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KR20220023652A - Neutral particle generator with ECR plasma generator - Google Patents

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KR20220023652A
KR20220023652A KR1020200105644A KR20200105644A KR20220023652A KR 20220023652 A KR20220023652 A KR 20220023652A KR 1020200105644 A KR1020200105644 A KR 1020200105644A KR 20200105644 A KR20200105644 A KR 20200105644A KR 20220023652 A KR20220023652 A KR 20220023652A
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neutral particle
plasma
reflector
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KR1020200105644A
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심승술
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심승술
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치는 일측 및 타측에 각각 관 형상으로 형성되는 한 쌍의 도파관; 상기 한 쌍의 도파관 내부로 공급된 마이크로파를 ECR 챔버 내부로 공급하는 슬릿; 상기 ECR 챔버의 상부에 형성되며, 곡률을 갖는 리플렉터; 상기 리플렉터 상단에 배치되는 자석부; 및 상기 리플렉터에 바이어스를 공급하는 바이어스 공급수단;을 포함한다.A neutral particle generator including an ECR plasma generator according to an embodiment of the present invention includes: a pair of waveguides formed in a tubular shape on one side and the other side, respectively; a slit for supplying the microwaves supplied into the pair of waveguides into the ECR chamber; a reflector formed on the ECR chamber and having a curvature; a magnet portion disposed on the upper end of the reflector; and bias supply means for supplying a bias to the reflector.

Description

ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치{Neutral particle generator with ECR plasma generator}Neutral particle generator with ECR plasma generator

본 발명은 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 등의 표면을 증착, annealing 처리를 위하여 마이크로파를 이용하여 ECR 플라즈마를 생성하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치에 관한 것이다.The present invention relates to a neutral particle generator including an ECR plasma generator, and more particularly, to a neutral particle generator including an ECR plasma generator for generating ECR plasma using microwaves for deposition and annealing on the surface of a substrate, etc. It relates to a particle generator.

플라즈마(Plasma)는 방전으로 인해 생기는 전하를 띤 양이온과 전자들의 집단을 말하며, 현재 다양한 제품의 가공 공정에서 플라즈마를 이용한 기술이 사용되고 있다. 특히 반도체용 웨이퍼나 LCD 기판의 표면에 소정의 물질을 증착(Plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD), 식각(Plasma Etch) 등을 하기 위한 기술로서 매우 유용하게 활용되고 있다.Plasma refers to a group of charged cations and electrons generated by electric discharge, and a technology using plasma is currently used in the processing of various products. In particular, it is very usefully used as a technique for depositing a predetermined material on the surface of a semiconductor wafer or LCD substrate (Plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) and etching (Plasma Etch).

플라즈마 장치는 플라즈마를 발생시키는 방식에 따라 용량 결합 플라즈마, 유도 결합 플라즈마 및 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance, ECR) 등이 있다. 이 중에서 전자 사이클로트론 공명은 마이크로파를 인가하고, 마이크로파의 주파수와 동일한 플라즈마 내 전자의 사이클론 주파수가 발생하도록 자기장을 인가하면 공명이 일어나는 현상을 이용한 고밀도 플라즈마 발생 현상을 지칭하며, 이를 이용한 다양한 증착 장치들이 제시되고 있다.The plasma apparatus includes a capacitively coupled plasma, an inductively coupled plasma, and an electron cyclotron resonance (ECR) depending on a method of generating plasma. Among them, electron cyclotron resonance refers to a phenomenon of high-density plasma generation using a phenomenon in which resonance occurs when a microwave is applied and a magnetic field is applied to generate a cyclonic frequency of electrons in plasma equal to the frequency of microwave. is becoming

일반적으로 ECR 증착 장치는 전자파의 입력조건, 자기장의 형성 조건 및 ECR 발생 영역에 대한 구성이 요구되며, 작업 공간을 위한 챔버, 챔버 일측의 마이크로파 입력 수단, 챔버에 설치되는 자기 코일 또는 영구 자석 등의 자기발생 수단 및 ECR 플라즈마 발생 영역으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단이 구비될 수 있다.In general, the ECR deposition apparatus requires the configuration of the electromagnetic wave input condition, the magnetic field formation condition, and the ECR generation region, and includes a chamber for a work space, a microwave input means on one side of the chamber, a magnetic coil or permanent magnet installed in the chamber, etc. A self-generating means and a gas supplying means for supplying gas to the ECR plasma generating region may be provided.

이에 대한 작동 원리를 설명하면, 자기 생성 수단에 의해 챔버 내부에 자기장이 형성된 상태에서 챔버 내부로 마이크로파가 입력되면, ECR 현상이 생성되며, 생성 영역에 공급된 가스가 이온화되어 플라즈마가 생성된다. 통상적으로는, 주파수 2.45GHz의 마이크로파가 사용되고, 이것에 공명시키기 위한 자속밀도는 875Gauss이다.To explain the working principle for this, when a microwave is input into the chamber while a magnetic field is formed inside the chamber by the magnetic generating means, an ECR phenomenon is generated, and the gas supplied to the generating region is ionized to generate plasma. Usually, a microwave having a frequency of 2.45 GHz is used, and the magnetic flux density for resonating with it is 875 Gauss.

한편, 플라즈마를 중성입자로 변환하여 피증착 대상물의 표면을 처리할 수 있으며, 플라즈마로부터 중성입자를 생성하는 방법은 크게 두가지를 들 수 있다. 그 중 하나는 플라즈마와 가스입자의 충돌에 의해 일어나는 전하교환에 의한 중성입자의 생성이고, 다른 하나는 플라즈마 이온과 금속판과의 충돌에 의한 중성입자의 생성이다.On the other hand, plasma can be converted into neutral particles to treat the surface of the object to be deposited, and there are largely two methods for generating neutral particles from plasma. One of them is the generation of neutral particles by charge exchange caused by the collision of plasma and gas particles, and the other is the generation of neutral particles by the collision between plasma ions and a metal plate.

그러나, 종래에는 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포가 균일하지 못하여, 플라즈마 이온이 중성입자로 전환되는 효율 및 생성된 중성입자의 밀도가 낮고, 중성입자의 방향성과 충돌횟수를 제어하기 곤란하다는 단점이 있다.However, in the related art, the plasma distribution in the plasma chamber is not uniform, so the efficiency of converting plasma ions into neutral particles and the density of the generated neutral particles are low, and it is difficult to control the directionality of the neutral particles and the number of collisions.

한국등록특허 제10-0555849호(발명의 명칭: 중성입자빔 처리장치)Korean Patent Registration No. 10-0555849 (Title of Invention: Neutral Particle Beam Processing Device)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플라즈마 이온의 중성입자 변환 효율을 높이고, 중성입자의 밀도 분포를 균일학 하며, 중성입자의 flux를 증가시키는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치를 제안함에 있다.The problem to be solved by the present invention is to increase the neutral particle conversion efficiency of plasma ions, to uniform the density distribution of neutral particles, and to propose a neutral particle generator including an ECR plasma generator that increases the flux of neutral particles. .

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 선형 반응기(챔버) 길이 방향으로 플라즈마의 균일도를 향상시키고, 리플렉터에 인접한 플라즈마 밀도를 향상시킴으로로 중성입자의 flux를 증가시켜 scan 방식으로 진행되는 피증착 대상물의 증착, annealing 품질을 높이는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치를 제안함에 있다.The problem to be solved by the present invention is to improve the uniformity of the plasma in the longitudinal direction of the linear reactor (chamber) and increase the flux of neutral particles by improving the plasma density adjacent to the reflector. To propose a neutral particle generator including an ECR plasma generator that improves annealing quality.

본 발명의 한 실시예에 따른 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치는 일측 및 타측에 각각 관 형상으로 형성되는 한 쌍의 도파관; 상기 한 쌍의 도파관 내부로 공급된 마이크로파를 ECR 챔버 내부로 공급하는 슬릿; 상기 ECR 챔버의 상부에 형성되며, 곡률을 갖는 리플렉터; 상기 리플렉터 상단에 배치되는 자석부; 및 상기 리플렉터에 바이어스를 공급하는 바이어스 공급수단;을 포함한다.A neutral particle generator including an ECR plasma generator according to an embodiment of the present invention includes: a pair of waveguides formed in a tubular shape on one side and the other side, respectively; a slit for supplying the microwaves supplied into the pair of waveguides into the ECR chamber; a reflector formed on the ECR chamber and having a curvature; a magnet portion disposed on the upper end of the reflector; and bias supply means for supplying a bias to the reflector.

본 발명에 따른 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치는 리플렉터 상단에 위치한 영구자석으로 인한 ECR plasma효과와 곡률을 갖는 리플렉터의 형상으로 인해 리플렉터로부터 발생된 높은 밀도의 중성입자들이 일정 지역(zone)에 집중되게 되고 그 지역을 scan 방식으로 통과하는 시료는 집중된 중성입자들로 인해 극대화된 annealing 효과를 얻을 수 있다.The neutral particle generating device including the ECR plasma generating device according to the present invention has a high density of neutral particles generated from the reflector due to the shape of the reflector having an ECR plasma effect and curvature due to the permanent magnet located on the upper end of the reflector. ) and the sample passing through the area in a scan method can obtain the maximized annealing effect due to the concentrated neutral particles.

CVD나 Sputtering과 다르게 중성입자에 의한 annelaing은 일정 Threshold 효과가 있어 일정 중성입자 flux 이상에서만 효과가 나타난다.Unlike CVD or sputtering, annealing by neutral particles has a certain threshold effect and is only effective above a certain neutral particle flux.

도 1은 본 발명에서 제안하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치를 나타내는 사시도이다.
도2는 본 발명에서 제안하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치의 일 형태를 나타내는 평단면도이다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치의 일 형태를 나타내는 측단면도이다.
도 4는 본 발명에서 제안하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치의 다른 형태의 슬릿 배치를 나타내는 평단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 도파관 내에서 슬릿의 배치 구조를 도시한 제1 실시예이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 도파관 내에서 슬릿의 배치 구조를 도시한 제2 실시예이다.
1 is a perspective view showing a neutral particle generator including an ECR plasma generator proposed by the present invention.
2 is a plan sectional view showing one form of a neutral particle generating device including an ECR plasma generating device proposed by the present invention.
Figure 3 is a side cross-sectional view showing one form of the neutral particle generator including the ECR plasma generator proposed by the present invention.
4 is a plan cross-sectional view showing another type of slit arrangement of the neutral particle generating device including the ECR plasma generating device proposed in the present invention.
5 is a first embodiment illustrating an arrangement structure of a slit in a waveguide according to an embodiment of the present invention.
6 is a second embodiment illustrating an arrangement structure of a slit in a waveguide according to an embodiment of the present invention.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.The foregoing and further aspects of the present invention will become more apparent through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, it will be described in detail so that those skilled in the art can easily understand and reproduce through these embodiments of the present invention.

본 발명에서 제안하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치는 별도의 리미터를 형성하지 않는다. 일반적으로 리미터는 플라즈마 이온 및 전자의 통과는 방해하고 중성입자를 선택적으로 통과시키는 역할을 수행하는데, 증착 공정에 있어 리미터는 증착률을 현저하게 저하시키는 문제가 있다. 이에, 본 발명에서 제안하는 중성입자 생성장치는 박막 증착 공정에 적용되는 리미터가 형성되지 않은 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치를 제안한다.The neutral particle generator including the ECR plasma generator proposed in the present invention does not form a separate limiter. In general, the limiter prevents the passage of plasma ions and electrons and serves to selectively pass neutral particles, but in the deposition process, the limiter has a problem of significantly lowering the deposition rate. Accordingly, the neutral particle generator proposed in the present invention proposes a neutral particle generator including an ECR plasma generator in which a limiter applied to a thin film deposition process is not formed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치의 사시도를 도시하고 있으며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치의 평단면도를 도시하고 있으며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치의 측단면도를 나타내고 있다.Figure 1 shows a perspective view of a neutral particle generator including an ECR plasma generator according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a neutral particle generator including an ECR plasma generator according to an embodiment of the present invention It shows a plan cross-sectional view of the apparatus, Figure 3 shows a side cross-sectional view of the neutral particle generator including the ECR plasma generator according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3에 의하면, ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치(100)는 도파관(110), 자석부(120), ECR 챔버(130), 슬릿(140) 및 리플렉터(150)를 포함할 수 있다. 물론 전술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치(100)에 포함될 수 있다.1 to 3 , the neutral particle generating device 100 including the ECR plasma generating device includes a waveguide 110 , a magnet unit 120 , an ECR chamber 130 , a slit 140 , and a reflector 150 . may include Of course, other configurations other than the above-described configuration may be included in the neutral particle generator 100 including the ECR plasma generator proposed in the present invention.

도파관(110)은 한 쌍으로, 길이 방향인 x축 방향으로 직선 형태의 관 형상을 가지며, 일정 거리 이격된 상태로 상호 마주보며 배치될 수 있다. 도파관의 단부에는 각각 마이크로파 제너레이터를 포함하는 마이크로파 공급수단(미도시)이 연결되며, 마이크로파 공급수단으로부터 공급되는 마이크로파는 도파관(110)의 내부로 유입될 수 있다.The waveguides 110 are a pair, have a straight tube shape in the longitudinal direction of the x-axis direction, and may be disposed to face each other while being spaced apart from each other by a predetermined distance. Microwave supply means (not shown) each including a microwave generator is connected to the end of the waveguide, and the microwaves supplied from the microwave supply means may flow into the inside of the waveguide 110 .

한 쌍의 도파관(110)에는 각각 상호 반대 방향으로부터 마이크로파가 공급될 수 있다. 즉, 일측의 도파관(110)에는 x축 방향으로 마이크로파가 공급되고, 타측의 도파관(110)에는 -x축 방향으로 마이크로파가 공급될 수 있다. 마이크로파는 마이크로파의 공급수단으로부터 멀어질수록 약해지는데, 한 쌍의 도파관(110)은 상호 반대 방향으로부터 마이크로파를 공급받을 수 있으므로, 마이크로파의 공급 편차가 상쇄되어 상대적으로 균일한 플라즈마의 생성이 가능하다. 또한, 마이크로파가 직선 구간만 지나므로 마이크로파 에너지의 왜곡 및 손실을 최소화할 수 있다.Microwaves may be supplied to the pair of waveguides 110 from mutually opposite directions, respectively. That is, the microwave may be supplied to the waveguide 110 on one side in the x-axis direction, and the microwave may be supplied to the waveguide 110 on the other side in the -x-axis direction. Microwaves become weaker as they move away from the microwave supply means, and since the pair of waveguides 110 may receive microwaves from opposite directions, the microwave supply deviation is offset and a relatively uniform plasma can be generated. In addition, since the microwave only passes through a straight section, distortion and loss of microwave energy can be minimized.

한 쌍의 도파관(110)의 내부로 유입된 마이크로파는 슬릿(140)을 통해 ECR 챔버(130)의 내부로 공급될 수 있다. 본 발명에서 제안하는 도파관(110)의 내부로 유입되는 마이크로파는 정상파일 수 있다.The microwaves introduced into the pair of waveguides 110 may be supplied into the ECR chamber 130 through the slit 140 . The microwave introduced into the waveguide 110 proposed in the present invention may be a stationary wave.

ECR 챔버(130)는 한 쌍의 도파관(110) 사이에 위치하며, 길이 방향인 x축 방향을 따라 직선 형태의 형상을 가질 수 있다. ECR 챔버(130)는 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance, ECR) 플라즈마가 발생되는 공간일 수 있다. ECR 챔버(130)의 내부에는 전자 사이클로트론 공명 현상이 발생되고, 전자 사이클로트론 공명 상태에서 플라즈마 발생 가스를 주입하면, ECR 플라즈마가 발생될 수 있다. 주입되는 플라즈마 발생 가스는 예를 들면, 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The ECR chamber 130 is positioned between the pair of waveguides 110 and may have a linear shape along the x-axis direction, which is the longitudinal direction. The ECR chamber 130 may be a space in which an electron cyclotron resonance (ECR) plasma is generated. An electron cyclotron resonance phenomenon is generated inside the ECR chamber 130, and when a plasma generating gas is injected in the electron cyclotron resonance state, ECR plasma may be generated. The injected plasma generating gas may be, for example, argon (Ar) gas, nitrogen (N 2 ) gas, or the like, but is not limited thereto.

자석부는 ECR 챔버의 상단에 형성된다. 자석부는 마그네틱 필드필드(M.F) 발생 수단으로, 제1 극성을 가지는 제1 극성 자석(120a) 및 제1 극성과 다른 극성인 제2 극성 자석(120b)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 극성 자석(120a)이 N극 일 경우, 제2 극성 자석(120b)은 S극 일 수 있다. 한편, 한편, 제1 극성 자석(120a)과 제2 극성 자석(120b)의 마그네틱 필드(M.F) 875Gauss를 상호 근접하도록 자석 간의 거리를 조절할 수 있다. 이 경우, ECR 챔버(130) 내의 모든 영역에 상대적으로 밀도가 균일한 플라즈마가 형성될 수 있다.The magnet part is formed at the top of the ECR chamber. As a magnetic field field (M.F) generating means, the magnet unit may include a first polarity magnet 120a having a first polarity and a second polarity magnet 120b having a polarity different from the first polarity. For example, when the first polarity magnet 120a has an N pole, the second polarity magnet 120b may have an S pole. On the other hand, the distance between the magnets may be adjusted so that the magnetic field (M.F) 875Gauss of the first polarity magnet 120a and the second polarity magnet 120b approaches each other. In this case, plasma having a relatively uniform density may be formed in all regions within the ECR chamber 130 .

자석부는 ECR 챔버의 상단 중앙에 ECR 챔버(130)의 길이 방향으로 길게 형성된 제1 극성을 갖는 제1 극성자석이 배치되며, 제1 극성자성으로부터 일정 거리 이격된 상태로 양 측에 ECR 챔버(1300의 길이 방향으로 길게 형성된 제2 극성을 갖는 제2 극성자석이 배치된다. 이외에도 제2 극성자석은 제1 극성자석을 내부에 배치한 상태에서 일정 거리 이격되어 타원 형태로 형성될 수 있다. 즉, 제2 극성자석은 타원형태로 형성되며, 제1 극성자석은 제2 극성자석의 내부에서 직선 형태로 형성될 수 있다. In the magnet part, a first polarity magnet having a first polarity formed long in the longitudinal direction of the ECR chamber 130 is disposed in the center of the upper end of the ECR chamber, and the ECR chamber 1300 is spaced apart from the first polarity by a certain distance on both sides. A second polarity magnet having a second polarity formed elongated in the longitudinal direction of is arranged, in addition, the second polarity magnet may be formed in an elliptical shape by being spaced apart a certain distance in a state in which the first polarity magnet is disposed therein. The second polarity magnet may be formed in an elliptical shape, and the first polarity magnet may be formed in a straight line shape inside the second polarity magnet.

본 발명은 마그네틱 필드 발생 수단에 대해 자석을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 마그네틱 필드 발생이 가능한 장치인 자기 코일 등도 포함될 수 있다.Although the present invention shows a magnet as a means for generating a magnetic field, the present invention is not limited thereto, and a magnetic coil that is a device capable of generating a magnetic field may also be included.

슬릿(140)은 길이 방향인 x축 방향으로 도파관(110)과 연통되며, ECR 챔버(130)와 마주보며 위치할 수 있다. The slit 140 communicates with the waveguide 110 in the x-axis direction, which is the longitudinal direction, and may be positioned to face the ECR chamber 130 .

도파관(110)에 공급된 마이크로파는 슬릿(140)을 통해 ECR챔버(130)의 내부로 공급되고, 자석부(120)에 의해 형성된 마그네틱 필드(M.F)의 875 Gauss의 지점에서 플라즈마 주파수와 마이크로 주파수가 일치하여 전자 사이클로트론 공명현상이 발생된다. 이 때, ECR 챔버(130)에 가스를 주입하면, 가스가 이온화 되면서 플라즈마가 형성되고, 플라즈마 내 전자는 공명 현상에 의해 가속화되며, 챔버(130)의 내부에는 고밀도의 ECR 플라즈마가 발생될 수 있다.The microwave supplied to the waveguide 110 is supplied to the inside of the ECR chamber 130 through the slit 140 , and the plasma frequency and the micro frequency at a point of 875 Gauss of the magnetic field MF formed by the magnet unit 120 . , and electron cyclotron resonance occurs. At this time, when gas is injected into the ECR chamber 130 , the gas is ionized to form a plasma, electrons in the plasma are accelerated by a resonance phenomenon, and a high-density ECR plasma can be generated inside the chamber 130 . .

리플렉터(150)는 ECR 챔버(130)의 상부에 위치하며, 플라즈마 이온을 중성입자(n)로 변환시킬 수 있다. 리플렉터(150)는 탄티륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 백금(Pt), 금(Au), 스테인레스강 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있다. 바이어스 공급수단(160)은 리플렉터(150)와 연결되어, 리플렉터(150)에 바이어스를 공급할 수 있다.The reflector 150 is positioned above the ECR chamber 130 and may convert plasma ions into neutral particles n. The reflector 150 may be made of tantalum (Ta), molybdenum (Mo), tungsten (W), platinum (Pt), gold (Au), stainless steel, or an alloy thereof. The bias supply unit 160 may be connected to the reflector 150 to supply a bias to the reflector 150 .

본 발명과 관련하여 리플렉터(150)는 곡률을 가지도록 함으로써 금속판에 의해 반사된 중성입자가 특정 방향으로 집중하여 공급되도록 한다. 이와 같이 함으로써 중성입자 생성장치는 특정 방향으로 높은 에너지를 공급할 수 있게 된다.In relation to the present invention, the reflector 150 has a curvature so that the neutral particles reflected by the metal plate are concentrated and supplied in a specific direction. In this way, the neutral particle generator can supply high energy in a specific direction.

리플렉터(150)의 표면은 이온으로부터 변환된 중성입자들이 산란되는 것을 방지하기 위해 표면이 경면처리 되어야 한다. 산란이 발생하면 시료위에 도달하는 중성입자의 flux가 현격히 저하된다. 바이어스 공급수단(160)의 바이어스 전압은 요구되는 중성입자 빔의 에너지 크기를 고려하여 적절하게 조절할 수 있다. The surface of the reflector 150 should be mirror-treated to prevent scattering of neutral particles converted from ions. When scattering occurs, the flux of neutral particles reaching the top of the sample is significantly reduced. The bias voltage of the bias supply unit 160 may be appropriately adjusted in consideration of the required energy level of the neutral particle beam.

ECR 플라즈마 생성기를 포함하는 중성입자 생성장치(100)는 ECR 챔버(130)에서 발생된 ECR 플라즈마 이온이 중성입자로 전환되어 기판의 표면을 증착, annealing 처리를 수행하는 등의 반도체 공정에서 기판의 표면처리에 광범위하게 이용될 수 있다.The neutral particle generator 100 including the ECR plasma generator converts ECR plasma ions generated in the ECR chamber 130 into neutral particles to deposit the surface of the substrate and perform annealing treatment on the surface of the substrate in a semiconductor process. It can be widely used for treatment.

도 3에 의하면, ECR 챔버(130) 내에서 ECR 플라즈마 이온이 생성되면, 바이어스 공급수단(180)은 리플렉터(150)에 각각 음의 바이어스 전압을 인가하고, 양전하를 띈 플라즈마 이온은 인력에 의해 리플렉터(150)로 유도될 수 있다.According to FIG. 3 , when ECR plasma ions are generated in the ECR chamber 130 , the bias supply unit 180 applies a negative bias voltage to the reflector 150 , respectively, and the positively charged plasma ions are attracted to the reflector by attraction. (150).

종래 반도체 공정에서의 중성입자를 이용한 기판의 표면처리는, 플라즈마 이온의 중성입자 변환 효율이 낮아 기판의 표면 처리 품질이 낮다.In the conventional surface treatment of a substrate using neutral particles in a semiconductor process, the neutral particle conversion efficiency of plasma ions is low, and thus the surface treatment quality of the substrate is low.

반면에, 본 발명에서 제안하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치(100)는 곡률을 갖는 리플렉터(150)를 이용하여 ECR 플라즈마 이온을 특정 방향으로 집중시킬 수 있다. 따라서, 피증착 대상물인 기판(200)에 대한 증착, annealing 품질을 높일 수 있다.On the other hand, the neutral particle generating device 100 including the ECR plasma generating device proposed in the present invention can focus the ECR plasma ions in a specific direction by using the reflector 150 having a curvature. Accordingly, it is possible to increase the quality of deposition and annealing of the substrate 200, which is a deposition target.

기판(200)은 이송부(300)의 상부에 안착되어 ECR 챔버(130)의 하부에 배치될 수 있다. 기판(200)은 이송부(300)의 구동에 따라 ECR 챔버(130)의 하부에서 왕복 운동 또는 연속 왕복 운동을 하면서 표면이 증착, annealing 처리될 수 있다. 이송부(300)에는 복수의 기판이 안착되어 복수개의 기판을 한 번에 처리할 수도 있다.The substrate 200 may be seated on the upper portion of the transfer unit 300 and disposed under the ECR chamber 130 . The surface of the substrate 200 may be deposited and annealed while performing a reciprocating or continuous reciprocating motion in the lower portion of the ECR chamber 130 according to the driving of the transfer unit 300 . A plurality of substrates may be seated on the transfer unit 300 to process the plurality of substrates at once.

도 4는 슬릿(140)을 제외하고는 도 2의 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치(100)와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.Figure 4 is similar to the neutral particle generator 100 including the ECR plasma generator of Figure 2 except for the slit 140, so the same reference numerals are used for the same parts, and detailed description thereof is omitted.

도 4에 의하면, ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치는 도파관(110)에 결합된 슬릿 (123)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the neutral particle generator including the ECR plasma generator may include a slit 123 coupled to the waveguide 110 .

도 4에 도시된 바와 같이 일측의 도파관에 형성된 슬릿과 타측의 도파관에 형성된 슬릿은 서로 대향하는 것이 아니라, 엇갈리게 형성시킬 수 있다. 이와 같이 챔버를 기준으로 일측에 형성된 슬릿가 타측에 형성된 슬릿을 서로 엇갈리게 함으로써 마주보는 slit들이 같은 폭, 같은 높이일 경우 방생할 수 있는 두 Electric field의 resonance를 억제하여 챔버 내부로 공급되는 마이크로파는 챔버 내에서 균일하게 되며, 이로 인해 챔버 내부에서 생성되는 플라즈마의 밀도가 균일하게 된다.As shown in FIG. 4 , the slit formed on one side of the waveguide and the slit formed on the other side of the waveguide may not face each other, but may be alternately formed. As described above, the slit formed on one side of the chamber crosses the slit formed on the other side with each other to suppress the resonance of the two electric fields that can be generated when the opposite slits have the same width and the same height. becomes uniform, and thereby the density of plasma generated inside the chamber becomes uniform.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 도파관 내에서 슬릿의 배치 구조를 도시한 제1 실시예이다. 이하 도 5를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 자석의 배치 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.5 is a first embodiment illustrating an arrangement structure of a slit in a waveguide according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the arrangement structure of the magnet according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5 .

도 5에 의하면, 도파관 (130)은 일정 간격으로 슬릿(140)이 형성된다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 슬릿(140)은 도파관 내에서 수직 방향으로 형성된다. 본 발명과 관련하여 슬릿의 폭은 5㎜ 이하가 바람직하다.Referring to FIG. 5 , slits 140 are formed in the waveguide 130 at regular intervals. In addition, as shown in FIG. 5 , the slit 140 is formed in a vertical direction in the waveguide. In relation to the present invention, the width of the slit is preferably 5 mm or less.

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 도파관 내에서 슬릿의 배치 구조를 도시한 제2 실시예이다. 6 is a second embodiment illustrating an arrangement structure of a slit in a waveguide according to an embodiment of the present invention.

도 6에 의하면, 도파관 (130)은 일정 간격으로 슬릿(140)이 형성된다. 수직 방향으로 길게 형성된 도 5의 슬릿과 달리 도 6에 도시된 슬릿(140)은 경사지게 형성된다. 상술한 바와 같이 슬릿(140)은 마이크로파의 세기가 가장 큰 지점에 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 마이크로파의 파장이 일시적으로 가변되거나, 다른 일시적인 요인으로 인해 슬릿이 형성된 지점과 마이크로파의 세기가 가장 큰 지점이 상이할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 슬릿의 형상을 비스듬하게 경사지게 형성하는 방안을 제안한다. 슬릿을 비스듬하게 형성하면, 마이크로파의 세기가 가장 큰 지점이 일시적으로 가변되더라도 슬릿을 통해 마이크로파가 챔버 내부로 유입될 수 있다. 따라서 본 발명은 수직 방향으로 형성된 슬릿 구조 이외에 비스듬하게 경사지게 형성된 슬릿 구조를 제안한다.Referring to FIG. 6 , slits 140 are formed in the waveguide 130 at regular intervals. Unlike the slit of FIG. 5 which is formed to be long in the vertical direction, the slit 140 shown in FIG. 6 is formed to be inclined. As described above, the slit 140 is preferably formed at the point where the intensity of the microwave is greatest. However, a point at which a slit is formed and a point at which the intensity of the microwave is greatest may be different from a point where the wavelength of the microwave is temporarily changed or due to other temporary factors. In order to solve this problem, the present invention proposes a method of forming the shape of the slit to be obliquely inclined. When the slit is formed obliquely, the microwave may be introduced into the chamber through the slit even if the point at which the intensity of the microwave is greatest is temporarily changed. Accordingly, the present invention proposes a slit structure formed obliquely in addition to the slit structure formed in the vertical direction.

특히 중성입자 생성장치의 외측에서 내부를 살펴볼 때, 일측의 도파관에 형성된 슬릿은 시계 방향으로 경사지게 형성되며, 타측의 도파관에 형성된 슬릿은 반시계 방향으로 경사지게 형성되도록 한다. 즉, 일측의 도파관에 형성된 슬릿의 방향과 타측의 도파관에 형성된 슬릿의 방향은 서로 엇갈리게 한다.In particular, when looking at the inside of the neutral particle generating device from the outside, the slit formed in the waveguide on one side is inclined in a clockwise direction, and the slit formed in the waveguide on the other side is inclined in the counterclockwise direction. That is, the direction of the slit formed in the waveguide on one side and the direction of the slit formed in the waveguide on the other side are alternated with each other.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. .

100: ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치.
110: 도파관
120: 자석부
130: ECR 챔버
140: 슬릿
150: 리플렉터
160: 바이어스 공급수단
100: Neutral particle generator including an ECR plasma generator.
110: waveguide
120: magnet part
130: ECR chamber
140: slit
150: reflector
160: bias supply means

Claims (5)

일측 및 타측에 각각 관 형상으로 형성되는 한 쌍의 도파관;
상기 한 쌍의 도파관 내부로 공급된 마이크로파를 ECR 챔버 내부로 공급하는 슬릿;
상기 ECR 챔버의 상부에 형성되며, 곡률을 갖는 리플렉터;
상기 리플렉터 상단에 배치되는 자석부; 및
상기 리플렉터에 바이어스를 공급하는 바이어스 공급수단;
을 포함하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치.
a pair of waveguides respectively formed in a tubular shape on one side and the other side;
a slit for supplying the microwaves supplied into the pair of waveguides into the ECR chamber;
a reflector formed on the ECR chamber and having a curvature;
a magnet portion disposed on the upper end of the reflector; and
bias supply means for supplying a bias to the reflector;
Neutral particle generator including an ECR plasma generator comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 리플렉터는 상기 챔버의 내부에 형성된 ECR 플라즈마의 상부 영역의 플라즈마 이온을 중성입자로 변환시킴을 특징으로 하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치.
The method of claim 1,
Neutral particle generator including an ECR plasma generator, characterized in that the reflector converts plasma ions of an upper region of the ECR plasma formed inside the chamber into neutral particles.
제 1항에 있어서, 상기 자석부는,
상기 리플렉터의 중심에 ECR 챔버의 길이 방향으로 길게 형성된 제1 자석; 및
상기 제2 자석으로부터 일정거리 이격되며, ECR 챔버의 길이 방향으로 길게 형성된 제2 자석을 포함함을 특징으로 하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치.
According to claim 1, wherein the magnet unit,
a first magnet elongated in the longitudinal direction of the ECR chamber at the center of the reflector; and
A neutral particle generator including an ECR plasma generator, which is spaced apart from the second magnet by a predetermined distance and includes a second magnet elongated in the longitudinal direction of the ECR chamber.
제1항에 있어서,
상기 슬릿은 수직 방향으로 형성되거나, 비스듬하게 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치.
According to claim 1,
The slit is a neutral particle generator including an ECR plasma generator, characterized in that it is formed in a vertical direction or is formed obliquely.
제4항에 있어서,
일측의 도파관에 형성된 슬릿은 시계 방향으로 경사지게 형성되며, 타측의 도파관에 형성된 슬릿은 반시계 방향으로 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 ECR 플라즈마 생성장치를 포함하는 중성입자 생성장치.
5. The method of claim 4,
Neutral particle generator including an ECR plasma generator, characterized in that the slit formed in one side of the waveguide is inclined in a clockwise direction, and the slit formed in the other side of the waveguide is inclined in the counterclockwise direction.
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