(57)【要約】【課題】プラズマアンテナおよびこれを用いたプラズマ処理装置が提供される。【解決手段】本発明の実施形態によるプラズマアンテナは、プラズマ発生装置のプラズマアンテナにおいて、前記プラズマアンテナは、電源供給部から電源の供給を受けて、分岐部で誘電体の外周に向かって分岐されて、前記分岐されたアンテナは中央に集められて接地部で接地される形状である。【選択図】図２
2010118324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ発生装置のプラズマアンテナにおいて、
前記プラズマアンテナは、電源供給部から電源の供給を受けて、分岐部で誘電体の外周に向かって分岐されて、前記分岐されたアンテナは中央に集められて接地部で接地される形状であるプラズマアンテナ。
【請求項２】
前記プラズマアンテナは、前記誘電体の４つの隅に向かって分岐される対称的な形状である、請求項１に記載のプラズマアンテナ。
【請求項３】
前記プラズマアンテナは、前記誘電体の４つの隅地点でそれぞれさらに分岐して中央に集められて、前記接地部で接地される形状である、請求項２に記載のプラズマアンテナ。
【請求項４】
プラズマ発生装置のプラズマアンテナにおいて、
前記プラズマアンテナは、
電源供給部から電源の供給を受けて第１分岐部で誘電体の外周に向かって分岐されて、前記分岐されたアンテナは中央に集められて、接地部で接地される形状である第１アンテナ、および
前記第１アンテナと同一の形状で、前記第１アンテナの内側に形成される第２アンテナを含み構成されて、
前記第１アンテナと前記第２アンテナは並列連結されるプラズマアンテナ。
【請求項５】
前記第１アンテナは、前記誘電体の４つの隅に向かって分岐される形状である、請求項４に記載のプラズマアンテナ。
【請求項６】
前記プラズマアンテナは、前記誘電体の４つの隅点からそれぞれさらに分岐して中央に集められて、前記接地部で接地される形状である、請求項５に記載のプラズマアンテナ。
【請求項７】
前記第１分岐部と前記第２アンテナで分岐される第２分岐部は電気的に連結されて、前記第１アンテナと前記第２アンテナは並列連結されるが、前記第１分岐部と前記第２分岐部との間に可変キャパシタが形成される、請求項５に記載のプラズマアンテナ。
【請求項８】
工程チェンバと、
前記工程チェンバの上部のアンテナ室と下部の基板処理室に分割するように前記工程チェンバの中間に形成された誘電体と、
前記基板処理室にガスを供給するガス供給部と、
前記アンテナ室に形成されるプラズマアンテナを含み、
前記プラズマアンテナは、
電源供給部から電源の供給を受けて第１分岐部で誘電体の外周に向かって分岐されて、前記分岐されたアンテナは中央に集められて接地部で接地される形状である第１アンテナ、および
前記第１アンテナと同一の形状で、前記第１アンテナの内側に形成される第２アンテナを含み構成されて、
前記第１アンテナと前記第２アンテナは並列連結されるプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記第１アンテナは、前記誘電体の４つの隅に向かって分岐される形状である、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記プラズマアンテナは、前記誘電体の４つの隅点からそれぞれさらに分岐して中央に集められて、前記接地部で接地される形状である、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記第１分岐部と前記第２アンテナで分岐される第２分岐部は、電気的に連結されて、前記第１アンテナと前記第２アンテナは並列連結されるが、前記第１分岐部と前記第２分岐部との間に可変キャパシタが形成される、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記誘電体は、碁盤形状の十字型フレームに４つに分割されて支持される、請求項８に記載のプラズマアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマアンテナおよびこれを含むプラズマ処理装置に関するものであって、より詳細には、大面積基板に対してプラズマを用いた工程処理を実行するプラズマ処理装置においてプラズマアンテナの形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板、液晶ディスプレイの製造工程などにプラズマ処理装置が広く使われる。プラズマ処理装置は、反応ガスを活性化させてプラズマ状態に変形させることによって、プラズマ状態の反応ガスの陽イオンまたはラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）が半導体基板の所定領域を処理する。
【０００３】
プラズマ処理装置では薄膜蒸着のためのＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、蒸着された薄膜をエッチングしてパターニングするエッチング装置、スパッタ（Ｓｐｕｔｔｅｒ）、アッシング（Ａｓｈｉｎｇ）装置などがある。
【０００４】
このようなプラズマ発生装置のプラズマ源には容量結合型プラズマ源（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合型プラズマ源（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）、マイクロ波を用いるＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ源、ＳＷＰ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｗａｖｅ  Ｐｌａｓｍａ）プラズマ源などがある。
【０００５】
ＣＣＰタイプは、互いに対向する平行平板電極にＲＦ電力を印加して電極の間に垂直に形成されるＲＦ電磁場を用いてプラズマを発生させ、ＩＣＰタイプは、高周波電力が加えられるアンテナによって誘導される誘導電磁場を用いて反応ガスをプラズマ状態に変形させる。
【０００６】
ＩＣＰ方式のプラズマ発生装置は、工程チェンバの上部に絶縁材質の誘電体が形成されて誘電体の上部にプラズマアンテナが形成される構造である。最近、液晶ディスプレイ基板の大型化の傾向につれプラズマ処理装置のサイズも大きくなり、それに応じて誘電体のサイズも大きくなった。
【０００７】
誘電体が大型化されると、誘電体の上下部の間の圧力差や自重を耐えるほどの充分な強度を有するために誘電体の厚さが厚くならなければならない。しかし、誘電体が厚くなる場合、プラズマアンテナとプラズマ領域の間の距離が遠くなるため、エネルギー効率が低下して生成されるプラズマの密度が低下する問題があった。
【０００８】
したがって、誘電体が図１のように碁盤形状のフレーム２０に分割されて支持されるため、それぞれの誘電体３０のサイズを減らすことができ、誘電体３０の厚さも減らすことができた。しかし、十字形態のフレーム２０が誘電体３０を安定的に支持するためにはフレーム２０の幅が大きくならなければならなかった。したがって、フレーム２０によって誘電体３０の有効面積が狭くなってプラズマの発生効率が落ちた。
【０００９】
特に、誘電体３０の４つの隅の部分を含む外周と十字形態のフレーム２０がある中央部で発生するプラズマの効率が落ちた。
【００１０】
前記地点のプラズマの効率が落ちる問題点を解決するために多様な形状のプラズマアンテナが研究されたが、その形状が複雑であり、量産することが難しく、前記地点のプラズマの効率も大きく向上させることができなかった。
【特許文献１】韓国登録番号    ０７７５５９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前記した問題点を改善するために考案されたものであり、本発明が成そうとする目的は、大面積基板に対しても均一にプラズマを発生させることができるプラズマアンテナを提供することにある。
【００１２】
本発明のまた他の目的は、大面積基板に対しても均一にプラズマを発生させて基板を処理できるプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていないまた他の目的は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために本発明の実施形態によるプラズマアンテナは、プラズマ発生装置のプラズマアンテナにおいて、前記プラズマアンテナは、電源供給部から電源の供給を受けて、分岐部で誘電体の外周に向かって分岐されて、前記分岐されたアンテナは中央に集められて接地部で接地される形状である。
【００１５】
前記目的を達成するために本発明の実施形態によるプラズマアンテナは、プラズマ発生装置のプラズマアンテナにおいて、前記プラズマアンテナは、電源供給部から電源の供給を受けて第１分岐部で誘電体の外周に向かって分岐されて、前記分岐されたアンテナは中央に集められて、接地部で接地される形状である第１アンテナ、および前記第１アンテナと同一の形状で、前記第１アンテナの内側に形成される第２アンテナを含み構成されて、前記第１アンテナと前記第２アンテナは並列連結される。
【００１６】
前記目的を達成するために本発明の実施形態によるプラズマ処理装置は、工程チェンバと、前記工程チェンバの上部のアンテナ室と下部の基板処理室に分割するように前記工程チェンバの中間に形成された誘電体と、前記基板処理室にガスを供給するガス供給部と、前記アンテナ室に形成されるプラズマアンテナを含み、前記プラズマアンテナは、電源供給部から電源の供給を受けて第１分岐部で誘電体の外周に向かって分岐されて、前記分岐されたアンテナは中央に集められて接地部で接地される形状である第１アンテナ、および前記第１アンテナと同一の形状で、前記第１アンテナの内側に形成される第２アンテナを含み構成されて、前記第１アンテナと前記第２アンテナは並列連結される。
【発明の効果】
【００１７】
前記したような本発明のプラズマアンテナおよびこれを含むプラズマ処理装置によると、基板の隅の部分を含む外周と中央部でプラズマが不均一に発生して、前記地点のプラズマの処理効率が落ちる問題点を解決できるという長所がある。
【００１８】
さらに、並列連結される第１プラズマアンテナと第２プラズマアンテナとの間に可変キャパシタを形成して可変キャパシタを調節して多様なプラズマ環境を生成できるという長所もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施形態の具体的な内容は詳細な説明および図に含まれている。
【００２０】
本発明の利点、特徴、および、それらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すれば明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現されることが可能である。本実施形態は、単に本発明の開示が完全になるように、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に対して発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範囲によってのみ定義される。なお、明細書全体にかけて、同一の参照符号は同一の構成要素を指すものとする。
【００２１】
以下、本発明の実施形態によってプラズマアンテナおよびこれを含むプラズマ処理装置を説明するための図を参考して本発明について説明する。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態によるプラズマアンテナを示す斜視図であり、図３は、本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置を示す断面図である。
【００２３】
先ず、本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置１００を説明して、プラズマ処理装置１００に形成されるプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂの形状に対して説明する。
【００２４】
本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置１００は、工程チェンバ１１０、誘電体１２０、ガス供給部１３０、プラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂを含み構成され得る。
【００２５】
工程チェンバ１１０は、導電性材料、例えば内壁面が両極酸化処理されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、分解できるように組み立てされて、プラズマ状態の工程処理を実行する空間を提供する。
【００２６】
工程チェンバ１１０の一側面にはガス供給部１３０から工程チェンバ１１０内部に反応ガスを供給する配管１１１が形成されうる。
【００２７】
また、工程チェンバ１１０は接地線１１２によって接地される。
【００２８】
さらに、工程チェンバ１１０の下部または側面には図示されていない真空ポンプと連結されて工程チェンバ１１０の内部が真空状態になるようにして、処理工程後、工程チェンバ１１０内に残ったガスを外部に排出する排気口１１３が形成されうる。
【００２９】
誘電体１２０は、工程チェンバ１１０の中間に形成されて工程チェンバ１１０上部のアンテナ室１１４と下部のプラズマ工程処理が実行される基板処理室１１５に分割する。図面では誘電体１２０によって工程チェンバ１１０が上部工程チェンバ１１０ｂおよび下部工程チェンバ１１０ａの２つに分割されていることを図示しているが、工程チェンバ１１０が一体で構成され工程チェンバ１１０の内部に誘電体１１０がアンテナ室１１４と基板処理室１１５に分割するように構成することもできる。図面のように誘電体１２０によって工程チェンバ１１０が上部工程チェンバ１１０ｂと下部工程チェンバ１１０ａに分割された場合には、分割された部分にシーリング処理をして工程チェンバ１１０の内外部およびアンテナ室１１４と基板処理室１１５との間を密閉することができる。
【００３０】
大面積基板（Ｓ）を処理するためには誘電体１２０のサイズも大きくならなければならないため、図１のように碁盤形状のフレームによってそれぞれの誘電体１２０が４つに分割されて支持するように形成することができる。
【００３１】
誘電体１２０は、上部のプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂから発生する誘導電磁場が工程チェンバの基板処理室１１５内部に伝達されるようにセラミック、石英などの絶縁材質で構成され得る。絶縁材質の誘電体１２０は、プラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂとプラズマとの間の容量性結合を減少させてプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂから発生したエネルギーが誘導性結合によってプラズマに伝達されることをサポートする。
【００３２】
上部にあるプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂによって垂直の下方向に時変の電磁場が発生して、工程チェンバ１１０の内部には時変電磁場によって水平方向の電磁場が誘導されるが、この誘導電磁場によって加速された電子が中性気体と衝突することによってイオンおよびラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）を生成するようになる。この時、生成されたイオンおよびラジカルによって工程チェンバ１１０の内部に固定された基板（Ｓ）に対して工程処理を実行する。
【００３３】
ガス供給部１３０は、工程チェンバ１１０内部、より詳しくは基板処理室１１５に反応ガスを供給する。ガス供給部１３０は、工程チェンバ１１０の内部に貫く配管１１１を通じて工程チェンバ１１０内部に反応ガスを供給する。
【００３４】
工程チェンバ１１０の下には、基板（Ｓ）を固定させる基板支持台１４０が形成されうる。基板支持台１４０は、導電性材料、例えば表面が両極酸化処理されたアルミニウムなどで構成され得る。基板支持台１４０は、図示されていない駆動装置によって上下駆動が可能なこともある。基板支持台１４０は、整合器１４２と高周波電源１４４に接続できるが、高周波電源を通じてプラズマ工程処理中のバイアス用高周波電力を印加して、工程チェンバ１１０内部に生成されたプラズマ中のイオンが基板（Ｓ）に向かう入射エネルギーを調節できるようにする。
【００３５】
誘電体１２０で分離されるアンテナ室１１４にはプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂが位置するが、以下図３を参照して本発明の一実施形態によるプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂを説明する。
【００３６】
プラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂは、誘電体１２０で分割されるアンテナ室１１４に形成されるが、給電線１８１を通じて電源供給部１８０から高周波のＲＦ電源の供給を受ける。この時、電源供給部１８０は、アンテナ室１１４の天井壁の上に形成されてプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂに電力を供給することができる。電源供給部１８０の周波数は、プラズマ処理装置１００が使用される工程の目的に符合するように定められ、したがって、当該技術分野で通常の知識を有する者によって変更されうる。プラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂと電源供給部１８０との間には整合部であるマッチャー（ｍａｔｃｈｅｒ）１８２が形成されうるが、これはプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂにエネルギーが最大に伝達されるようにインピーダンスを整合させる役割を果たす。
【００３７】
図２に図示されているように、本発明の一実施形態によるプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂの全体的な形状は電源供給部１８０から電源の供給を受けて、分岐部１５１で誘電体１２０の外周に向かって分岐して、分岐されたアンテナは再び下の中央に集められて中央にある接地部１５９と連結される形状である。より詳細には、誘電体１２０の中央上部から電源の供給を受けて分岐部１５１でフレーム１７０によって４つに分割されたそれぞれの誘電体１２０に対して各誘電体の隅（中央から最も遠い隅１５２）に向かって分岐される。そして、分岐されたアンテナは再び中央の接地部１５９に連結されるが、それぞれの隅１５２地点でさらに二つに分岐１５３ａ、１５３ｂされて２つの分岐された各アンテナ１５３ａ、１５３ｂは図示されているように誘電体１２０の上部で四角形を形成し、再び中央の接地部１５９に連結される。図示されているように４つに分割されたそれぞれのアンテナの形状はすべて対称的に同一でありうる。
【００３８】
この時、図２に図示されているようにプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂは第１アンテナ１５０ａと第１アンテナ１５０ａの内部に形成される第２アンテナ１５０ｂで構成するのが好ましい。
【００３９】
第１アンテナ１５０ａは、前述したように電源供給部１８０から高周波電源の供給を受けて第１分岐部１５１で誘電体１２０の各隅１５２に向かって分岐されて、分岐されたアンテナは再び中央に集められて接地部１５９に接地される形状である。
【００４０】
さらに、第２アンテナ１５０ｂは、第１アンテナ１５０ａと同一の形状であるが、そのサイズは一定の比率で小さく形成されて、第１アンテナ１５０ａの内部に形成されうる。この時、第１アンテナ１５０ａの第１分岐点１５１と第２アンテナの第２分岐点１５５は図示されているように給電線１５６を通じて電気的に連結される。したがって、第１アンテナ１５０ａと第２アンテナ１５０ｂは並列連結される。
【００４１】
第１分岐点１５１と第２分岐点１５５との間には可変キャパシタ（Ｃ）１５７が形成されうる。したがって、可変キャパシタ１５７を調節することによって第１アンテナ１５０ａと第２アンテナ１５０ｂに位相差を与えて、それぞれのアンテナ１５０ａ、１５０ｂに流れる電流の量を制御することができる。したがって、可変キャパシタ１５７を調節してユーザの用途に合わせてプラズマ環境を多様に変えることができる。
【００４２】
電流が流れる経路を見ると、電源供給部１８０から高周波電流が流れてマッチャー１８２を通り第１分岐部１５１に到達する。第１分岐部１５１に到達した電流は第１分岐部１５１で４つに分岐された第１アンテナ１５０ａのそれぞれのアンテナに流れる。この時、第１アンテナ１５０ａの第１分岐部１５１と第２アンテナ１５０ｂの第２分岐部１５５を電気的に連結する給電線１５６を通じて、第１分岐部１５１から第２分岐部１５５に電流が流れる。この時、給電線１５６に形成された可変キャパシタ１５７を調節することによって第１アンテナ１５０ａに流れる電流と第２アンテナ１５０ｂに流れる電流の量を調節することができる。第１分岐部１５１で４つに分岐されたそれぞれのアンテナを通じて誘電体１２０の４つの隅に電流が流れて、それぞれの４つの隅ではアンテナ１５３ａ、１５３ｂがさらに２つに分岐され、それぞれの分岐されたアンテナ１５３ａ、１５３ｂを通じて中央の接地部１５９に電流が流れる。第２アンテナ１５０ｂの第２分岐部１５５で第１アンテナ１５０ａと同一の方式で４つに分岐されたアンテナを通じて電流が流れて、再び中央の接地部１５９に電流が流れて行く。
【００４３】
前述した実施形態では第１アンテナ１５０ａと第２アンテナ１５０ｂで構成されることを説明したが、第２アンテナ１５０ｂの内部にまた他の第３アンテナが形成される形状などで多様にプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂの形状は拡張変更することが可能である。
【００４４】
前述した本発明の一実施形態によるプラズマアンテナ１５０ａ、１５０ｂは、図示されているように誘電体１２０の隅を含む外周と中央の部分に電流を集中することができるため、フレーム１７０などによって４つの隅と中央にプラズマの効率が落ちる問題点を解決することができる。
【００４５】
本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明が、その技術的思想や必須の特徴を変更しない範囲で、他の具体的な形態において実施され得ることを理解することができる。したがって、上記実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的でないものと理解しなければならない。本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味、範囲およびその均等概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】フレームによって分割された誘電体を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるプラズマアンテナを示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１０    工程チェンバ
１２０    誘電体
１３０    ガス供給部
１４０    基板支持台
１５０    プラズマアンテナ
１８０    電源供給部
【図１】
2010118324.tif 000003
【図２】
2010118324.tif 000004
【図３】
2010118324.tif 000005