plasma intensity and uniformity. 3 shows an embodiment in which dual frequency is applied to the antenna coil 130 and the chuck unit 150 is grounded.

도 4는 본 발명에 있어서, 척 유니트(150)에 이중 주파수가 인가되는 플라즈마 장치의 실시예를 도시한 단면도이다. 도 3의 실시예에 한정되지 않고, 안테나 코일(130)의 인가 주파수와 무관하게 척 유니트(150)에 단일 주파수 또는 이중 주파수의 고주파 전원을 인가할 수 있다.4 is a cross-sectional view showing an embodiment of a plasma apparatus in which dual frequency is applied to the chuck unit 150 in the present invention. The present invention is not limited to the embodiment of FIG. 3, and a single-frequency or dual-frequency high-frequency power source can be applied to the chuck unit 150 regardless of the application frequency of the antenna coil 130.

예를 들면, 제3 주파수의 고주파 전원을 척 유니트(150)에 인가하는 제3 RF 전원부(170c)가 마련되거나, 제4 주파수의 고주파 전원을 척 유니트(150)에 인가하는 제4 RF 전원부(170d)가 마련될 수 있다. 제3 RF 전원부(170c) 또는 제4 RF 전원부(170d)는 척 유니트(150)에 연결될 수 있다.For example, a third RF power source unit 170c for applying a high frequency power source of the third frequency to the chuck unit 150 may be provided, or a fourth RF power source unit (for example, 170d may be provided. The third RF power unit 170c or the fourth RF power unit 170d may be connected to the chuck unit 150.

예를 들면, 안테나 코일(130)에 100MHz의 제1 주파수를 갖는 고주파 전원을 인가하고, 5MHz의 제3 주파수를 갖는 고주파 전원을 척 유니트(150)에 인가하거나, 5MHz의 제3 주파수 및 2MHz의 제4 주파수를 갖는 제4 고주파 전원을 동시에 척 유니트(150)에 인가할 수 있다.For example, a high frequency power source having a first frequency of 100 MHz is applied to the antenna coil 130, a high frequency power source having a third frequency of 5 MHz is applied to the chuck unit 150, The fourth RF power source having the fourth frequency can be applied to the chuck unit 150 at the same time.

가공물의 종류나 가공 조건에 따라 RF 전원부(170)는 다양한 주파수의 고주파 전원을 안테나 코일(130) 또는 척 유니트(150)에 인가할 수 있고, 그 결과 ICP 플라즈마 소오스의 강도 또는 균일성이 강화될 수 있다.The RF power supply unit 170 can apply a high frequency power having various frequencies to the antenna coil 130 or the chuck unit 150 according to the kind of the workpiece and the processing condition and as a result the strength or uniformity of the ICP plasma source is strengthened .

도 5는 본 발명의 회전하는 안테나 코일(130) 주변에 고정 상태의 보조 안테나(520)가 원형으로 마련된 실시예를 도시한 평면도이다. RF 전원부(170)의 주파수를 조절하는 방법 외에도 본 발명의 경우는 회전하는 안테나 코일(130)의 주위에 보조 안테나(520)를 마련하여 안테나 코일(130)의 플라즈마 형성 프로파일을 변형 또는 보강할 수 있다.5 is a plan view showing an embodiment in which a fixed auxiliary antenna 520 is circularly formed around a rotating antenna coil 130 of the present invention. In addition to the method of adjusting the frequency of the RF power source 170, in the present invention, the auxiliary antenna 520 may be provided around the rotating antenna coil 130 to deform or reinforce the plasma forming profile of the antenna coil 130 have.

도 5에 따르면, 고정 상태 또는 회전 상태로 배치되는 보조 안테나(520)가 마련된다. 보조 안테나(520)는 안테나 코일(130)의 외곽에 배치될 수 있다. 보조 안테나(520)는 안테나 코일(130)의 외곽에 대하여 플라즈마의 강도 또는 균일성을 보강할 수 있다.5, an auxiliary antenna 520 is disposed in a fixed or rotated state. The auxiliary antenna 520 may be disposed outside the antenna coil 130. The auxiliary antenna 520 can reinforce the intensity or uniformity of the plasma with respect to the outer periphery of the antenna coil 130.

예를 들면, 100MHz의 제1 주파수의 고주파 전원을 발생하는 제1 RF 전원부(170a)는 안테나 코일(130)에 연결되고, 13.5MHz의 제2 주파수의 고주파 전원을 발생하는 제2 RF 전원부(170b)는 보조 안테나(520)에 연결될 수 있다.For example, the first RF power supply unit 170a that generates a high frequency power of the first frequency of 100 MHz is connected to the antenna coil 130, and the second RF power supply unit 170b that generates a high frequency power of the second frequency of 13.5 MHz May be connected to the auxiliary antenna 520. [

보조 안테나(520)의 일단부는 제2 RF 전원부(170b)에 연결되고, 보조 안테나(520)의 타단부는 접지부(510)에 연결될 수 있다. One end of the auxiliary antenna 520 may be connected to the second RF power source unit 170b and the other end of the auxiliary antenna 520 may be connected to the ground unit 510. [

안테나 코일(130)의 회전 궤적이 가상의 원주를 형성할 때, 상기 원주의 바깥쪽을 따라 원호 형상을 갖는 보조 안테나(520)가 마련될 수 있다. 도시된 바에 의하면 원호 형상의 보조 안테나(520)가 고정 상태로 안테나 코일(130)의 외곽에 배치될 수 있다.When the rotation locus of the antenna coil 130 forms a virtual circumference, an auxiliary antenna 520 having an arc shape along the outer side of the circumference may be provided. As shown, the arc-shaped auxiliary antenna 520 can be disposed at the outer periphery of the antenna coil 130 in a fixed state.

도 6은 도 5의 보조 안테나(520)가 U 자 형으로 마련된 실시예를 도시한 평면도이다. 도 5의 보조 안테나(520)의 형상을 개량 또는 변형한 것이 도 6의 실시예이다. 이에 따르면, 안테나 코일(130)의 회전 궤적의 바깥쪽에 구부러진 U자 형상 또는 일측이 개구된 폐곡선 형상으로 보조 안테나(520)가 마련된다. 도 5는 한 가닥의 코일로 원호 형상을 형성하였지만, 도 6은 두 가닥의 코일로 폐곡선 형상의 보조 안테나(520)를 형성할 수 있다. 제2 RF 전원부(170b) 및 접지부(510)를 시작점 및 종점으로 하여 일측에 개구부(522)를 갖는 폐곡선 형상을 만들면, 특정 위치에서 두 가닥의 코일로 이루어진 보조 안테나(520)가 되고, 보조 안테나(520)의 특정 위치에 인가되는 전압의 평활화를 달성할 수 있다.FIG. 6 is a plan view showing an embodiment in which the auxiliary antenna 520 of FIG. 5 is provided in a U-shape. The embodiment of Fig. 6 is an improvement or modification of the shape of the auxiliary antenna 520 of Fig. According to this, the auxiliary antenna 520 is provided in a bent U-shape or a closed curve shape having one side opened outside the rotation locus of the antenna coil 130. 5 shows an arc shape formed by a single coil, but FIG. 6 can form a closed curve auxiliary antenna 520 with two strands of coil. When the second RF power source unit 170b and the ground unit 510 are formed as a closed curve shape having an opening 522 at one side as a starting point and an end point, the auxiliary antenna 520 is formed of two strands of coil at a specific position, The smoothing of the voltage applied to the specific position of the antenna 520 can be achieved.

또한, 안테나 코일(130)에는 제1 주파수의 고주파 전원을 인가하고 보조 안테나(520)에는 제2 주파수의 고주파 전원을 인가하여 이중 주파수에 의한 플라즈마 강도 또는 균일화 향상도 가능하다.In addition, a high frequency power of the first frequency may be applied to the antenna coil 130 and a high frequency power of the second frequency may be applied to the auxiliary antenna 520 to improve plasma intensity or uniformity by the dual frequency.

도 7 및 도 8은 도 5의 보조 안테나(520)에 RF 전원이 인가되는 다양한 실시예를 도시한 측단면도이다. 도 7은 안테나 코일(130) 및 보조 안테나(520)에 동일한 제1 주파수의 고주파 전원이 인가되는 실시예이다. 도 8은 안테나 코일(130)에는 제1 RF 전원부(170a)를 연결하고, 보조 안테나(520)에는 제2 RF 전원부(170b)는 연결한 실시예이다. RF 전원부(170)를 하드웨어 또는 소프트웨어적으로 분할하여 두 개의 주파수의 고주파 전원을 발생하도록 제어하면 도 8의 실시예가 구현될 수 있다. 7 and 8 are side cross-sectional views illustrating various embodiments in which RF power is applied to the auxiliary antenna 520 of FIG. 7 is an embodiment in which the same high frequency power source of the first frequency is applied to the antenna coil 130 and the auxiliary antenna 520. FIG. 8 shows an embodiment in which the first RF power supply unit 170a is connected to the antenna coil 130 and the second RF power supply unit 170b is connected to the auxiliary antenna 520. FIG. The embodiment of FIG. 8 can be implemented by dividing the RF power supply 170 into hardware or software and controlling to generate high frequency power of two frequencies.

안테나 코일(130) 및 보조 안테나(520)가 이미 설치된 이후에도 가공 조건에 따라서 도 7의 단일 주파수 또는 도 8의 이중 주파수로 제어함으로써, 최적의 플라즈마 가공 조건을 유도할 수 있다.Even after the antenna coil 130 and the auxiliary antenna 520 are already installed, the optimum plasma processing conditions can be derived by controlling the single frequency of FIG. 7 or the dual frequency of FIG. 8 according to the processing conditions.

도 9는 본 발명의 회전하는 안테나 코일(130) 주변에 고정 상태의 보조 안테나(520)가 외곽 귀퉁이마다 배치된 실시예를 도시한 평면도이다.9 is a plan view showing an embodiment in which a fixed auxiliary antenna 520 is arranged around outer corners around the rotating antenna coil 130 of the present invention.

예를 들어 챔버(110)의 단면이 사각형이라고 가정하면, 안테나 코일(130)은 회전하는 구조이므로 본질적으로 사각형 꼭지부(540)에 플라즈마의 취약 부분이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 회전하는 안테나 코일(130)의 외곽 꼭지부(540)에 보조 안테나(520)를 고정 상태 또는 회전 상태로 배치할 수 있다.For example, assuming that the cross-section of the chamber 110 is rectangular, the antenna coil 130 is rotated, and thus a weak portion of the plasma may essentially occur in the rectangular vertex 540. In order to prevent this, the auxiliary antenna 520 may be fixed or rotated on the outer vertex 540 of the rotating antenna coil 130.

즉, 회전하는 안테나 코일(130)의 회전 궤적이 가상의 원주를 형성할 때, 상기 가상의 원주를 포함하는 가상의 사각 윈도우(530)가 정의될 수 있다. 사각 윈도우(530)는 챔버(110)의 단면 형상과 일치되거나 닮은꼴일 수 있다. That is, when the rotational trajectory of the rotating antenna coil 130 forms a virtual circumference, a virtual rectangular window 530 including the virtual circumference can be defined. The rectangular window 530 may be coincident or resembling the cross-sectional shape of the chamber 110.

사각 윈도우(530)의 네 꼭지부(540)에 제1 보조 안테나(520a), 제2 보조 안테나(520b), 제3 보조 안테나(520c), 제4 보조 안테나(520d)를 배치하면, 플라즈마의 비균일 요소를 제거할 수 있다.If the first auxiliary antenna 520a, the second auxiliary antenna 520b, the third auxiliary antenna 520c and the fourth auxiliary antenna 520d are disposed in the four vertices 540 of the rectangular window 530, Non-uniform elements can be removed.

도시된 실시예는 제1 보조 안테나(520a) 내지 제4 보조 안테나(520d)가 고정 상태로 배치되는 예이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제1 보조 안테나(520a) 내지 제4 보조 안테나(520d)가 안테나 코일(130)과 동일한 속도로 회전하거나 다른 속도로 회전하는 실시예가 얼마든지 가능하다.In the illustrated embodiment, the first to fourth auxiliary antennas 520a to 520d are arranged in a fixed state. However, the present invention is not limited to this, and the first to fourth auxiliary antennas 520a to 520d May rotate at the same speed as the antenna coil 130 or rotate at different speeds.

회전하는 안테나 코일(130)에는 제1 주파수의 고주파 전원이 인가되고, 제1 보조 안테나(520a) 내지 제4 보조 안테나(520d)에는 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 고주파 전원이 인가될 수 있다. A high frequency power of a first frequency may be applied to the rotating antenna coil 130 and a high frequency power of a second frequency different from the first frequency may be applied to the first to fourth auxiliary antennas 520a to 520d .

예를 들면, 회전하는 안테나 코일(130)은 제1 주파수의 고주파 전원을 생성하는 제1 RF 전원부(170a)에 연결될 수 있다. For example, the rotating antenna coil 130 may be connected to a first RF power source 170a that generates a high frequency RF power of a first frequency.

제1 보조 안테나(520a) 내지 제4 보조 안테나(520d)의 일단부는 제2 주파수의 고주파 전원을 생성하는 제2 RF 전원부(170b)에 연결될 수 있다. 제1 보조 안테나(520a) 내지 제4 보조 안테나(520d)의 타단부는 접지부(510)에 연결될 수 있다. One end of the first to fourth auxiliary antennas 520a to 520d may be connected to a second RF power source unit 170b that generates a high frequency power source of the second frequency. The other ends of the first to fourth auxiliary antennas 520a to 520d may be connected to the grounding unit 510.

제1 보조 안테나(520a) 내지 제4 보조 안테나(520d)는 회전하는 안테나 코일(130)의 중심축 또는 중심 코일(131)을 기준으로 축 대칭으로 배치될 수 있다. 축 대칭 형상의 배치는 배치 위치가 다르더라도 동일한 형상의 보조 안테나(520)로 대응할 수 있는 장점이 있다.The first to fourth auxiliary antennas 520a to 520d may be arranged axially symmetrically with respect to the center axis of the rotating antenna coil 130 or the center coil 131. The arrangement of the axially symmetric shape is advantageous in that it can be handled by the auxiliary antenna 520 of the same shape even if the arrangement position is different.

제1 보조 안테나(520a) 내지 제4 보조 안테나(520d) 일단부에서 타단부에 이르기까지 지그재그로 구부려서 단위 면적당 코일이 지나가는 횟수를 증가시킬 수 있고 이에 따르면, 특정 위치에서 보조 안테나(520)에 인가되는 평균 전압을 일정하게 만드는 효과가 있다.It is possible to increase the number of times the coil passes per unit area by zigzag from one end of the first auxiliary antenna 520a to the other end of the fourth auxiliary antenna 520d. So that the average voltage becomes constant.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

10…가공물 110…챔버
113…오링 130...안테나 코일
131…중심 코일 133…브랜치 코일
134b…후단부 134c…냉각수 구멍
134d…체결 구멍 137…선단부
139…슬립 링 342…로테이터
340…프레임 340a…프레임 접지 단자
340b…안테나 코일 접지 단자 350…베어링
150…척 유니트 170...RF 전원부
170a...제1 RF 전원부 170b...제2 RF 전원부
170c...제3 RF 전원부 170d...제4 RF 전원부
510...접지부 520…보조 안테나
520a…제1 보조 안테나 520b…제2 보조 안테나
520c…제3 보조 안테나 520d…제4 보조 안테나
522…개구부 530…사각 윈도우
540…꼭지부10 ... Workpiece 110 ... chamber
113 ... O-ring 130 ... Antenna coil
131 ... Center coil 133 ... Branch coil
134b ... The rear end 134c ... Cooling water hole
134d ... Fastening holes 137 ... Tip
139 ... Slip ring 342 ... Rotator
340 ... Frame 340a ... Frame ground terminal
340b ... Antenna coil ground terminal 350 ... bearing
150 ... Chuck unit 170 ... RF power unit
170a ... First RF power unit 170b ... Second RF power unit
170c ... Third RF power section 170d ... Fourth RF power section
510 ... ground unit 520 ... Auxiliary antenna
520a ... The first auxiliary antenna 520b ... The second auxiliary antenna
520c ... The third auxiliary antenna 520d ... Fourth auxiliary antenna
522 ... The opening 530 ... Square window
540 ... A chap

Claims (12)

가공물이 플라즈마 처리되는 챔버 내에 유도 결합 플라즈마를 형성하는 ICP(Inductive coupling Plasma) 플라즈마 장치에 있어서,
상기 유도 결합 플라즈마를 형성하는 플라즈마 소오스로서 상기 챔버의 외부에 설치되며 중심축에 대하여 회전하면서 상기 챔버 내에 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나 코일 및 상기 안테나 코일의 주변에 배치되는 보조 안테나;
상기 챔버의 내부에 설치되며, 가공물이 안착되는 척 유니트;
상기 안테나 코일 또는 상기 척 유니트에 고주파 전원을 인가하는 RF 전원부; 를 포함하고,
상기 RF 전원부는 상기 안테나 코일 또는 상기 척 유니트에 인가되는 상기 고주파 전원의 주파수를 제어하며,
상기 회전하는 안테나 코일에는 제1 주파수의 상기 고주파 전원이 인가되고,
상기 보조 안테나에는 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 고주파 전원이 인가되고,
상기 제2 주파수의 고주파 전원이 인가되며 상기 안테나 코일의 외곽에 배치된 상기 보조 안테나는 상기 안테나 코일의 외곽에 대하여 상기 유도 결합 플라즈마의 강도 또는 균일성을 보강하는 플라즈마 장치.1. An ICP (Inductive Coupling Plasma) plasma apparatus in which an inductively coupled plasma is formed in a chamber in which a workpiece is subjected to plasma processing,
An antenna coil disposed outside the chamber and forming an inductively coupled plasma in the chamber while rotating with respect to a central axis, the plasma source forming the inductively coupled plasma, and an auxiliary antenna disposed around the antenna coil;
A chuck unit installed inside the chamber and on which a workpiece is seated;
An RF power source for applying a high frequency power to the antenna coil or the chuck unit; Lt; / RTI >
The RF power unit controls the frequency of the RF power applied to the antenna coil or the chuck unit,
The high frequency power source of the first frequency is applied to the rotating antenna coil,
A high frequency power source having a second frequency different from the first frequency is applied to the auxiliary antenna,
And the auxiliary antenna disposed at an outer periphery of the antenna coil reinforces the strength or uniformity of the inductively coupled plasma with respect to an outer periphery of the antenna coil. 삭제delete 제1항에 있어서,
제3 주파수의 고주파 전원을 상기 척 유니트에 인가하는 제3 RF 전원부 또는 제4 주파수의 고주파 전원을 상기 척 유니트에 인가하는 제4 RF 전원부가 마련되는 플라즈마 장치.The method according to claim 1,
A third RF power unit for applying a high frequency power of a third frequency to the chuck unit or a fourth RF power unit for applying a high frequency power of a fourth frequency to the chuck unit. 제1항에 있어서,
상기 회전하는 안테나 코일에는 상기 제1 주파수의 고주파 전원 및 상기 제2 주파수의 고주파 전원이 인가되고, 상기 척 유니트는 접지부에 접지되는 플라즈마 장치.The method according to claim 1,
Wherein the high frequency power source of the first frequency and the high frequency power source of the second frequency are applied to the rotating antenna coil and the chucking unit is grounded to the grounding unit. 제1항에 있어서,
상기 회전하는 안테나 코일에는 상기 제1 주파수의 고주파 전원 및 상기 제2 주파수의 고주파 전원이 인가되고,
상기 척 유니트에는 제3 주파수의 고주파 전원이 인가되는 플라즈마 장치.The method according to claim 1,
The high frequency power source of the first frequency and the high frequency power source of the second frequency are applied to the rotating antenna coil,
And a high-frequency power source having a third frequency is applied to the chuck unit. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 안테나 코일의 회전 궤적이 가상의 원주를 형성할 때,
상기 보조 안테나는 상기 가상의 원주의 바깥쪽을 따라 원호 형상을 갖게 형성되며, 상기 보조 안테나는, 고정 상태로 상기 안테나 코일의 주변에 배치되는 플라즈마 장치.The method according to claim 1,
When the rotation locus of the antenna coil forms a virtual circumference,
Wherein the auxiliary antenna is formed to have an arc shape along an outer side of the virtual circumference, and the auxiliary antenna is disposed around the antenna coil in a fixed state. 제1항에 있어서,
상기 보조 안테나는 상기 안테나 코일의 회전 궤적의 바깥쪽에 구부러진 U자 형상 또는 일측이 개구된 폐곡선 형상으로 형성된 플라즈마 장치.The method according to claim 1,
Wherein the auxiliary antenna is formed in a bent U-shape or a closed curve shape with one side opened outside the rotation locus of the antenna coil. 제1항에 있어서,
상기 회전하는 안테나 코일의 회전 궤적이 가상의 원주를 형성할 때,
상기 가상의 원주를 포함하는 가상의 사각 윈도우가 정의되고,
상기 사각 윈도우의 네 꼭지부에 제1 보조 안테나, 제2 보조 안테나, 제3 보조 안테나, 제4 보조 안테나가 각각 고정 상태로 배치되는 플라즈마 장치.The method according to claim 1,
When the rotation locus of the rotating antenna coil forms a virtual circumference,
A virtual rectangular window including the virtual circumference is defined,
Wherein a first auxiliary antenna, a second auxiliary antenna, a third auxiliary antenna, and a fourth auxiliary antenna are arranged in a fixed state on four vertices of the rectangular window. 제10항에 있어서,
상기 회전하는 안테나 코일에는 상기 제1 주파수의 고주파 전원이 인가되고,
상기 제1 보조 안테나 내지 제4 보조 안테나에는 상기 제2 주파수의 고주파 전원이 인가되는 플라즈마 장치.11. The method of claim 10,
The high frequency power of the first frequency is applied to the rotating antenna coil,
And the high frequency power of the second frequency is applied to the first to fourth auxiliary antennas. 제10항에 있어서,
상기 RF 전원부는, 상기 제1 주파수의 고주파 전원을 인가하는 제1 RF 전원부 및 상기 제2 주파수의 상기 고주파 전원을 인가하는 제2 RF 전원부를 포함하고,
상기 회전하는 안테나 코일은 상기 제1 RF 전원부에 연결되며,
상기 제1 보조 안테나 내지 제4 보조 안테나는 상기 회전하는 안테나 코일의 상기 중심축을 기준으로 축 대칭으로 배치되고,
상기 제1 보조 안테나 내지 제4 보조 안테나의 일단부는 상기 제2 RF 전원부에 연결되며,
상기 제1 보조 안테나 내지 제4 보조 안테나의 타단부는 접지부에 연결되는 플라즈마 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the RF power source unit includes a first RF power source unit for applying a high frequency power source of the first frequency and a second RF power source unit for applying the high frequency power source of the second frequency,
The rotating antenna coil is connected to the first RF power source,
The first auxiliary antenna to the fourth auxiliary antenna are disposed axially symmetrically with respect to the center axis of the rotating antenna coil,
One end of the first to fourth auxiliary antennas is connected to the second RF power source,
And the other ends of the first to fourth auxiliary antennas are connected to a ground.
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