WO2024253313A1 - Plasma generation device and method capable of adjusting position of ecr region - Google Patents

Plasma generation device and method capable of adjusting position of ecr region Download PDF

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WO2024253313A1
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magnetic field
chamber
plasma
coil
generated
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정영재
하우
정진욱
장이랑
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    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266Magnetic control means
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/3266Magnetic control means

Definitions

  • the present invention relates to a plasma generating device and method capable of controlling the position at which an ECR region is generated, and more specifically, to a technology for controlling the position of an ECR region inside a chamber by using a magnetic field generating module that generates an external magnetic field.
  • Plasma is an ionized gas composed of positive ions, negative ions, electrons, excited atoms, molecules, and chemically highly active radicals. It has electrical and thermal properties that are very different from those of ordinary gases, so it is also called the fourth state of matter. Since this plasma contains ionized gas, it is very useful in the semiconductor manufacturing process, such as accelerating it using electric or magnetic fields, or causing a chemical reaction to clean, etch, or deposit wafers or substrates.
  • An inductively coupled plasma (ICP) generator is a device that generates high-density plasma. It introduces a processing gas into a chamber where plasma is generated, and applies high-frequency power through a high-frequency antenna positioned near a dielectric window formed at the top of the chamber, thereby forming an induced electric field within the chamber via the dielectric window.
  • ICP inductively coupled plasma
  • the resulting induced electric field ionizes the process gas to generate plasma that is inductively coupled to the antenna.
  • This plasma cleans, etches, or deposits objects such as semiconductor wafers or substrates mounted on the lower electrode.
  • ICP generation devices since the magnetic field formed within the chamber is generated with a uniform size, there is a problem in that it is difficult to control the location where the ECR region is generated according to various situations because ECR cannot be generated only in a specific region.
  • a plasma generating device and method capable of controlling the position of an ECR region is an invention designed to solve the above-described problem, and its purpose is to control the ECR region inside a chamber using an RF power source and a magnetic field generating module.
  • the purpose is to effectively control the semiconductor process by locally controlling the ECR region to improve the plasma density and radical density of a specific region inside the chamber.
  • a plasma generating device may include a chamber forming a space where plasma is generated, an antenna disposed on one side of the chamber and connected to an RF power source to generate an induced electric field and a magnetic field and apply the generated induced electric field and magnetic field to the chamber, a magnetic field generating module including a coil disposed outside the chamber and applying an external magnetic field generated by a current flowing in the coil to the chamber, and a control unit applying a current to the coil to generate an ECR region within the chamber.
  • the above control unit can control the position where the ECR region is generated by controlling the size of the current applied to the coil.
  • the above control unit can control the size of the current applied to the coil so that the position at which the ECR region is generated varies along the axial direction of the chamber.
  • the external magnetic field generated by the magnetic field generating module may have a gradient vector.
  • the above magnetic field generating module includes a first magnetic field generating module disposed at an upper portion of the chamber and a second magnetic field generating module disposed at a lower portion of the chamber, and the control unit can control the size and phase of current applied to the first magnetic field generating module and the second magnetic field generating module, respectively.
  • the above control unit can control differently the size of the current applied to the first magnetic field generating module and the size of the current applied to the second magnetic field generating module.
  • the above control unit can control the position where the ECR region is generated by controlling the magnitude of the current applied to the first coil and the second coil so that the current applied to the first coil of the first magnetic field generating module is constant and the current applied to the second coil of the second magnetic field generating module is changed.
  • the above plasma generating device further includes a substrate placed inside the chamber, and the control unit can control a position at which the ECR region is generated based on a position of the substrate.
  • a plasma generating device may include a chamber forming a space where plasma is generated, an antenna disposed on one side of the chamber and connected to an RF power source to generate an induced electric field and a magnetic field and apply the generated induced electric field and magnetic field to the chamber, a magnetic field generating module disposed on the side of the chamber including a coil disposed outside the chamber and applying an external magnetic field generated by a current flowing in the coil to the chamber, and a control unit applying a current to the coil to generate an ECR region within the chamber.
  • the above control unit can adjust the size of the current applied to the coil so that the position at which the ECR region is generated varies along the horizontal direction of the chamber.
  • the above magnetic field generating module may include a first magnetic field generating module disposed on one side of the chamber and a second magnetic field generating module disposed on the other side of the chamber so as to face the first magnetic field generating module.
  • a plasma generation method may include a plasma generation step of generating an induced electric field and a magnetic field using RF power at one side of a chamber forming a space where plasma is generated and applying the induced electric field and magnetic field to the chamber, a plasma resonance step of generating an external magnetic field using a magnetic field generation module disposed outside the chamber and including a coil and applying the generated external magnetic field to the chamber, and an ECR region control step of controlling a size of a current applied to the coil of the magnetic field generation module by a control unit to control a position where an ECR region is generated within the chamber.
  • the above ECR region control step may include controlling the size of the current applied to the coil by the control unit so that the position at which the ECR region is generated varies along the axial direction of the chamber.
  • the above ECR region control step may include the control unit controlling the magnitude of the current applied to the first coil and the second coil so that the magnitude of the current applied to the first coil of the first magnetic field generating module disposed at the upper portion of the chamber is constant, and the magnitude of the current applied to the coil of the second magnetic field generating module disposed at the lower portion of the chamber is variable.
  • the above ECR region control step may include the control unit controlling the magnitude of the current applied to the first coil and the second coil so that the magnitude of the current applied to the first coil and the magnitude of the current applied to the second coil are different.
  • a plasma generation device and method capable of controlling the position of an ECR region has an advantage in that the position at which an ECR region is generated can be controlled by controlling the intensity of a magnetic field generated by a magnetic field generating module so as to have the same frequency as the driving frequency of an RF power source.
  • the plasma generation device and method capable of controlling the position of an ECR region can improve plasma density and radical density in a specific region by controlling the position where the ECR region is generated, so there is an advantage in that the plasma process can be precisely controlled.
  • the volume of the magnetic field generation module can be compactly formed and power consumption can be reduced by using RF power as a driving source for generating ECR plasma.
  • Figure 1 is a drawing illustrating the rotational motion of electrons under ECR conditions according to the prior art.
  • Figure 2 is a diagram illustrating the principle of electrons obtaining energy by an electric field under ECR conditions according to conventional technology.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a plasma generating device capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention.
  • Fig. 4 is a cross-sectional view of a plasma generating device capable of controlling the position of the ECR region illustrated in Fig. 3.
  • FIG. 5 is a drawing illustrating some components of a plasma generating device capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention.
  • FIG. 6 is a flowchart of a plasma generation method capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a plasma generating device capable of controlling the position of an ECR region according to another embodiment of the disclosed invention.
  • Fig. 8 is a cross-sectional view of a plasma generating device capable of controlling the position of the ECR region illustrated in Fig. 7.
  • FIG. 9 is an experimental result showing that the location where an ECR region is generated changes by controlling the current flowing in the coil of a magnetic field generating module according to an embodiment of a plasma generating device and method according to the disclosed invention.
  • FIG. 10 is an experimental result showing that the electron temperature changes according to the location inside the chamber by controlling the current flowing in the coil of the magnetic field generating module according to one embodiment of the disclosed invention, a plasma generating device and method.
  • FIG. 11 is a distribution diagram showing the density of plasma ions according to the position inside the chamber when there is no magnetic field generating module of the plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention.
  • FIG. 12 is a distribution diagram showing the density of plasma ions according to the position inside the chamber when there is a magnetic field generating module of a plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention.
  • FIG. 13 is a photograph comparing the amount of light emitted by plasma depending on the presence or absence of a magnetic field generating module of a plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention.
  • the first component could be referred to as the second component, and similarly, the second component could also be referred to as the first component.
  • the term "and/or" includes any combination of a plurality of related listed items or any item among a plurality of related listed items.
  • Fig. 1 is a diagram illustrating the rotational motion of electrons under ECR conditions according to a prior art.
  • Fig. 2 is a diagram illustrating the principle by which electrons obtain energy by an electric field under ECR conditions according to a prior art.
  • a low-pressure gas is injected into a chamber (10) of a plasma generating device, and voltage is applied to an antenna (30) so that plasma can be generated inside the chamber (10) by induction heating.
  • Plasma is an ionized gas that can be composed of neutral elements, electrons, ions, excited neutral elements, radicals, and photons, and can also be defined as the fourth state of matter.
  • Plasma can have quasi-neutral properties, in which the density of electrons and the density of ions exist in a state in which they are nearly equal.
  • Plasma is neutral overall, but it can be conductive as the charge moves due to the presence of electrons and ions inside it, which are caused by an electric field.
  • the electrons of the plasma are subjected to the Lorentz force by the induced magnetic field and perform circular motion around the magnetic field lines.
  • the electrons can perform rotational motion as shown in Fig. 1.
  • ECR electron cyclotron resonance
  • gas molecules that have gained energy and collide with accelerated electrons can be ionized, and high-density plasma can be generated.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a plasma generating device capable of adjusting the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional diagram of the plasma generating device capable of adjusting the position of an ECR region illustrated in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating some components of the plasma generating device capable of adjusting the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention.
  • a plasma generating device (1) may include a chamber (10), which is a main body forming a space where plasma is generated, an RF power source (20), a plurality of antennas (30) arranged on one side of the chamber (10) to generate plasma, an impedance matching unit (40) connected to the antenna (30) to match the impedance of the antenna (30), a substrate (40) on which a plasma process is performed, a plasma state measuring unit (60) capable of measuring various variables of plasma within the chamber (10), a pumping system (70) configured to pump a source gas, etc. that is a source of plasma generation, and a magnetic field generating module (100) that generates an external magnetic field and applies the same to the chamber (10).
  • the plasma generating device (1) can process a substrate (40) placed inside a chamber (10) using plasma.
  • the plasma generating device (1) can perform an etching process, a deposition process, an etching process, an ion implantation process, etc. on the substrate (40) using plasma.
  • a device that generates plasma using a plurality of antennas (30) can be defined as an inductively coupled plasma (ICP) generating device. That is, the plasma generating device (1) according to the disclosed invention can be implemented as an inductively coupled plasma (ICP) using radio frequency (RF).
  • ICP inductively coupled plasma
  • RF radio frequency
  • the chamber (10) can provide a space where a substrate (40) is positioned and a process is performed.
  • the chamber (10) can be provided with a conductive material such as aluminum, stainless steel, etc.
  • the chamber (10) can be provided in a grounded state.
  • the chamber (10) can include a hole for supplying a gas to be used for the process treatment of the substrate (40) to the internal space.
  • an exhaust hole for discharging a gas, reaction by-products, etc. in the internal space can be formed in the chamber (10).
  • the disclosed invention includes content related to controlling the position where an ECR region is generated within a chamber (10) by using a magnetic field generation module (100) in an inductively coupled plasma generator (ICP).
  • ICP inductively coupled plasma generator
  • the plasma generating device (1) can control the position where the ECR region is generated along the axial direction. Details related to this will be described later.
  • the chamber (10) can be defined as a main body that forms a space in which a workpiece requiring plasma processing, such as a substrate (40), is provided and a space in which plasma is generated.
  • a plurality of antennas (30) for generating plasma may be installed at the upper part of the chamber (10), and the plurality of antennas (30) may be connected to an impedance matching unit (40).
  • the impedance matching unit (40) may be connected to an RF power source (20) that supplies power to the plasma generating device (1) and the chamber (10), respectively.
  • the antenna (30) is placed on one side of the chamber (10), and an RF power source (20) is connected so as to generate an induced electric field and a magnetic field, and the generated induced electric field and magnetic field can be applied to the chamber (10).
  • a pumping system (70) for pumping a source gas or the like that serves as a plasma generation source can be formed at the bottom of the chamber (10).
  • the plasma state measurement unit (60) can measure various variables of plasma generated inside the chamber (10). Variables as used herein mean various chemical and physical characteristics related to plasma.
  • variables refer to the density of plasma inside the chamber (10), the density of ions and electrons, the temperature of electrons, the energy probability distribution of electrons, etc.
  • the plasma state measuring unit (60) can measure these variables.
  • the plasma state measuring unit (60) illustrated in Fig. 4 is illustrated as penetrating one wall surface of the plasma generating device (1), but the shape of the plasma state measuring unit (60) is not limited thereto and may be configured as a device capable of wireless variable measurement.
  • the magnetic field generating module (100) may include a coil that is placed outside the chamber (10) and to which a current is applied. More specifically, an external magnetic field generated by a current flowing in the coil of the magnetic field generating module (100) may be applied to the chamber (10).
  • control unit (C) can control various components of the plasma generation device (1). Specifically, the control unit (C) can control the RF power source (20) that applies voltage to the plasma generation device (1), thereby controlling the size and phase of the voltage applied to the plasma generation device (1).
  • control unit (C) can generate an ECR region within the chamber (10) by applying current to the coil of the magnetic field generation module (100).
  • control unit (C) can control the amount or density of plasma generated by the plasma generating device (1) by adjusting the size of the impedance of the impedance matching unit (40).
  • control unit (C) may be implemented as a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or a device capable of executing and responding to instructions.
  • ALU arithmetic logic unit
  • FPA field programmable array
  • PLU programmable logic unit
  • microprocessor or a device capable of executing and responding to instructions.
  • the size of the current applied to the coil of the magnetic field generation module (100) can be controlled by the control unit (C). Specifically, the control unit (C) can apply current to the coil to generate an ECR region within the chamber (10) and control the location where the ECR region is generated.
  • control unit (C) can control the size of the current applied to the coil so that the location where the ECR region is generated varies along the axial direction of the chamber (10).
  • the external magnetic field generated by the magnetic field generation module (100) may have a gradient vector.
  • control unit (C) can control the current applied to the coil so that the intensity of the external magnetic field generated by the magnetic field generating module (100) satisfies the ECR condition.
  • the intensity of the external magnetic field generated by the magnetic field generating module (100) can be formed differently depending on the location within the chamber (10). For example, the intensity of the external magnetic field generated by the magnetic field generating module (100) can become stronger as it goes toward the upper part of the chamber (10).
  • the external magnetic field generated by the magnetic field generating module (100) has a variable size along the axial direction of the chamber (10), and the rotational frequency of electrons rotating by the Lorenz force in a specific region of the chamber (10) becomes the same as the frequency of the magnetic field, so that resonance can occur. Accordingly, an ECR region having a magnetic field of a specific range can be generated at a specific location inside the chamber (10).
  • the plasma generating device (1) can control the size of an external magnetic field generated by the magnetic field generating module (100) by controlling the size of the current applied to the coil of the magnetic field generating module (100) by the control unit, and can adjust the position of the ECR region where resonance of the plasma inside the chamber (10) occurs.
  • control unit (C) can adjust the position where the ECR region is generated based on the position of the substrate (40). Accordingly, the plasma generating device (1) according to one embodiment of the disclosed invention can generate plasma with a high radical density in an area adjacent to the substrate (40) by adjusting the position where the ECR region is generated according to various situations, thereby providing a technical effect of obtaining a more improved plasma process result.
  • FIG. 6 is a flowchart of a plasma generation method capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention.
  • the plasma generation method according to the disclosed invention may include a plasma generation step (S110) of generating an induced electric field and a magnetic field using an RF power source (20).
  • the plasma generation step (S110) may include a step of generating an induced electric field and a magnetic field by an RF power source (20) on one side of a chamber (10) forming a space where plasma is generated and applying the generated electric field and magnetic field to the chamber (10).
  • the plasma generation method according to the disclosed invention may include a step (S120) of generating an external magnetic field by applying a current to a coil of a magnetic field generation module (100). This may be referred to as a plasma resonance step.
  • the plasma resonance step may include a step of applying an external magnetic field generated by a coil of a magnetic field generation module (100) to a chamber (10).
  • the plasma generation method according to the disclosed invention may include a step (S130) of controlling the size of the current applied to the coil of the magnetic field generation module (100). More specifically, the disclosed invention can control the size of the current applied to the coil of the magnetic field generation module (100) by the control unit (C) of the plasma generation device (1).
  • the plasma generation method according to the disclosed invention may include a step (S140) in which an external magnetic field is adjusted based on the size of the current.
  • the disclosed invention can adjust the strength of an external magnetic field of a magnetic field generation module (100) based on the size of the current applied to the coil by the control unit of the plasma generation device (1).
  • the plasma generation method according to the disclosed invention may include a step (S150) of controlling a position where an ECR region is generated within a chamber (10). Since the ECR region can be formed in a magnetic field having a specific strength, a position satisfying an ECR condition may vary within the chamber (10) depending on the strength of an external magnetic field generated by a magnetic field generation module (100).
  • the step of controlling the size of the current applied to the coil (S130), the step of controlling the strength of the external magnetic field based thereon (S140), and the step of controlling the position where the ECR region is generated (S150) can be performed continuously and can be collectively called the ECR region controlling step.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a plasma generating device capable of adjusting the position of an ECR region according to another embodiment of the disclosed invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional diagram of the plasma generating device capable of adjusting the position of an ECR region illustrated in FIG. 7.
  • a plasma generating device (1a) may include a chamber (10a), which is a main body forming a space where plasma is generated, an RF power source (20a), a plurality of antennas (30a) arranged on one side of the chamber (10a) to generate plasma, an impedance matching unit (40a) connected to the antenna (30a) to match the impedance of the antenna (30a), a substrate (50a) on which a plasma process is performed, a plasma state measuring unit (60a) capable of measuring various variables of plasma within the chamber (10a), a pumping system (70a) configured to pump a source gas or the like that serves as a source of plasma generation, and a first magnetic field generating module (110a) and a second magnetic field generating module (120a) that generate an external magnetic field and apply the same to the chamber (10a).
  • a plasma generating device (1a) according to another embodiment of the disclosed invention may, unlike the plasma generating device (1) according to one embodiment of the disclosed invention, include two magnetic field generating modules respectively disposed at the upper and lower portions of the chamber (10a).
  • the plasma generating device (1a) can process a substrate (50a) placed inside a chamber (10a) using plasma.
  • the plasma generating device (1a) can perform an etching process, a deposition process, an etching process, an ion implantation process, etc. on the substrate (50a) using plasma.
  • a device that generates plasma using a plurality of antennas (30a) can be defined as an inductively coupled plasma (ICP) generating device. That is, the plasma generating device (1a) according to the disclosed invention can be implemented as an inductively coupled plasma (ICP) using radio frequency (RF).
  • ICP inductively coupled plasma
  • RF radio frequency
  • the chamber (10a) can provide a space where a substrate (50a) is positioned and a process is performed.
  • the chamber (10a) can be provided with a conductive material such as aluminum, stainless steel, etc.
  • the chamber (10a) can be provided in a grounded state.
  • the chamber (10a) can include a hole for supplying a gas to be used for the process treatment of the substrate (50a) to the internal space.
  • an exhaust hole for discharging a gas, reaction by-products, etc. in the internal space can be formed in the chamber (10a).
  • the disclosed invention includes content related to controlling the position where an ECR region is generated within a chamber (10a) by using a magnetic field generation module in an inductively coupled plasma generator (ICP).
  • ICP inductively coupled plasma generator
  • the plasma generating device (1a) can control the position where the ECR region is generated along the axial direction. Details related to this will be described later.
  • the chamber (10a) can be defined as a main body that forms a space in which a workpiece requiring plasma processing, such as a substrate (50a), is provided and a space in which plasma is generated.
  • a plurality of antennas (30a) for generating plasma may be installed at the upper portion of the chamber (10a), and the plurality of antennas (30a) may be connected to an impedance matching unit (40a).
  • the impedance matching unit (40a) may be connected to an RF power source (20A) that supplies power to the plasma generating device (1a) and the chamber (10a), respectively.
  • the antenna (30a) is placed on one side of the chamber (10a), and an RF power source is connected so that an induced electric field and a magnetic field can be generated, and the generated induced electric field and magnetic field can be applied to the chamber (10a).
  • a pumping system (70a) that pumps a source gas or the like that serves as a plasma generation source can be formed at the bottom of the chamber (10a).
  • the plasma state measurement unit (60a) can measure various variables of plasma generated inside the chamber (10a). Variables as used herein mean various chemical and physical characteristics related to plasma.
  • variables refer to the density of plasma inside the chamber (10a), the density of ions and electrons, the temperature of electrons, the energy probability distribution of electrons, etc.
  • the plasma state measuring unit (60a) can measure these variables.
  • the plasma state measuring unit (60a) illustrated in Fig. 4 is illustrated as penetrating one wall surface of the plasma generating device (1a), but the shape of the plasma state measuring unit (60a) is not limited thereto and may be configured as a device capable of wireless variable measurement.
  • a first magnetic field generating module (110a) may be disposed outside the chamber (10a) and may include a first coil to which a current is applied.
  • a second magnetic field generating module (120a) may be disposed outside the chamber (10a) and may include a second coil to which a current is applied.
  • the first magnetic field generating module (110a) can be placed at the upper part of the chamber (10a), and the second magnetic field generating module (120a) can be placed at the lower part of the chamber (10a).
  • an external magnetic field generated by current flowing through the first coil and the second coil of the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a) can be applied to the chamber (10a), respectively.
  • the control unit (C) controls the RF power source (20a) that applies voltage to the plasma generating device (1a), thereby controlling the size and phase of the voltage applied to the plasma generating device (1a).
  • the plasma generating device (1a) can control the position where the ECR region is generated within the chamber (10a) depending on the distance between the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a).
  • control unit (C) can generate an ECR region within the chamber (10a) by applying current to the first coil of the first magnetic field generating module (110a) and the second coil of the second magnetic field generating module (120a).
  • the size of the current applied to the coil of the magnetic field generating module can be controlled by the control unit (C). Specifically, the control unit (C) can control the size and phase of the current applied to the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a), respectively.
  • control unit (C) can generate an ECR region within the chamber (10a) by applying different currents to the first coil and the second coil, and can control the position at which the ECR region is generated. More specifically, the control unit (C) can control the size of the current applied to the first magnetic field generating module (110a) and the size of the current applied to the second magnetic field generating module (120a) differently.
  • control unit (C) can control the position where the ECR region is generated by controlling the size of the current applied to the first coil and the second coil so that the current applied to the first coil of the first magnetic field generating module (110a) is kept constant and the current applied to the second coil of the second magnetic field generating module (120a) is varied.
  • the size of the current applied to the first coil can always be formed to be larger than the size of the current applied to the second coil.
  • the current size control method by the control unit (C) is not limited to this, and conversely, the current applied to the second coil of the second magnetic field generating module (120a) is maintained constant, and the current applied to the first coil of the first magnetic field generating module (110a) is varied, thereby controlling the size of the current applied to the first coil and the second coil, thereby controlling the position where the ECR region is generated.
  • control unit (C) can control the size of the current applied to the coil so that the location where the ECR region is generated can vary along the axial direction of the chamber (10a), and the external magnetic field generated by the magnetic field generation module can have a gradient vector.
  • control unit (C) can control the current applied to the first coil and the second coil so that the strength of the summed external magnetic field generated by the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a) satisfies the ECR condition.
  • the strength of the summed external magnetic field generated by the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a) can be formed differently depending on the location within the chamber (10a). For example, the strength of the summed external magnetic field generated by the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a) can become stronger as it goes toward the upper part of the chamber (10a).
  • the combined external magnetic field generated by the plurality of magnetic field generating modules varies in size along the axial direction of the chamber (10a), and the rotational frequency of the electrons rotating by the Lorenz force in a specific region of the chamber (10a) becomes the same as the frequency of the magnetic field, so that resonance can occur. Accordingly, an ECR region having a magnetic field in a specific range can be generated at a specific location inside the chamber (10a).
  • the plasma generating device (1a) can control the size of the combined external magnetic field generated by the plurality of magnetic field generating modules by controlling the size of the current applied to the first coil and the second coil of the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a) by the control unit (C), and can adjust the position of the ECR region where the resonance of the plasma inside the chamber (10a) occurs.
  • the plasma generating device (1a) according to another embodiment of the disclosed invention has an advantage of enabling more detailed magnetic field control than the plasma generating device (1) according to one embodiment of the disclosed invention by controlling the intensity of the magnetic field using the plurality of magnetic field generating modules.
  • FIG. 9 is an experimental result showing that the location where an ECR region is generated changes by controlling the current flowing in the coil of a magnetic field generating module according to one embodiment of a plasma generating device and method according to the disclosed invention.
  • the magnitude of the current flowing in the first coil of the first magnetic field generating module (110a) is controlled to be constant, and the magnitude of the current flowing in the second coil of the second magnetic field generating module (120a) is controlled to 0.6 A, 0.8 A, 1.0 A, 1.2 A, and 1.4 A, respectively, so that it can be confirmed that the strength of the magnetic field changes from the substrate to the upper part of the chamber.
  • the magnitude of the current flowing in the first coil is 7.6 A.
  • a magnetic field strength satisfying the ECR condition can be formed at a height of approximately 65 mm from the substrate.
  • an ECR region can be generated at a height of 65 mm from the substrate.
  • a magnetic field strength satisfying the ECR condition can be formed at a height of 25 mm from the substrate.
  • an ECR region can be generated at a height of 25 mm from the substrate.
  • the plasma generating device can adjust the position so that an ECR region is generated at a specific position inside the chamber by controlling the size of the current flowing in the coil of the magnetic field generating module.
  • FIG. 10 is an experimental result showing that the electron temperature changes according to the location inside the chamber by controlling the current flowing in the coil of the magnetic field generating module according to one embodiment of the plasma generating device and method of the disclosed invention.
  • the electron temperature changes based on the size of the current applied to the second coil according to each distance in the axial direction from the substrate under the same conditions as the experiment of Fig. 10.
  • the electron temperature is a measure of the activity of the plasma and is an indicator related to the generation of the ECR region.
  • the electron temperature can be measured to be maximum when the size of the current applied to the second coil is 1.4 A.
  • the size of the current applied to the first coil is set to 7.6 A and the size of the current applied to the second coil is set to 1.4 A, it can be interpreted that the ECR region is generated at a height of 5 mm in the axial direction from the substrate.
  • FIG. 11 is a distribution diagram showing the density of plasma ions according to the position inside the chamber when there is no magnetic field generating module of the plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention.
  • FIG. 12 is a distribution diagram showing the density of plasma ions according to the position inside the chamber when there is a magnetic field generating module of the plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention.
  • plasma ions are formed with a uniform density inside the chamber, but it can be confirmed that the plasma with the highest density is very small and distributed in one area of the chamber.
  • a high-density plasma can be formed in a specific area inside a chamber through a plasma generating device and method according to an embodiment of the disclosed invention.
  • FIG. 13 is a photograph comparing the amount of light emitted by plasma depending on the presence or absence of a magnetic field generating module of a plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention.
  • the electron temperature and density may increase in a specific region, thereby increasing the amount of light. That is, it can be confirmed through Fig. 14 that the intensity of light of plasma generated by the plasma generating device according to the disclosed invention is increased, thereby generating a higher density and higher activity plasma than before.
  • the plasma generating device can achieve ECR conditions even with a magnetic field strength of about several tens of Gauss by using RF power, so there is a technical effect that can minimize the volume of the magnetic field generating module and achieve the purpose of power reduction accordingly.
  • a plasma generation device and method capable of controlling the position of an ECR region has an advantage in that the position at which an ECR region is generated can be controlled by controlling the intensity of a magnetic field generated by a magnetic field generating module so as to have the same frequency as the driving frequency of an RF power source.
  • the plasma generation device and method capable of controlling the position of an ECR region can improve plasma density and radical density in a specific region by controlling the position where the ECR region is generated, so there is an advantage in that the plasma process can be precisely controlled.
  • the volume of the magnetic field generation module can be formed compactly and power consumption can be reduced by using RF power as a driving source for generating ECR plasma.
  • the devices described above may be implemented using hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components.
  • the devices and components described in the embodiments may be implemented using one or more general-purpose computers or special-purpose computers, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing instructions and responding.
  • ALU arithmetic logic unit
  • FPA field programmable array
  • PLU programmable logic unit
  • the processing device can execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the OS.
  • OS operating system
  • the processing device can access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • the processing device is sometimes described as being used alone, but those skilled in the art will recognize that the processing device can include multiple processing elements and/or multiple types of processing elements.
  • the processing device can include multiple processors, or a processor and a controller. Additionally, other processing configurations, such as parallel processors, are also possible.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which may configure a processing device to perform a desired operation or may independently or collectively command the processing device.
  • the software and/or data may be embodied in any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium, or device for interpretation by the processing device or for providing instructions or data to the processing device.
  • the software may be distributed over network-connected computer systems and stored or executed in a distributed manner.
  • the software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program commands that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium.
  • the computer-readable medium may include program commands, data files, data structures, etc., alone or in combination.
  • the program commands recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiment or may be those known to and available to those skilled in the art of computer software.
  • Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, and hardware devices specially configured to store and execute program commands such as ROMs, RAMs, and flash memories.
  • Examples of the program commands include not only machine language codes generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc.

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Abstract

A plasma generation device according to one embodiment of the disclosed invention comprises: a chamber having a space in which plasma is generated; an antenna, which is arranged at one side of the chamber, is connected to an RF power source to generate induced electric and magnetic fields, and applies the generated induced electric and magnetic fields to the chamber; a coil arranged outside the chamber; a magnetic generation module for applying, to the chamber, the external magnetic field generated by the current flowing in the coil; and a control unit, which applies the current to the coil so as to generate the ECR region inside the chamber.

Description

ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치 및 방법Plasma generation device and method capable of controlling the position of the ECR region

본 발명은 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절할 수 있는 플라즈마 발생 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 외부 자기장을 생성하는 자기장 생성 모듈을 이용하여 챔버 내부의 ECR 영역의 위치를 조절하는 기술에 관한 발명이다.The present invention relates to a plasma generating device and method capable of controlling the position at which an ECR region is generated, and more specifically, to a technology for controlling the position of an ECR region inside a chamber by using a magnetic field generating module that generates an external magnetic field.

플라즈마란 이온화된 기체로, 양이온, 음이온, 전자, 여기된 원자, 분자 및 화학적으로 매우 활성이 강한 라디칼(radical) 등으로 구성되며, 전기적 및 열적으로 보통 기체와는 매우 다른 성질을 갖기 때문에 물질의 제4상태라고도 칭한다. 이러한 플라즈마는 이온화된 기체를 포함하고 있어, 전기장 또는 자기장을 이용해 가속시키거나, 화학 반응을 일으켜 웨이퍼 혹은 기판을 세정하거나, 식각하거나 혹은 증착하는 등 반도체의 제조공정에 매우 유용하게 활용되고 있다.Plasma is an ionized gas composed of positive ions, negative ions, electrons, excited atoms, molecules, and chemically highly active radicals. It has electrical and thermal properties that are very different from those of ordinary gases, so it is also called the fourth state of matter. Since this plasma contains ionized gas, it is very useful in the semiconductor manufacturing process, such as accelerating it using electric or magnetic fields, or causing a chemical reaction to clean, etch, or deposit wafers or substrates.

최근 반도체 제조공정에서는 고밀도 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치를 사용하고 있다. 이는 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 미세 가공의 요구 증가에 따른 것이다. Recently, plasma generators that generate high-density plasma are being used in semiconductor manufacturing processes. This is due to the increasing demand for micro-processing as the integration of semiconductor devices increases.

유도결합형(ICP) 플라즈마 발생장치는 고밀도 플라즈마를 발생시키는 장치로서, 플라즈마가 발생하는 챔버 내로 처리가스를 도입하고, 챔버 상부에 형성된 유전체 윈도우 근방에 배치되는 고주파 안테나를 통해 고주파 전력을 인가함으로써, 유전체 윈도우를 매개로 하여 챔버 내 유도 전기장을 형성할 수 있다. An inductively coupled plasma (ICP) generator is a device that generates high-density plasma. It introduces a processing gas into a chamber where plasma is generated, and applies high-frequency power through a high-frequency antenna positioned near a dielectric window formed at the top of the chamber, thereby forming an induced electric field within the chamber via the dielectric window.

이에 따라 형성된 유도 전기장은 처리 가스를 이온화하여 안테나와 유도성으로 결합된 플라즈마를 발생시킨다. 이 플라즈마는 하부 전극에 탑재된 반도체 웨이퍼 혹은 기판 등의 대상들을 세정하거나, 식각하거나 혹은 증착한다.The resulting induced electric field ionizes the process gas to generate plasma that is inductively coupled to the antenna. This plasma cleans, etches, or deposits objects such as semiconductor wafers or substrates mounted on the lower electrode.

근래의 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판의 대형화 등과 같은 여러 요인으로 인해 고밀도의 플라즈마를 발생시키는 기술이 요구되고 있는 실정이다.In recent semiconductor manufacturing industries, technology for generating high-density plasma is in demand due to various factors such as the miniaturization of semiconductor devices and the enlargement of silicon wafer substrates for manufacturing semiconductor circuits.

이에 따라, 최근 전자 사이클로트론 공진(Electron Cyclotron Resonance, ECR) 효과를 이용하여 전자를 가속시켜 플라즈마의 밀도를 향상시키는 방법이 대두되고 있다.Accordingly, a method of improving plasma density by accelerating electrons using the electron cyclotron resonance (ECR) effect has recently emerged.

그러나 기존의 마이크로파 ECR 발생 장치의 경우 외부 DC 자기장을 이용하여 플라즈마를 공진 상태로 만들기 위해서는, 높은 가우스의 자기장이 필요하게 되고, 이에 따라 자기장 발생기의 크기가 거대해지는 문제점이 존재한다.However, in the case of existing microwave ECR generators, a high Gaussian magnetic field is required to make the plasma into a resonant state using an external DC magnetic field, and thus there is a problem in that the size of the magnetic field generator becomes large.

또한, 기존의 유도결합형(ICP) 플라즈마 발생장치의 경우, 챔버 내에 형성되는 자기장이 균일한 크기로 생성됨에 따라, 특정 영역에서만 ECR이 발생될 수 없기에 여러 상황에 맞추어 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절하기 어렵다는 문제점이 존재한다.In addition, in the case of conventional inductively coupled plasma (ICP) generation devices, since the magnetic field formed within the chamber is generated with a uniform size, there is a problem in that it is difficult to control the location where the ECR region is generated according to various situations because ECR cannot be generated only in a specific region.

따라서, 일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치 및 방법은 상기 설명한 문제점을 해결하기 위해 고안된 발명으로서, RF 전원과 자기장 생성 모듈을 이용하여 챔버 내부 ECR 영역을 조절하는 데 그 목적이 있다.Therefore, a plasma generating device and method capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment is an invention designed to solve the above-described problem, and its purpose is to control the ECR region inside a chamber using an RF power source and a magnetic field generating module.

보다 구체적으로, ECR 영역을 국부적으로 조절함으로써 챔버 내부 특정 영역의 플라즈마 밀도 및 라디칼 밀도를 향상시켜 이에 따른 반도체 공정 과정을 효과적으로 제어 하는 것을 목적으로 한다.More specifically, the purpose is to effectively control the semiconductor process by locally controlling the ECR region to improve the plasma density and radical density of a specific region inside the chamber.

개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 플라즈마가 발생되는 공간을 형성하는 챔버, 상기 챔버의 일 측에 배치되고, RF 전원이 연결되어 유도 전기장 및 자기장을 생성하고, 생성된 유도 전기장 및 자기장을 상기 챔버로 인가하는 안테나, 상기 챔버의 외부에 배치되는 코일을 포함하고, 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 생성되는 외부 자기장을 상기 챔버로 인가하는 자기장 생성 모듈 및 상기 코일에 전류를 인가하여 상기 챔버 내에 ECR 영역을 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.A plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention may include a chamber forming a space where plasma is generated, an antenna disposed on one side of the chamber and connected to an RF power source to generate an induced electric field and a magnetic field and apply the generated induced electric field and magnetic field to the chamber, a magnetic field generating module including a coil disposed outside the chamber and applying an external magnetic field generated by a current flowing in the coil to the chamber, and a control unit applying a current to the coil to generate an ECR region within the chamber.

상기 제어부는 상기 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어하여 상기 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절할 수 있다.The above control unit can control the position where the ECR region is generated by controlling the size of the current applied to the coil.

상기 제어부는 상기 ECR 영역이 생성되는 위치가 상기 챔버의 축 방향을 따라 가변 되도록 상기 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어할 수 있다.The above control unit can control the size of the current applied to the coil so that the position at which the ECR region is generated varies along the axial direction of the chamber.

상기 자기장 생성 모듈에 의해 생성되는 상기 외부 자기장은 그래디언트 벡터를 가질 수 있다.The external magnetic field generated by the magnetic field generating module may have a gradient vector.

상기 자기장 생성 모듈은 상기 챔버의 상부에 배치되는 제1 자기장 생성 모듈 및 상기 챔버의 하부에 배치되는 제2 자기장 생성 모듈을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 자기장 생성 모듈 및 상기 제2 자기장 생성 모듈에 인가되는 전류의 크기 및 위상을 각각 제어할 수 있다.The above magnetic field generating module includes a first magnetic field generating module disposed at an upper portion of the chamber and a second magnetic field generating module disposed at a lower portion of the chamber, and the control unit can control the size and phase of current applied to the first magnetic field generating module and the second magnetic field generating module, respectively.

상기 제어부는 상기 제1 자기장 생성 모듈에 인가하는 전류의 크기와 상기 제2 자기장 생성 모듈에 인가하는 전류의 크기를 다르게 제어할 수 있다.The above control unit can control differently the size of the current applied to the first magnetic field generating module and the size of the current applied to the second magnetic field generating module.

상기 제어부는, 상기 제1 자기장 생성 모듈의 제1코일에 인가되는 전류는 일정하며, 상기 제2 자기장 생성 모듈의 제2코일에 인가되는 전류는 개변되도록 상기 제1코일과 상기 제2코일에 인가되는 전류의 크기를 제어함으로써 상기 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절할 수 있다.The above control unit can control the position where the ECR region is generated by controlling the magnitude of the current applied to the first coil and the second coil so that the current applied to the first coil of the first magnetic field generating module is constant and the current applied to the second coil of the second magnetic field generating module is changed.

상기 플라즈마 발생 장치는 상기 챔버의 내부에 배치되는 기판을 더 포함하고 상기 제어부는, 상기 기판의 위치에 기초하여 상기 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절할 수 있다.The above plasma generating device further includes a substrate placed inside the chamber, and the control unit can control a position at which the ECR region is generated based on a position of the substrate.

개시된 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 플라즈마가 발생되는 공간을 형성하는 챔버, 상기 챔버의 일 측에 배치되고, RF 전원이 연결되어 유도 전기장 및 자기장을 생성하고, 생성된 유도 전기장 및 자기장을 상기 챔버로 인가하는 안테나, 상기 챔버의 외부에 배치되는 코일을 포함하고, 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 생성되는 외부 자기장을 상기 챔버로 인가하도록 상기 챔버의 측방에 배치되는 자기장 생성 모듈 및 상기 코일에 전류를 인가하여 상기 챔버 내에 ECR 영역을 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.A plasma generating device according to another embodiment of the disclosed invention may include a chamber forming a space where plasma is generated, an antenna disposed on one side of the chamber and connected to an RF power source to generate an induced electric field and a magnetic field and apply the generated induced electric field and magnetic field to the chamber, a magnetic field generating module disposed on the side of the chamber including a coil disposed outside the chamber and applying an external magnetic field generated by a current flowing in the coil to the chamber, and a control unit applying a current to the coil to generate an ECR region within the chamber.

상기 제어부는, 상기 ECR 영역이 생성되는 위치가 상기 챔버의 수평 방향을 따라 가변 되도록 상기 코일에 인가되는 전류의 크기를 조절할 수 있다.The above control unit can adjust the size of the current applied to the coil so that the position at which the ECR region is generated varies along the horizontal direction of the chamber.

상기 자기장 생성 모듈은 상기 챔버의 일 측방에 배치되는 제1 자기장 생성 모듈 및 상기 제1 자기장 생성 모듈과 마주보도록 상기 챔버의 타 측방에 배치되는 제2 자기장 생성 모듈을 포함할 수 있다.The above magnetic field generating module may include a first magnetic field generating module disposed on one side of the chamber and a second magnetic field generating module disposed on the other side of the chamber so as to face the first magnetic field generating module.

개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 방법은, 플라즈마가 발생되는 공간을 형성하는 챔버의 일 측에서 RF 전원을 이용하여 유도 전기장 및 자기장을 생성하여 상기 챔버로 인가하는 플라즈마 생성 단계, 상기 챔버의 외부에 배치되며 코일을 포함하는 자기장 생성 모듈을 이용하여 외부 자기장을 생성하고, 생성된 외부 자기장을 상기 챔버로 인가하는 플라즈마 공진 단계 및 제어부에 의해 상기 자기장 생성 모듈의 상기 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어함으로써 상기 챔버 내의 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절하는 ECR 영역 조절 단계를 포함할 수 있다.A plasma generation method according to one embodiment of the disclosed invention may include a plasma generation step of generating an induced electric field and a magnetic field using RF power at one side of a chamber forming a space where plasma is generated and applying the induced electric field and magnetic field to the chamber, a plasma resonance step of generating an external magnetic field using a magnetic field generation module disposed outside the chamber and including a coil and applying the generated external magnetic field to the chamber, and an ECR region control step of controlling a size of a current applied to the coil of the magnetic field generation module by a control unit to control a position where an ECR region is generated within the chamber.

상기 ECR 영역 조절 단계는, 상기 ECR 영역이 생성되는 위치가 상기 챔버의 축 방향을 따라 가변 되도록 상기 제어부가 상기 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어하는 것을 포함할 수 있다.The above ECR region control step may include controlling the size of the current applied to the coil by the control unit so that the position at which the ECR region is generated varies along the axial direction of the chamber.

상기 ECR 영역 조절 단계는, 상기 챔버의 상부에 배치된 제1 자기장 생성 모듈의 제1 코일에 인가되는 전류의 크기는 일정하고, 상기 챔버의 하부에 배치된 제2 자기장 생성 모듈의 코일에 인가되는 전류의 크기는 가변되도록 상기 제어부가 상기 제1코일과 상기 제2코일에 인가되는 전류의 크기를 제어하는 것을 포함할 수 있다.The above ECR region control step may include the control unit controlling the magnitude of the current applied to the first coil and the second coil so that the magnitude of the current applied to the first coil of the first magnetic field generating module disposed at the upper portion of the chamber is constant, and the magnitude of the current applied to the coil of the second magnetic field generating module disposed at the lower portion of the chamber is variable.

상기 ECR 영역 조절 단계는, 상기 제1 코일에 인가되는 전류의 크기와 상기 제2 코일에 인가되는 전류의 크기가 다르도록 상기 제어부가 상기 제1코일과 상기 제2코일에 인가되는 전류의 크기를 제어하는 것을 포함할 수 있다.The above ECR region control step may include the control unit controlling the magnitude of the current applied to the first coil and the second coil so that the magnitude of the current applied to the first coil and the magnitude of the current applied to the second coil are different.

일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치 및 방법은 RF 전원의 구동 주파수와 같은 주파수를 가지도록 자기장 생성 모듈이 생성하는 자기장의 세기를 조절함으로써 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절할 수 있는 장점이 존재한다.A plasma generation device and method capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment has an advantage in that the position at which an ECR region is generated can be controlled by controlling the intensity of a magnetic field generated by a magnetic field generating module so as to have the same frequency as the driving frequency of an RF power source.

또한, 일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치 및 방법은 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절하여 특정 영역에서의 플라즈마 밀도 및 라디컬 밀도를 향상시킬 수 있어, 플라즈마 공정을 세밀하게 제어할 수 있는 장점이 존재한다.In addition, the plasma generation device and method capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment can improve plasma density and radical density in a specific region by controlling the position where the ECR region is generated, so there is an advantage in that the plasma process can be precisely controlled.

또한, ECR 플라즈마를 발생시키기 위한 구동원으로 RF 전원을 사용하여 자기장 생성 모듈의 부피를 컴팩트하게 형성하고 전력 소모를 줄일 수 있는 장점이 존재한다.In addition, there is an advantage in that the volume of the magnetic field generation module can be compactly formed and power consumption can be reduced by using RF power as a driving source for generating ECR plasma.

도 1은 종래 기술에 따른 ECR 조건에서 전자의 회전 운동을 도시한 도면이다.Figure 1 is a drawing illustrating the rotational motion of electrons under ECR conditions according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 ECR 조건에서 전자가 전기장에 의해 에너지를 얻는 원리를 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram illustrating the principle of electrons obtaining energy by an electric field under ECR conditions according to conventional technology.

도 3은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a plasma generating device capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention.

도 4는 도 3에 도시된 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치의 단면도이다.Fig. 4 is a cross-sectional view of a plasma generating device capable of controlling the position of the ECR region illustrated in Fig. 3.

도 5는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치의 일부 구성 요소를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a drawing illustrating some components of a plasma generating device capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention.

도 6은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 방법의 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart of a plasma generation method capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention.

도 7은 개시된 발명의 다른 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a plasma generating device capable of controlling the position of an ECR region according to another embodiment of the disclosed invention.

도 8은 도 7에 도시된 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치의 단면도이다.Fig. 8 is a cross-sectional view of a plasma generating device capable of controlling the position of the ECR region illustrated in Fig. 7.

도 9는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치 및 방법에 따라 자기장 생성 모듈의 코일에 흐르는 전류를 조절함으로써, ECR 영역이 생성되는 위치가 변하는 것을 나타낸 실험 결과이다.FIG. 9 is an experimental result showing that the location where an ECR region is generated changes by controlling the current flowing in the coil of a magnetic field generating module according to an embodiment of a plasma generating device and method according to the disclosed invention.

도 10은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치 및 방법에 따라 자기장 생성 모듈의 코일에 흐르는 전류를 조절함으로써, 챔버 내부의 위치 별로 전자 온도가 변하는 것을 나타낸 실험 결과이다.FIG. 10 is an experimental result showing that the electron temperature changes according to the location inside the chamber by controlling the current flowing in the coil of the magnetic field generating module according to one embodiment of the disclosed invention, a plasma generating device and method.

도 11은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 자기장 생성 모듈이 없는 경우, 챔버 내부 위치에 따른 플라즈마 이온의 밀도를 도시한 분포도이다.FIG. 11 is a distribution diagram showing the density of plasma ions according to the position inside the chamber when there is no magnetic field generating module of the plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention.

도 12는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 자기장 생성 모듈이 있는 경우, 챔버 내부 위치에 따른 플라즈마 이온의 밀도를 도시한 분포도이다.FIG. 12 is a distribution diagram showing the density of plasma ions according to the position inside the chamber when there is a magnetic field generating module of a plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention.

도 13은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 자기장 생성 모듈의 유무에 따라 발산되는 플라즈마의 광량을 비교하여 촬영한 사진이다.FIG. 13 is a photograph comparing the amount of light emitted by plasma depending on the presence or absence of a magnetic field generating module of a plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.The embodiments described in this specification and the configurations illustrated in the drawings are merely preferred examples of the disclosed invention, and there may be various modified examples that can replace the embodiments and drawings of this specification at the time of filing of the present application.

또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.Additionally, the same reference numbers or symbols presented in each drawing of this specification represent parts or components that perform substantially the same function.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In addition, the terminology used in this specification is used for the purpose of describing embodiments, and is not intended to limit and/or restrict the disclosed invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Additionally, terms including ordinal numbers such as “first,” “second,” etc., used herein may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component could be referred to as the second component, and similarly, the second component could also be referred to as the first component. The term "and/or" includes any combination of a plurality of related listed items or any item among a plurality of related listed items.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 종래 기술에 따른 ECR 조건에서 전자의 회전 운동을 도시한 도면이다. 도 2는 종래 기술에 따른 ECR 조건에서 전자가 전기장에 의해 에너지를 얻는 원리를 도시한 도면이다.Fig. 1 is a diagram illustrating the rotational motion of electrons under ECR conditions according to a prior art. Fig. 2 is a diagram illustrating the principle by which electrons obtain energy by an electric field under ECR conditions according to a prior art.

도 1 및 도 2를 참조하면, 낮은 압력의 가스가 플라즈마 발생 장치의 챔버(10) 안으로 주입되고, 안테나(30)에 전압이 인가되어 유도 가열에 의해 챔버(10) 내부에 플라즈마가 생성될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, a low-pressure gas is injected into a chamber (10) of a plasma generating device, and voltage is applied to an antenna (30) so that plasma can be generated inside the chamber (10) by induction heating.

플라즈마는 이온화된 기체로서, 중성원소, 전자, 이온, 여기된 중성원소, 라디칼, 광자로 이루어질 수 있고 물질의 제4상태라고도 정의될 수 있다. 플라즈마는 전자의 밀도와 이온의 밀도가 거의 같은 상태로 존재하게 되는 준중성의 성질을 가질 수 있다.Plasma is an ionized gas that can be composed of neutral elements, electrons, ions, excited neutral elements, radicals, and photons, and can also be defined as the fourth state of matter. Plasma can have quasi-neutral properties, in which the density of electrons and the density of ions exist in a state in which they are nearly equal.

플라즈마는 전체적으로는 중성이나, 내부에 전자와 이온이 존재함에 따라 전기장에 의해 전하가 이동됨으로써 전도성을 가질 수 있다.Plasma is neutral overall, but it can be conductive as the charge moves due to the presence of electrons and ions inside it, which are caused by an electric field.

이 중, 플라즈마의 전자는 유도 자기장에 의해 로렌츠 힘을 받아 자기력선 주위의 원 운동을 하게 된다. 예를 들어, 챔버(10) 외부에서 자기장이 인가되는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 전자는 회전운동을 할 수 있다.Among these, the electrons of the plasma are subjected to the Lorentz force by the induced magnetic field and perform circular motion around the magnetic field lines. For example, when a magnetic field is applied from outside the chamber (10), the electrons can perform rotational motion as shown in Fig. 1.

도 2에 도시된 바와 같이, 전자가 자기장속에서 원 운동하는 각진동수와 자기장 및 전기장의 각진동수가 일치하게 되면 공명 현상이 발생될 수 있다. 이에 따라, 자기장 및 전기장의 에너지가 전자의 운동에너지로 효율적으로 변환될 수 있다. As shown in Fig. 2, if the angular frequency of the circular motion of electrons in a magnetic field and the angular frequency of the magnetic field and electric field are identical, a resonance phenomenon can occur. Accordingly, the energy of the magnetic field and electric field can be efficiently converted into the kinetic energy of the electrons.

이러한 현상을 전자 싸이클로트론 공명(ECR)이라 하며, 공명이 일어나는 공간을 ECR 영역이라 정의할 수 있다.This phenomenon is called electron cyclotron resonance (ECR), and the space where resonance occurs can be defined as the ECR region.

이러한 ECR 영역에서, 에너지를 얻어 가속된 전자와 충돌한 가스분자는 전리될 수 있으며 높은 밀도의 플라즈마가 생성될 수 있다.In these ECR regions, gas molecules that have gained energy and collide with accelerated electrons can be ionized, and high-density plasma can be generated.

다시 말해, 챔버(10) 내부의 ECR 영역(region)에서는 플라즈마의 공명 가열이 일어나, 높은 전자온도, 고밀도, 높은 라디칼 특성을 가지는 ECR 플라즈마가 생성될 수 있다. In other words, in the ECR region inside the chamber (10), resonant heating of the plasma occurs, and ECR plasma having high electron temperature, high density, and high radical characteristics can be generated.

이하에서는 이러한 ECR 플라즈마가 생성되는 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절 가능한 플라즈마 발생 장치 및 방법에 대하여 자세하게 설명하도록 한다.Below, a plasma generating device and method capable of controlling the location at which the ECR region where such ECR plasma is generated will be described in detail.

도 3은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치의 단면도이다. 도 5는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치의 일부 구성 요소를 도시한 도면이다.FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a plasma generating device capable of adjusting the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention. FIG. 4 is a cross-sectional diagram of the plasma generating device capable of adjusting the position of an ECR region illustrated in FIG. 3. FIG. 5 is a diagram illustrating some components of the plasma generating device capable of adjusting the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(1)는 플라즈마가 발생되는 공간을 형성하는 본체인 챔버(10), RF 전원(20), 플라즈마를 생성하기 위해 챔버(10)의 일 측에 배치되는 복수 개의 안테나(30), 안테나(30)의 임피던스를 매칭하도록 안테나(30)와 연결되는 임피던스 매칭부(40), 플라즈마 공정이 수행되는 기판(40), 챔버(10) 내의 플라즈마의 다양한 변수를 측정할 수 있는 플라즈마 상태 측정부(60), 플라즈마의 발생원이 되는 소스 가스등을 펌핑하도록 구성되는 펌핑 시스템(70) 및 외부 자기장을 생성하여 챔버(10)로 인가하는 자기장 생성 모듈(100)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4, a plasma generating device (1) according to one embodiment of the disclosed invention may include a chamber (10), which is a main body forming a space where plasma is generated, an RF power source (20), a plurality of antennas (30) arranged on one side of the chamber (10) to generate plasma, an impedance matching unit (40) connected to the antenna (30) to match the impedance of the antenna (30), a substrate (40) on which a plasma process is performed, a plasma state measuring unit (60) capable of measuring various variables of plasma within the chamber (10), a pumping system (70) configured to pump a source gas, etc. that is a source of plasma generation, and a magnetic field generating module (100) that generates an external magnetic field and applies the same to the chamber (10).

개시된 발명에 따른 플라즈마 발생 장치(1)는, 플라즈마를 이용하여 챔버(10) 내부에 배치된 기판(40)을 처리할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 발생 장치(1)는 플라즈마를 통해 기판(40)에 식각 공정, 증착 공정, 에칭 공정 및 이온 주입 공정 등을 수행할 수 있다. The plasma generating device (1) according to the disclosed invention can process a substrate (40) placed inside a chamber (10) using plasma. For example, the plasma generating device (1) can perform an etching process, a deposition process, an etching process, an ion implantation process, etc. on the substrate (40) using plasma.

복수 개의 안테나(30)를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 장치는 유도 결합 방식의 플라즈마 발생 장치(Inductively Coupled Plasma, ICP)로 정의될 수 있다. 즉, 개시된 발명에 따른 플라즈마 발생 장치(1)는 무선 주파수(Radio Frezuency, RF)를 사용한 유도 결합형 플라즈마(Inductively Copuled Plasma, ICP)로 구현될 수 있다.A device that generates plasma using a plurality of antennas (30) can be defined as an inductively coupled plasma (ICP) generating device. That is, the plasma generating device (1) according to the disclosed invention can be implemented as an inductively coupled plasma (ICP) using radio frequency (RF).

챔버(10)는 기판(40)이 위치되어 공정이 수행되는 공간을 제공할 수 있다. 챔버(10)는 알루미늄, 스테인리스 등과 같은 도전체 소재로 제공될 수 있다. 챔버(10)는 접지된 상태로 제공될 수 있다. 챔버(10)는 기판(40)의 공정 처리에 사용될 가스를 내부 공간으로 공급하기 위한 홀을 포함할 수 있다. 또한, 챔버(10)에는 내부 공간의 가스, 반응 부산물 등을 배출하기 위한 배출홀이 형성될 수 있다.The chamber (10) can provide a space where a substrate (40) is positioned and a process is performed. The chamber (10) can be provided with a conductive material such as aluminum, stainless steel, etc. The chamber (10) can be provided in a grounded state. The chamber (10) can include a hole for supplying a gas to be used for the process treatment of the substrate (40) to the internal space. In addition, an exhaust hole for discharging a gas, reaction by-products, etc. in the internal space can be formed in the chamber (10).

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 개시된 발명은 유도 결합 플라즈마 발생 장치(ICP)에 있어서 자기장 생성 모듈(100)을 이용하여 챔버(10) 내의 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절하는 것과 관련한 내용을 포함한다. Therefore, as illustrated in FIG. 3, the disclosed invention includes content related to controlling the position where an ECR region is generated within a chamber (10) by using a magnetic field generation module (100) in an inductively coupled plasma generator (ICP).

보다 구체적으로, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(1)는 ECR 영역이 생성되는 위치를 축 방향을 따라 제어할 수 있다. 이와 관련한 내용은 후술한다.More specifically, the plasma generating device (1) according to one embodiment of the disclosed invention can control the position where the ECR region is generated along the axial direction. Details related to this will be described later.

도 4를 참조하면, 챔버(10)는 기판(40) 등 플라즈마 공정처리가 필요한 피처리물이 제공되는 공간 및 플라즈마가 발생되는 공간을 형성하는 본체로 정의될 수 있다.Referring to FIG. 4, the chamber (10) can be defined as a main body that forms a space in which a workpiece requiring plasma processing, such as a substrate (40), is provided and a space in which plasma is generated.

챔버(10)의 상부에는 플라즈마를 생성하기 위한 안테나(30)가 복수 개 설치될 수 있으며, 복수 개의 안테나(30)는 임피던스 매칭부(40)와 연결될 수 있다. 임피던스 매칭부(40)는 플라즈마 발생 장치(1)에 전원을 공급하는 RF 전원(20) 및 챔버(10)와 각각 연결될 수 있다.A plurality of antennas (30) for generating plasma may be installed at the upper part of the chamber (10), and the plurality of antennas (30) may be connected to an impedance matching unit (40). The impedance matching unit (40) may be connected to an RF power source (20) that supplies power to the plasma generating device (1) and the chamber (10), respectively.

다시 말해, 안테나(30)는 챔버(10)의 일 측에 배치되고, RF 전원(20)이 연결되어 유도 전기장 및 자기장을 생성할 수 있으며, 생성된 유도 전기장 및 자기장을 챔버(10)로 인가할 수 있다.In other words, the antenna (30) is placed on one side of the chamber (10), and an RF power source (20) is connected so as to generate an induced electric field and a magnetic field, and the generated induced electric field and magnetic field can be applied to the chamber (10).

챔버(10)의 하부에는 플라즈마의 발생원이 되는 소스 가스 등을 펌핑(pumping)하는 펌핑 시스템(70)이 형성될 수 있다.A pumping system (70) for pumping a source gas or the like that serves as a plasma generation source can be formed at the bottom of the chamber (10).

플라즈마 상태 측정부(60)는 챔버(10) 내부에서 발생되는 플라즈마의 다양한 변수를 측정할 수 있다. 본 명세서에서 의미하는 변수란, 플라즈마와 관련된 다양한 화학적, 물리적 특징을 의미하는 것이다.The plasma state measurement unit (60) can measure various variables of plasma generated inside the chamber (10). Variables as used herein mean various chemical and physical characteristics related to plasma.

예를 들어, 변수는 챔버(10) 내부의 플라즈마의 밀도, 이온 및 전자의 밀도, 전자의 온도, 전자의 에너지 확률 분포 등을 의미하며 플라즈마 상태 측정부(60)는 이러한 변수를 측정할 수 있다. 도 4에 도시된 플라즈마 상태 측정부(60)는 플라즈마 발생 장치(1)의 일 벽면을 관통하는 것으로 도시하였으나, 플라즈마 상태 측정부(60)의 형태는 이에 한정되지 않고 무선 방식의 변수 측정이 가능한 장치로 구성될 수도 있다.For example, variables refer to the density of plasma inside the chamber (10), the density of ions and electrons, the temperature of electrons, the energy probability distribution of electrons, etc., and the plasma state measuring unit (60) can measure these variables. The plasma state measuring unit (60) illustrated in Fig. 4 is illustrated as penetrating one wall surface of the plasma generating device (1), but the shape of the plasma state measuring unit (60) is not limited thereto and may be configured as a device capable of wireless variable measurement.

자기장 생성 모듈(100)은 챔버(10)의 외부에 배치되고 전류가 인가되는 코일을 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 자기장 생성 모듈(100)의 코일에 흐르는 전류에 의해 생성되는 외부 자기장이 챔버(10)로 인가될 수 있다.The magnetic field generating module (100) may include a coil that is placed outside the chamber (10) and to which a current is applied. More specifically, an external magnetic field generated by a current flowing in the coil of the magnetic field generating module (100) may be applied to the chamber (10).

도 3 내지 도 5를 참조하면, 제어부(C)는 플라즈마 발생 장치(1)의 각종 구성 요소를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(C)는 플라즈마 발생 장치(1)에 전압을 인가하는 RF 전원(20)을 제어하여, 플라즈마 발생 장치(1)에 인가되는 전압의 크기 및 위상 등을 제어할 수 있다.Referring to FIGS. 3 to 5, the control unit (C) can control various components of the plasma generation device (1). Specifically, the control unit (C) can control the RF power source (20) that applies voltage to the plasma generation device (1), thereby controlling the size and phase of the voltage applied to the plasma generation device (1).

또한, 제어부(C)는 자기장 생성 모듈(100)의 코일에 전류를 인가하여 챔버(10) 내에 ECR 영역을 생성할 수 있다.Additionally, the control unit (C) can generate an ECR region within the chamber (10) by applying current to the coil of the magnetic field generation module (100).

또한, 제어부(C)는 임피던스 매칭부(40)의 임피던스의 크기를 조절하여 플라즈마 발생 장치(1)가 생성하는 플라즈마의 양이나 밀도를 조절할 수 있다.In addition, the control unit (C) can control the amount or density of plasma generated by the plasma generating device (1) by adjusting the size of the impedance of the impedance matching unit (40).

따라서, 제어부(C)는 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 장치로 구현될 수 있다.Accordingly, the control unit (C) may be implemented as a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or a device capable of executing and responding to instructions.

자기장 생성 모듈(100)의 코일에 인가되는 전류의 크기는 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다. 구체적으로, 제어부(C)는 코일에 전류를 인가하여 챔버(10) 내에 ECR영역을 생성할 수 있고 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절할 수 있다.The size of the current applied to the coil of the magnetic field generation module (100) can be controlled by the control unit (C). Specifically, the control unit (C) can apply current to the coil to generate an ECR region within the chamber (10) and control the location where the ECR region is generated.

도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(C)는 ECR영역이 생성되는 위치가 챔버(10)의 축 방향을 따라 가변되도록 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어할 수 있다.As illustrated in Fig. 4, the control unit (C) can control the size of the current applied to the coil so that the location where the ECR region is generated varies along the axial direction of the chamber (10).

이 때, 자기장 생성 모듈(100)에 의해 생성되는 외부 자기장은 그래디언트 벡터를 가질 수 있다.At this time, the external magnetic field generated by the magnetic field generation module (100) may have a gradient vector.

구체적으로, 제어부(C)는 자기장 생성 모듈(100)이 생성하는 외부자기장의 세기가 ECR조건을 만족하도록 코일에 인가되는 전류를 제어할 수 있다. 자기장 생성 모듈(100)이 생성하는 외부자기장의 세기는 챔버(10) 내부의 위치에 따라 상이하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 자기장 생성 모듈(100)이 생성하는 외부자기장의 세기는 챔버(10)의 상부로 갈수록 강해질 수 있다.Specifically, the control unit (C) can control the current applied to the coil so that the intensity of the external magnetic field generated by the magnetic field generating module (100) satisfies the ECR condition. The intensity of the external magnetic field generated by the magnetic field generating module (100) can be formed differently depending on the location within the chamber (10). For example, the intensity of the external magnetic field generated by the magnetic field generating module (100) can become stronger as it goes toward the upper part of the chamber (10).

따라서, 자기장 생성 모듈(100)이 생성하는 외부자기장은 챔버(10)의 축 방향을 따라 크기가 가변되고, 챔버(10)의 특정 영역에서 로렌츠 힘에 의해 회전하는 전자의 회전 주파수와 자기장의 주파수가 동일한 상태가 되어 공진이 발생할 수 있다. 이에 따라, 특정 범위의 자기장을 가지는 ECR 영역이 챔버(10) 내부의 특정 위치에서 생성될 수 있다.Accordingly, the external magnetic field generated by the magnetic field generating module (100) has a variable size along the axial direction of the chamber (10), and the rotational frequency of electrons rotating by the Lorenz force in a specific region of the chamber (10) becomes the same as the frequency of the magnetic field, so that resonance can occur. Accordingly, an ECR region having a magnetic field of a specific range can be generated at a specific location inside the chamber (10).

즉, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(1)는 제어부에 의해 자기장 생성 모듈(100)의 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어함으로써, 자기장 생성 모듈(100)이 생성하는 외부자기장의 크기를 제어할 수 있고, 챔버(10) 내부 플라즈마의 공진이 일어나는 ECR 영역의 위치를 조절할 수 있다.That is, the plasma generating device (1) according to one embodiment of the disclosed invention can control the size of an external magnetic field generated by the magnetic field generating module (100) by controlling the size of the current applied to the coil of the magnetic field generating module (100) by the control unit, and can adjust the position of the ECR region where resonance of the plasma inside the chamber (10) occurs.

또한, 제어부(C)는 기판(40)의 위치에 기초하여 ECR영역이 생성되는 위치를 조절할 수 있다. 이에 따라, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(1)는 각종 상황에 맞게 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절함으로써, 기판(40)과 인접한 영역에서 높은 라디컬 밀도의 플라즈마를 생성할 수 있어 보다 향상된 플라즈마 공정 결과를 얻을 수 있는 기술적 효과가 존재한다.In addition, the control unit (C) can adjust the position where the ECR region is generated based on the position of the substrate (40). Accordingly, the plasma generating device (1) according to one embodiment of the disclosed invention can generate plasma with a high radical density in an area adjacent to the substrate (40) by adjusting the position where the ECR region is generated according to various situations, thereby providing a technical effect of obtaining a more improved plasma process result.

도 6은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 방법의 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart of a plasma generation method capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention.

이하에서는 도 6을 참조하여, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 6, a plasma generation method capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment of the disclosed invention will be described.

도 6에 도시된 바와 같이, 개시된 발명에 따른 플라즈마 발생 방법은 RF 전원(20)을 이용하여 유도 전기장 및 자기장을 생성하는 플라즈마 생성 단계(S110)를 포함할 수 있다. As illustrated in FIG. 6, the plasma generation method according to the disclosed invention may include a plasma generation step (S110) of generating an induced electric field and a magnetic field using an RF power source (20).

구체적으로, 플라즈마 생성 단계(S110)는 플라즈마가 발생되는 공간을 형성하는 챔버(10)의 일 측에서 RF 전원(20)에 의해 유도 전기장 및 자기장을 생성하여 챔버(10)로 인가하는 단계를 포함할 수 있다.Specifically, the plasma generation step (S110) may include a step of generating an induced electric field and a magnetic field by an RF power source (20) on one side of a chamber (10) forming a space where plasma is generated and applying the generated electric field and magnetic field to the chamber (10).

개시된 발명에 따른 플라즈마 발생 방법은 자기장 생성 모듈(100)의 코일에 전류를 인가하여 외부 자기장을 생성하는 단계(S120)를 포함할 수 있다. 이를 플라즈마 공진 단계라 명명할 수 있다. 구체적으로, 플라즈마 공진 단계는 자기장 생성 모듈(100)의 코일에 의해 생성된 외부자기장을 챔버(10)로 인가하는 단계를 포함할 수 있다.The plasma generation method according to the disclosed invention may include a step (S120) of generating an external magnetic field by applying a current to a coil of a magnetic field generation module (100). This may be referred to as a plasma resonance step. Specifically, the plasma resonance step may include a step of applying an external magnetic field generated by a coil of a magnetic field generation module (100) to a chamber (10).

개시된 발명에 따른 플라즈마 발생 방법은 자기장 생성 모듈(100)의 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어하는 단계(S130)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 개시된 발명은 플라즈마 발생 장치(1)의 제어부(C)에 의해 자기장 생성 모듈(100)의 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어할 수 있다.The plasma generation method according to the disclosed invention may include a step (S130) of controlling the size of the current applied to the coil of the magnetic field generation module (100). More specifically, the disclosed invention can control the size of the current applied to the coil of the magnetic field generation module (100) by the control unit (C) of the plasma generation device (1).

개시된 발명에 따른 플라즈마 발생 방법은 전류의 크기에 기반하여 외부자기장이 조절되는 단계(S140)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 개시된 발명은 플라즈마 발생 장치(1)의 제어부에 의해 코일에 인가되는 전류의 크기에 기반하여 자기장 생성 모듈(100)의 외부자기장의 세기를 조절할 수 있다.The plasma generation method according to the disclosed invention may include a step (S140) in which an external magnetic field is adjusted based on the size of the current. Specifically, the disclosed invention can adjust the strength of an external magnetic field of a magnetic field generation module (100) based on the size of the current applied to the coil by the control unit of the plasma generation device (1).

개시된 발명에 따른 플라즈마 발생 방법은 챔버(10) 내부의 ECR영역이 생성되는 위치를 조절하는 단계(S150)를 포함할 수 있다. ECR영역은 특정 세기를 가지는 자기장에서 형성될 수 있으므로, 자기장 생성 모듈(100)이 생성하는 외부자기장의 세기에 따라 ECR 조건을 만족하는 위치가 챔버(10) 내에서 가변될 수 있다.The plasma generation method according to the disclosed invention may include a step (S150) of controlling a position where an ECR region is generated within a chamber (10). Since the ECR region can be formed in a magnetic field having a specific strength, a position satisfying an ECR condition may vary within the chamber (10) depending on the strength of an external magnetic field generated by a magnetic field generation module (100).

상술한 바와 같이, 코일에 인가되는 전류의 크기 제어 단계(S130), 이에 기반한 외부 자기장의 세기 조절 단계(S140) 및 ECR 영역이 생성되는 위치 조절 단계(S150)는 연속적으로 수행될 수 있으며 전반에 걸쳐 ECR 영역 조절 단계라 명명할 수 있다.As described above, the step of controlling the size of the current applied to the coil (S130), the step of controlling the strength of the external magnetic field based thereon (S140), and the step of controlling the position where the ECR region is generated (S150) can be performed continuously and can be collectively called the ECR region controlling step.

도 7은 개시된 발명의 다른 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치의 단면도이다.FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a plasma generating device capable of adjusting the position of an ECR region according to another embodiment of the disclosed invention. FIG. 8 is a cross-sectional diagram of the plasma generating device capable of adjusting the position of an ECR region illustrated in FIG. 7.

도 7 및 도 8을 참조하면, 개시된 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(1a)는 플라즈마가 발생되는 공간을 형성하는 본체인 챔버(10a), RF 전원(20a), 플라즈마를 생성하기 위해 챔버(10a)의 일 측에 배치되는 복수 개의 안테나(30a), 안테나(30a)의 임피던스를 매칭하도록 안테나(30a)와 연결되는 임피던스 매칭부(40a), 플라즈마 공정이 수행되는 기판(50a), 챔버(10a) 내의 플라즈마의 다양한 변수를 측정할 수 있는 플라즈마 상태 측정부(60a), 플라즈마의 발생원이 되는 소스 가스등을 펌핑하도록 구성되는 펌핑 시스템(70a) 및 외부 자기장을 생성하여 챔버(10a)로 인가하는 제1 자기장 생성 모듈(110a) 및 제2 자기장 생성 모듈(120a)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8, a plasma generating device (1a) according to another embodiment of the disclosed invention may include a chamber (10a), which is a main body forming a space where plasma is generated, an RF power source (20a), a plurality of antennas (30a) arranged on one side of the chamber (10a) to generate plasma, an impedance matching unit (40a) connected to the antenna (30a) to match the impedance of the antenna (30a), a substrate (50a) on which a plasma process is performed, a plasma state measuring unit (60a) capable of measuring various variables of plasma within the chamber (10a), a pumping system (70a) configured to pump a source gas or the like that serves as a source of plasma generation, and a first magnetic field generating module (110a) and a second magnetic field generating module (120a) that generate an external magnetic field and apply the same to the chamber (10a).

개시된 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(1a)는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(1)와 달리, 챔버(10a)의 상부와 하부에 각각 배치되는 두 개의 자기장생성모듈을 포함할 수 있다. A plasma generating device (1a) according to another embodiment of the disclosed invention may, unlike the plasma generating device (1) according to one embodiment of the disclosed invention, include two magnetic field generating modules respectively disposed at the upper and lower portions of the chamber (10a).

개시된 발명에 따른 플라즈마 발생 장치(1a)는, 플라즈마를 이용하여 챔버(10a) 내부에 배치된 기판(50a)을 처리할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 발생 장치(1a)는 플라즈마를 통해 기판(50a)에 식각 공정, 증착 공정, 에칭 공정 및 이온 주입 공정 등을 수행할 수 있다. The plasma generating device (1a) according to the disclosed invention can process a substrate (50a) placed inside a chamber (10a) using plasma. For example, the plasma generating device (1a) can perform an etching process, a deposition process, an etching process, an ion implantation process, etc. on the substrate (50a) using plasma.

복수 개의 안테나(30a)를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 장치는 유도 결합 방식의 플라즈마 발생 장치(Inductively Coupled Plasma, ICP)로 정의될 수 있다. 즉, 개시된 발명에 따른 플라즈마 발생 장치(1a)는 무선 주파수(Radio Frezuency, RF)를 사용한 유도 결합형 플라즈마(Inductively Copuled Plasma, ICP)로 구현될 수 있다.A device that generates plasma using a plurality of antennas (30a) can be defined as an inductively coupled plasma (ICP) generating device. That is, the plasma generating device (1a) according to the disclosed invention can be implemented as an inductively coupled plasma (ICP) using radio frequency (RF).

챔버(10a)는 기판(50a)이 위치되어 공정이 수행되는 공간을 제공할 수 있다. 챔버(10a)는 알루미늄, 스테인리스 등과 같은 도전체 소재로 제공될 수 있다. 챔버(10a)는 접지된 상태로 제공될 수 있다. 챔버(10a)는 기판(50a)의 공정 처리에 사용될 가스를 내부 공간으로 공급하기 위한 홀을 포함할 수 있다. 또한, 챔버(10a)에는 내부 공간의 가스, 반응 부산물 등을 배출하기 위한 배출홀이 형성될 수 있다.The chamber (10a) can provide a space where a substrate (50a) is positioned and a process is performed. The chamber (10a) can be provided with a conductive material such as aluminum, stainless steel, etc. The chamber (10a) can be provided in a grounded state. The chamber (10a) can include a hole for supplying a gas to be used for the process treatment of the substrate (50a) to the internal space. In addition, an exhaust hole for discharging a gas, reaction by-products, etc. in the internal space can be formed in the chamber (10a).

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 개시된 발명은 유도 결합 플라즈마 발생 장치(ICP)에 있어서 자기장생성모듈을 이용하여 챔버(10a) 내의 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절하는 것과 관련한 내용을 포함한다. Therefore, as illustrated in FIG. 7, the disclosed invention includes content related to controlling the position where an ECR region is generated within a chamber (10a) by using a magnetic field generation module in an inductively coupled plasma generator (ICP).

구체적으로, 개시된 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(1a)는 ECR 영역이 생성되는 위치를 축 방향을 따라 제어할 수 있다. 이와 관련한 내용은 후술한다.Specifically, the plasma generating device (1a) according to another embodiment of the disclosed invention can control the position where the ECR region is generated along the axial direction. Details related to this will be described later.

도 8을 참조하면, 챔버(10a)는 기판(50a) 등 플라즈마 공정처리가 필요한 피처리물이 제공되는 공간 및 플라즈마가 발생되는 공간을 형성하는 본체로 정의될 수 있다.Referring to FIG. 8, the chamber (10a) can be defined as a main body that forms a space in which a workpiece requiring plasma processing, such as a substrate (50a), is provided and a space in which plasma is generated.

챔버(10a)의 상부에는 플라즈마를 생성하기 위한 안테나(30a)가 복수 개 설치될 수 있으며, 복수 개의 안테나(30a)는 임피던스 매칭부(40a)와 연결될 수 있다. 임피던스 매칭부(40a)는 플라즈마 발생 장치(1a)에 전원을 공급하는 RF 전원(20A) 및 챔버(10a)와 각각 연결될 수 있다.A plurality of antennas (30a) for generating plasma may be installed at the upper portion of the chamber (10a), and the plurality of antennas (30a) may be connected to an impedance matching unit (40a). The impedance matching unit (40a) may be connected to an RF power source (20A) that supplies power to the plasma generating device (1a) and the chamber (10a), respectively.

다시 말해, 안테나(30a)는 챔버(10a)의 일 측에 배치되고, RF 전원이 연결되어 유도 전기장 및 자기장을 생성할 수 있으며, 생성된 유도 전기장 및 자기장을 챔버(10a)로 인가할 수 있다.In other words, the antenna (30a) is placed on one side of the chamber (10a), and an RF power source is connected so that an induced electric field and a magnetic field can be generated, and the generated induced electric field and magnetic field can be applied to the chamber (10a).

챔버(10a)의 하부에는 플라즈마의 발생원이 되는 소스 가스 등을 펌핑(pumping)하는 펌핑 시스템(70a)이 형성될 수 있다.A pumping system (70a) that pumps a source gas or the like that serves as a plasma generation source can be formed at the bottom of the chamber (10a).

플라즈마 상태 측정부(60a)는 챔버(10a) 내부에서 발생되는 플라즈마의 다양한 변수를 측정할 수 있다. 본 명세서에서 의미하는 변수란, 플라즈마와 관련된 다양한 화학적, 물리적 특징을 의미하는 것이다.The plasma state measurement unit (60a) can measure various variables of plasma generated inside the chamber (10a). Variables as used herein mean various chemical and physical characteristics related to plasma.

예를 들어, 변수는 챔버(10a) 내부의 플라즈마의 밀도, 이온 및 전자의 밀도, 전자의 온도, 전자의 에너지 확률 분포 등을 의미하며 플라즈마 상태 측정부(60a)는 이러한 변수를 측정할 수 있다. 도 4에 도시된 플라즈마 상태 측정부(60a)는 플라즈마 발생 장치(1a)의 일 벽면을 관통하는 것으로 도시하였으나, 플라즈마 상태 측정부(60a)의 형태는 이에 한정되지 않고 무선 방식의 변수 측정이 가능한 장치로 구성될 수도 있다.For example, variables refer to the density of plasma inside the chamber (10a), the density of ions and electrons, the temperature of electrons, the energy probability distribution of electrons, etc., and the plasma state measuring unit (60a) can measure these variables. The plasma state measuring unit (60a) illustrated in Fig. 4 is illustrated as penetrating one wall surface of the plasma generating device (1a), but the shape of the plasma state measuring unit (60a) is not limited thereto and may be configured as a device capable of wireless variable measurement.

개시된 발명의 다른 실시예에 따른 제1 자기장 생성 모듈(110a)은 챔버(10a)의 외부에 배치될 수 있고, 전류가 인가되는 제1코일을 포함할 수 있다. 또한, 제2 자기장 생성 모듈(120a)은 챔버(10a)의 외부에 배치될 수 있고, 전류가 인가되는 제2코일을 포함할 수 있다. A first magnetic field generating module (110a) according to another embodiment of the disclosed invention may be disposed outside the chamber (10a) and may include a first coil to which a current is applied. In addition, a second magnetic field generating module (120a) may be disposed outside the chamber (10a) and may include a second coil to which a current is applied.

제1 자기장 생성 모듈(110a)은 챔버(10a)의 상부에 배치될 수 있고, 제2 자기장 생성 모듈(120a)은 챔버(10a)의 하부에 배치될 수 있다. The first magnetic field generating module (110a) can be placed at the upper part of the chamber (10a), and the second magnetic field generating module (120a) can be placed at the lower part of the chamber (10a).

보다 상세하게는, 제1 자기장 생성 모듈(110a)과 제2 자기장 생성 모듈(120a)의 제1코일과 제2코일에 흐르는 전류에 의해 생성되는 외부자기장이 챔버(10a)로 각각 인가될 수 있다.More specifically, an external magnetic field generated by current flowing through the first coil and the second coil of the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a) can be applied to the chamber (10a), respectively.

제어부(C)는 플라즈마 발생 장치(1a)에 전압을 인가하는 RF 전원(20a)을 제어하여, 플라즈마 발생 장치(1a)에 인가되는 전압의 크기 및 위상 등을 제어할 수 있다.The control unit (C) controls the RF power source (20a) that applies voltage to the plasma generating device (1a), thereby controlling the size and phase of the voltage applied to the plasma generating device (1a).

개시된 발명에 따른 플라즈마 발생 장치(1a)는 제1 자기장 생성 모듈(110a)과 상기 제2 자기장 생성 모듈(120a)이 서로 이격 되는 거리에 따라 챔버(10a) 내에서 ECR영역이 생성되는 위치를 조절할 수 있다.The plasma generating device (1a) according to the disclosed invention can control the position where the ECR region is generated within the chamber (10a) depending on the distance between the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a).

또한, 제어부(C)는 제1 자기장 생성 모듈(110a)의 제1코일과 제2 자기장 생성 모듈(120a)의 제2코일에 전류를 각각 인가하여 챔버(10a) 내에 ECR 영역을 생성할 수 있다. In addition, the control unit (C) can generate an ECR region within the chamber (10a) by applying current to the first coil of the first magnetic field generating module (110a) and the second coil of the second magnetic field generating module (120a).

자기장생성모듈의 코일에 인가되는 전류의 크기는 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다. 구체적으로, 제어부(C)는 제1 자기장 생성 모듈(110a)과 제2 자기장 생성 모듈(120a)에 인가되는 전류의 크기 및 위상을 각각 제어할 수 있다.The size of the current applied to the coil of the magnetic field generating module can be controlled by the control unit (C). Specifically, the control unit (C) can control the size and phase of the current applied to the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a), respectively.

또한, 제어부(C)는 제1코일과 제2코일에 전류를 다르게 인가하여 챔버(10a) 내에 ECR영역을 생성할 수 있고 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절할 수 있다. 보다 상세하게는, 제어부(C)는 제1 자기장 생성 모듈(110a)에 인가하는 전류의 크기와 제2 자기장 생성 모듈(120a)에 인가하는 전류의 크기를 다르게 제어할 수 있다.In addition, the control unit (C) can generate an ECR region within the chamber (10a) by applying different currents to the first coil and the second coil, and can control the position at which the ECR region is generated. More specifically, the control unit (C) can control the size of the current applied to the first magnetic field generating module (110a) and the size of the current applied to the second magnetic field generating module (120a) differently.

예를 들어, 제어부(C)는 제1 자기장 생성 모듈(110a)의 제1코일에 인가되는 전류는 일정하게 유지하고, 제2 자기장 생성 모듈(120a)의 제2코일에 인가되는 전류는 가변되도록 제1코일과 제2코일에 인가되는 전류의 크기를 제어함으로써 ECR영역이 생성되는 위치를 조절할 수 있다. 이 경우, 제1코일에 인가되는 전류의 크기는 제2코일에 인가되는 전류의 크기보다 항상 크게 형성될 수 있다.For example, the control unit (C) can control the position where the ECR region is generated by controlling the size of the current applied to the first coil and the second coil so that the current applied to the first coil of the first magnetic field generating module (110a) is kept constant and the current applied to the second coil of the second magnetic field generating module (120a) is varied. In this case, the size of the current applied to the first coil can always be formed to be larger than the size of the current applied to the second coil.

다만, 제어부(C)에 의한 전류 크기 제어 방식은 이에 한정되지 않고, 반대로 제2 자기장 생성 모듈(120a)의 제2코일에 인가되는 전류는 일정하게 유지하고, 제1 자기장 생성 모듈(110a)의 제1코일에 인가되는 전류는 가변되도록 제1코일과 제2코일에 인가되는 전류의 크기를 제어함으로써 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절할 수도 있다.However, the current size control method by the control unit (C) is not limited to this, and conversely, the current applied to the second coil of the second magnetic field generating module (120a) is maintained constant, and the current applied to the first coil of the first magnetic field generating module (110a) is varied, thereby controlling the size of the current applied to the first coil and the second coil, thereby controlling the position where the ECR region is generated.

도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(C)는 ECR영역이 생성되는 위치가 챔버(10a)의 축 방향을 따라 가변되도록 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어할 수 있고, 자기장생성모듈에 의해 생성되는 외부 자기장은 그래디언트 벡터를 가질 수 있다.As illustrated in Fig. 7, the control unit (C) can control the size of the current applied to the coil so that the location where the ECR region is generated can vary along the axial direction of the chamber (10a), and the external magnetic field generated by the magnetic field generation module can have a gradient vector.

구체적으로, 제어부(C)는 제1 자기장 생성 모듈(110a)과 제2 자기장 생성 모듈(120a)이 생성하는 합산 외부자기장의 세기가 ECR조건을 만족하도록 제1코일과 제2코일에 인가되는 전류를 제어할 수 있다. 제1 자기장 생성 모듈(110a)과 제2 자기장 생성 모듈(120a)이 생성하는 합산 외부자기장의 세기는 챔버(10a) 내부의 위치에 따라 상이하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 자기장 생성 모듈(110a)과 제2 자기장 생성 모듈(120a)이 생성하는 합산 외부자기장의 세기는 챔버(10a)의 상부로 갈수록 강해질 수 있다.Specifically, the control unit (C) can control the current applied to the first coil and the second coil so that the strength of the summed external magnetic field generated by the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a) satisfies the ECR condition. The strength of the summed external magnetic field generated by the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a) can be formed differently depending on the location within the chamber (10a). For example, the strength of the summed external magnetic field generated by the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a) can become stronger as it goes toward the upper part of the chamber (10a).

따라서, 복수의 자기장생성모듈이 생성하는 합산 외부자기장은 챔버(10a)의 축 방향을 따라 크기가 가변되고, 챔버(10a)의 특정 영역에서 로렌츠 힘에 의해 회전하는 전자의 회전 주파수와 자기장의 주파수가 동일한 상태가 되어 공진이 발생할 수 있다. 이에 따라, 특정 범위의 자기장을 가지는 ECR 영역이 챔버(10a) 내부의 특정 위치에서 생성될 수 있다.Accordingly, the combined external magnetic field generated by the plurality of magnetic field generating modules varies in size along the axial direction of the chamber (10a), and the rotational frequency of the electrons rotating by the Lorenz force in a specific region of the chamber (10a) becomes the same as the frequency of the magnetic field, so that resonance can occur. Accordingly, an ECR region having a magnetic field in a specific range can be generated at a specific location inside the chamber (10a).

즉, 개시된 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(1a)는 제어부(C)에 의해 제1 자기장 생성 모듈(110a)과 제2 자기장 생성 모듈(120a)의 제1코일 및 제2코일에 인가되는 전류의 크기를 각각 제어함으로써, 복수의 자기장생성모듈이 생성하는 합산 외부자기장의 크기를 제어할 수 있고, 챔버(10a) 내부 플라즈마의 공진이 일어나는 ECR 영역의 위치를 조절할 수 있다. 개시된 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(1a)는 복수의 자기장생성모듈을 이용하여 자기장의 세기를 제어함에 따라 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(1)보다 세밀한 자기장 제어가 가능한 장점이 존재한다.That is, the plasma generating device (1a) according to another embodiment of the disclosed invention can control the size of the combined external magnetic field generated by the plurality of magnetic field generating modules by controlling the size of the current applied to the first coil and the second coil of the first magnetic field generating module (110a) and the second magnetic field generating module (120a) by the control unit (C), and can adjust the position of the ECR region where the resonance of the plasma inside the chamber (10a) occurs. The plasma generating device (1a) according to another embodiment of the disclosed invention has an advantage of enabling more detailed magnetic field control than the plasma generating device (1) according to one embodiment of the disclosed invention by controlling the intensity of the magnetic field using the plurality of magnetic field generating modules.

도 9는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치 및 방법에 따라 자기장 생성 모듈의 코일에 흐르는 전류를 조절함으로써, ECR 영역이 생성되는 위치가 변하는 것을 나타낸 실험 결과이다.FIG. 9 is an experimental result showing that the location where an ECR region is generated changes by controlling the current flowing in the coil of a magnetic field generating module according to one embodiment of a plasma generating device and method according to the disclosed invention.

도 9의 실험 결과를 참조하면, 제1 자기장 생성 모듈(110a)의 제1코일에 흐르는 전류의 크기는 일정하게 제어하고, 제2 자기장 생성 모듈(120a)의 제2코일에 흐르는 전류의 크기는 0.6A, 0.8A, 1.0A, 1.2A, 1.4A로 각각 제어했을 때 기판으로부터 챔버 상부로 갈수록 변하는 자기장의 세기를 확인할 수 있다. 이 경우, 제1코일에 흐르는 전류의 크기는 7.6A이다.Referring to the experimental results of Fig. 9, the magnitude of the current flowing in the first coil of the first magnetic field generating module (110a) is controlled to be constant, and the magnitude of the current flowing in the second coil of the second magnetic field generating module (120a) is controlled to 0.6 A, 0.8 A, 1.0 A, 1.2 A, and 1.4 A, respectively, so that it can be confirmed that the strength of the magnetic field changes from the substrate to the upper part of the chamber. In this case, the magnitude of the current flowing in the first coil is 7.6 A.

예를 들어, 제1 자기장 생성 모듈(110a)의 제1코일에 흐르는 전류를 7.6A로 세팅하고 제2 자기장 생성 모듈(120a)의 제2코일에 흐르는 전류를 0.6A로 세팅하는 경우, 기판으로부터 대략 65mm의 높이에서 ECR 조건을 충족하는 자기장 세기가 형성될 수 있다. 다시 말해, 기판으로부터 65mm의 높이에서 ECR 영역이 생성될 수 있다.For example, when the current flowing in the first coil of the first magnetic field generating module (110a) is set to 7.6 A and the current flowing in the second coil of the second magnetic field generating module (120a) is set to 0.6 A, a magnetic field strength satisfying the ECR condition can be formed at a height of approximately 65 mm from the substrate. In other words, an ECR region can be generated at a height of 65 mm from the substrate.

또한, 제1 자기장 생성 모듈(110a)의 제1코일에 흐르는 전류를 7.6A로 세팅하고 제2 자기장 생성 모듈(120a)의 제2코일에 흐르는 전류를 1.0A로 세팅하는 경우, 기판으로부터 25mm의 높이에서 ECR 조건을 충족하는 자기장 세기가 형성될 수 있다. 다시 말해, 기판으로부터 25mm의 높이에서 ECR 영역이 생성될 수 있다.In addition, when the current flowing in the first coil of the first magnetic field generating module (110a) is set to 7.6 A and the current flowing in the second coil of the second magnetic field generating module (120a) is set to 1.0 A, a magnetic field strength satisfying the ECR condition can be formed at a height of 25 mm from the substrate. In other words, an ECR region can be generated at a height of 25 mm from the substrate.

이를 통해, 개시된 발명에 따른 플라즈마 생성 장치는 자기장 생성 모듈의 코일에 흐르는 전류의 크기를 제어함으로써, 챔버 내부의 특정한 위치에서 ECR 영역이 생성되도록 위치를 조절할 수 있는 것을 도 10과 같은 실험 결과를 통해 확인할 수 있다. Through this, it can be confirmed through experimental results such as Fig. 10 that the plasma generating device according to the disclosed invention can adjust the position so that an ECR region is generated at a specific position inside the chamber by controlling the size of the current flowing in the coil of the magnetic field generating module.

도 10은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치 및 방법에 따라 자기장 생성 모듈의 코일에 흐르는 전류를 조절함으로써, 챔버 내부의 위치 별로 전자 온도가 변하는 것을 나타낸 실험 결과이다. FIG. 10 is an experimental result showing that the electron temperature changes according to the location inside the chamber by controlling the current flowing in the coil of the magnetic field generating module according to one embodiment of the plasma generating device and method of the disclosed invention.

도 10의 실험결과를 참조하면, 도 10의 실험과 같은 조건에서 기판으로부터 축 방향에 따른 각각의 거리에 따라, 제2코일에 인가되는 전류의 크기에 기반하여 전자 온도가 변하는 것을 확인할 수 있다. 전자 온도는 플라즈마의 활성도를 나타내는 척도로서 ECR 영역의 생성과 관련 있는 지표이다.Referring to the experimental results of Fig. 10, it can be confirmed that the electron temperature changes based on the size of the current applied to the second coil according to each distance in the axial direction from the substrate under the same conditions as the experiment of Fig. 10. The electron temperature is a measure of the activity of the plasma and is an indicator related to the generation of the ECR region.

예를 들어, 기판으로부터의 축 방향으로의 거리가 5mm인 지점에서는, 제2코일에 인가되는 전류의 크기가 1.4A일 때 전자 온도가 최대로 측정될 수 있다. 다시 말해, 제1코일에 인가되는 전류의 크기를 7.6A로 설정하고 제2코일에 인가되는 전류의 크기를 1.4A로 설정했을 때, 기판으로부터 축 방향으로 5mm의 높이에서 ECR 영역이 생성되는 것으로 해석될 수 있다.For example, at a point where the distance in the axial direction from the substrate is 5 mm, the electron temperature can be measured to be maximum when the size of the current applied to the second coil is 1.4 A. In other words, when the size of the current applied to the first coil is set to 7.6 A and the size of the current applied to the second coil is set to 1.4 A, it can be interpreted that the ECR region is generated at a height of 5 mm in the axial direction from the substrate.

도 11은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 자기장 생성 모듈이 없는 경우, 챔버 내부 위치에 따른 플라즈마 이온의 밀도를 도시한 분포도이다. 도 12는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 자기장 생성 모듈이 있는 경우, 챔버 내부 위치에 따른 플라즈마 이온의 밀도를 도시한 분포도이다.FIG. 11 is a distribution diagram showing the density of plasma ions according to the position inside the chamber when there is no magnetic field generating module of the plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention. FIG. 12 is a distribution diagram showing the density of plasma ions according to the position inside the chamber when there is a magnetic field generating module of the plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention.

도 11에 도시된 바와 같이, 자기장 생성 모듈이 없는 경우 플라즈마 이온은 챔버 내부에서 밀도가 균일하게 형성되기는 하나 가장 높은 밀도의 플라즈마가 챔버의 일 측 영역에 아주 작게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 11, in the absence of a magnetic field generating module, plasma ions are formed with a uniform density inside the chamber, but it can be confirmed that the plasma with the highest density is very small and distributed in one area of the chamber.

그러나 도 12에 도시된 바와 같이, 개시된 발명에 따른 플라즈마발생장치와 같이 자기장생성모듈이 있는 경우, 플라즈마 이온은 축 방향과 반경 방향에 대해 특정 영역에서 집중적으로 높은 밀도를 가지도록 형성되는 것을 확인할 수 있다.However, as shown in Fig. 12, in the case of a magnetic field generating module such as the plasma generating device according to the disclosed invention, it can be confirmed that plasma ions are formed to have a high density concentrated in a specific area in the axial and radial directions.

따라서, 개시된 발명의 실시예에 따른 플라즈마발생장치 및 방법을 통해 챔버 내부의 특정 영역에 고밀도 플라즈마가 형성될 수 있음을 확인할 수 있다.Accordingly, it can be confirmed that a high-density plasma can be formed in a specific area inside a chamber through a plasma generating device and method according to an embodiment of the disclosed invention.

도 13은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 자기장 생성 모듈의 유무에 따라 발산되는 플라즈마의 광량을 비교하여 촬영한 사진이다.FIG. 13 is a photograph comparing the amount of light emitted by plasma depending on the presence or absence of a magnetic field generating module of a plasma generating device according to one embodiment of the disclosed invention.

도 13의 (A)와 (B)를 참조하면, 별도의 자기장생성모듈이 없는 경우 플라즈마로부터 발산되는 광량과, 개시된 발명의 자기장생성모듈이 적용된 경우 플라즈마로부터 발산되는 광량은 큰 차이를 보이는 것을 확인할 수 있다.Referring to (A) and (B) of FIG. 13, it can be confirmed that there is a large difference between the amount of light emitted from the plasma when there is no separate magnetic field generating module and the amount of light emitted from the plasma when the magnetic field generating module of the disclosed invention is applied.

따라서, 플라즈마발생장치에 자기장생성모듈이 있는 경우, 전자 온도 및 밀도가 특정 영역에서 증가하게 되어 광량이 높아질 수 있다. 즉, 개시된 발명에 따른 플라즈마발생장치에 의해 발생된 플라즈마의 빛의 강도가 증가되어 종래에 비해 보다 고밀도, 고활성의 플라즈마가 생성되었다는 것을 도 14를 통해 확인할 수 있다.Accordingly, when a magnetic field generating module is included in a plasma generating device, the electron temperature and density may increase in a specific region, thereby increasing the amount of light. That is, it can be confirmed through Fig. 14 that the intensity of light of plasma generated by the plasma generating device according to the disclosed invention is increased, thereby generating a higher density and higher activity plasma than before.

기존의 ECR 플라즈마 장치의 경우 GHz대역의 마이크로파를 구동원으로 사용함에 따라, 공진을 위한 자기장의 세기가 수백 가우스 이상으로 커지게 되어 시스템 전체의 부피가 커지고 전력 소모가 많은 문제점이 존재하였다.In the case of conventional ECR plasma devices, since GHz-band microwaves are used as a driving source, the strength of the magnetic field for resonance increases to hundreds of Gauss or more, which increases the volume of the entire system and causes problems in power consumption.

그러나, 개시된 발명에 따른 플라즈마발생장치는 RF전원을 사용함에 따라 수십 가우스 정도의 자기장 세기로도 ECR 조건을 달성할 수 있어 자기장생성모듈의 부피를 최소화할 수 있고, 이에 따른 전력 저감의 목적도 달성할 수 있는 기술적 효과가 존재한다.However, the plasma generating device according to the disclosed invention can achieve ECR conditions even with a magnetic field strength of about several tens of Gauss by using RF power, so there is a technical effect that can minimize the volume of the magnetic field generating module and achieve the purpose of power reduction accordingly.

지금까지 도면을 통해 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치 및 방법에 대해 자세히 알아보았다.So far, we have looked in detail at the plasma generating device and method according to the present invention through drawings.

일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치 및 방법은 RF 전원의 구동 주파수와 같은 주파수를 가지도록 자기장 생성 모듈이 생성하는 자기장의 세기를 조절함으로써 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절할 수 있는 장점이 존재한다.A plasma generation device and method capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment has an advantage in that the position at which an ECR region is generated can be controlled by controlling the intensity of a magnetic field generated by a magnetic field generating module so as to have the same frequency as the driving frequency of an RF power source.

또한, 일 실시예에 따른 ECR 영역의 위치 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치 및 방법은 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절하여 특정 영역에서의 플라즈마 밀도 및 라디컬 밀도를 향상시킬 수 있어, 플라즈마 공정을 세밀하게 제어할 수 있는 장점이 존재한다.In addition, the plasma generation device and method capable of controlling the position of an ECR region according to one embodiment can improve plasma density and radical density in a specific region by controlling the position where the ECR region is generated, so there is an advantage in that the plasma process can be precisely controlled.

또한, ECR 플라즈마를 발생시키기 위한 구동원으로 RF 전원을 사용하여 자기장 생성 모듈의 부피를 컴팩트하게 형성하고 전력 소모를 줄일 수 있는 장점이 존재한다.In addition, there is an advantage in that the volume of the magnetic field generation module can be formed compactly and power consumption can be reduced by using RF power as a driving source for generating ECR plasma.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. The devices described above may be implemented using hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments may be implemented using one or more general-purpose computers or special-purpose computers, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing instructions and responding.

처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The processing device can execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the OS. In addition, the processing device can access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For ease of understanding, the processing device is sometimes described as being used alone, but those skilled in the art will recognize that the processing device can include multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. For example, the processing device can include multiple processors, or a processor and a controller. Additionally, other processing configurations, such as parallel processors, are also possible.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which may configure a processing device to perform a desired operation or may independently or collectively command the processing device. The software and/or data may be embodied in any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium, or device for interpretation by the processing device or for providing instructions or data to the processing device. The software may be distributed over network-connected computer systems and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program commands that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program commands, data files, data structures, etc., alone or in combination. The program commands recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiment or may be those known to and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, and hardware devices specially configured to store and execute program commands such as ROMs, RAMs, and flash memories. Examples of the program commands include not only machine language codes generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.The above has been illustrated and described with respect to specific embodiments. However, it is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the invention pertains can make various modifications and implementations without departing from the gist of the technical idea of the invention described in the claims below.

Claims (15)

플라즈마가 발생되는 공간을 형성하는 챔버;A chamber forming a space where plasma is generated; 상기 챔버의 일 측에 배치되고, RF 전원이 연결되어 유도 전기장 및 자기장을 생성하고, 생성된 유도 전기장 및 자기장을 상기 챔버로 인가하는 안테나;An antenna disposed on one side of the chamber, connected to an RF power source to generate an induced electric field and a magnetic field, and applying the generated induced electric field and magnetic field to the chamber; 상기 챔버의 외부에 배치되는 코일을 포함하고, 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 생성되는 외부 자기장을 상기 챔버로 인가하는 자기장 생성 모듈; 및A magnetic field generating module including a coil disposed outside the chamber and applying an external magnetic field generated by a current flowing in the coil to the chamber; and 상기 코일에 전류를 인가하여 상기 챔버 내에 ECR 영역을 생성하는 제어부;를 포함하는 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device including a control unit that applies current to the coil to generate an ECR region within the chamber. 제1항에 있어서,In the first paragraph, 상기 제어부는The above control unit 상기 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어하여 상기 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절하는 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device that controls the position at which the ECR region is generated by controlling the size of the current applied to the coil. 제1항에 있어서,In the first paragraph, 상기 제어부는The above control unit 상기 ECR 영역이 생성되는 위치가 상기 챔버의 축 방향을 따라 가변 되도록 상기 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어하는 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device that controls the size of the current applied to the coil so that the location where the ECR region is generated varies along the axial direction of the chamber. 제1항에 있어서,In the first paragraph, 상기 자기장 생성 모듈에 의해 생성되는 상기 외부 자기장은 그래디언트 벡터를 가지는 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device having an external magnetic field generated by the magnetic field generating module having a gradient vector. 제1항에 있어서,In the first paragraph, 상기 자기장 생성 모듈은The above magnetic field generating module 상기 챔버의 상부에 배치되는 제1 자기장 생성 모듈; 및A first magnetic field generating module disposed at the upper portion of the chamber; and 상기 챔버의 하부에 배치되는 제2 자기장 생성 모듈;을 포함하고,A second magnetic field generating module is disposed at the lower portion of the chamber; 상기 제1 자기장 생성 모듈과 상기 제2 자기장 생성 모듈이 서로 이격 되는 거리에 따라 상기 ECR영역이 생성되는 위치를 조절하는, 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device that controls the position at which the ECR region is generated according to the distance between the first magnetic field generating module and the second magnetic field generating module. 제5항에 있어서,In paragraph 5, 상기 제어부는The above control unit 상기 제1 자기장 생성 모듈 및 상기 제2 자기장 생성 모듈에 인가되는 전류의 크기를 각각 다르게 제어하는, 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device that controls the magnitude of current applied to the first magnetic field generating module and the second magnetic field generating module differently. 제6항에 있어서,In Article 6, 상기 제어부는,The above control unit, 상기 제1 자기장 생성 모듈의 제1코일에 인가되는 전류는 일정하며, 상기 제2 자기장 생성 모듈의 제2코일에 인가되는 전류는 가변되도록 상기 제1코일과 상기 제2코일에 인가되는 전류의 크기를 제어함으로써 상기 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절하는 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device that controls the position at which the ECR region is generated by controlling the magnitude of the current applied to the first coil and the second coil such that the current applied to the first coil of the first magnetic field generating module is constant and the current applied to the second coil of the second magnetic field generating module is variable. 제1항에 있어서,In the first paragraph, 상기 챔버의 내부에 배치되는 기판;을 더 포함하고Further comprising a substrate placed inside the chamber; 상기 제어부는,The above control unit, 상기 기판의 위치에 기초하여 상기 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절하는, 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device that controls the position at which the ECR region is generated based on the position of the substrate. 플라즈마가 발생되는 공간을 형성하는 챔버;A chamber forming a space where plasma is generated; 상기 챔버의 일 측에 배치되고, RF 전원이 연결되어 유도 전기장 및 자기장을 생성하고, 생성된 유도 전기장 및 자기장을 상기 챔버로 인가하는 안테나;An antenna disposed on one side of the chamber, connected to an RF power source to generate an induced electric field and a magnetic field, and applying the generated induced electric field and magnetic field to the chamber; 상기 챔버의 외부에 배치되는 코일을 포함하고, 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 생성되는 외부 자기장을 상기 챔버로 인가하도록 상기 챔버의 측방에 배치되는 자기장 생성 모듈; 및A magnetic field generating module disposed on the side of the chamber, comprising a coil disposed outside the chamber and applying an external magnetic field generated by a current flowing in the coil to the chamber; and 상기 코일에 전류를 인가하여 상기 챔버 내에 ECR 영역을 생성하는 제어부;를 포함하는 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device including a control unit that applies current to the coil to generate an ECR region within the chamber. 제9항에 있어서,In Article 9, 상기 제어부는,The above control unit, 상기 ECR 영역이 생성되는 위치가 상기 챔버의 수평 방향을 따라 가변 되도록 상기 코일에 인가되는 전류의 크기를 조절하는, 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device that controls the size of the current applied to the coil so that the position at which the ECR region is generated varies along the horizontal direction of the chamber. 제10항에 있어서,In Article 10, 상기 자기장 생성 모듈은The above magnetic field generating module 상기 챔버의 일 측방에 배치되는 제1 자기장 생성 모듈; 및A first magnetic field generating module arranged on one side of the chamber; and 상기 제1 자기장 생성 모듈과 마주보도록 상기 챔버의 타 측방에 배치되는 제2 자기장 생성 모듈;을 포함하는, 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device comprising a second magnetic field generating module arranged on the other side of the chamber so as to face the first magnetic field generating module. 플라즈마가 발생되는 공간을 형성하는 챔버의 일 측에서 RF 전원을 이용하여 유도 전기장 및 자기장을 생성하여 상기 챔버로 인가하는 플라즈마 생성 단계;A plasma generation step of generating an induced electric field and a magnetic field using RF power at one side of a chamber forming a space where plasma is generated and applying the generated electric field and magnetic field to the chamber; 상기 챔버의 외부에 배치되며 코일을 포함하는 자기장 생성 모듈을 이용하여 외부 자기장을 생성하고, 생성된 외부 자기장을 상기 챔버로 인가하는 플라즈마 공진 단계; 및A plasma resonance step of generating an external magnetic field using a magnetic field generating module disposed outside the chamber and including a coil, and applying the generated external magnetic field to the chamber; and 제어부에 의해 상기 자기장 생성 모듈의 상기 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어함으로써 상기 챔버 내의 ECR 영역이 생성되는 위치를 조절하는 ECR 영역 조절 단계;를 포함하는 플라즈마 발생 방법.A plasma generation method comprising: an ECR region control step for controlling a position where an ECR region is generated within the chamber by controlling the size of a current applied to the coil of the magnetic field generation module by a control unit. 제12항에 있어서, In Article 12, 상기 ECR 영역 조절 단계는,The above ECR area adjustment step is: 상기 ECR 영역이 생성되는 위치가 상기 챔버의 축 방향을 따라 가변 되도록 상기 제어부가 상기 코일에 인가되는 전류의 크기를 제어하는 것을 포함하는, 플라즈마 발생 방법.A plasma generation method, comprising: controlling the size of a current applied to the coil so that a position at which the ECR region is generated varies along the axial direction of the chamber. 제12항에 있어서,In Article 12, 상기 ECR 영역 조절 단계는,The above ECR area adjustment step is: 상기 챔버의 상부에 배치된 제1 자기장 생성 모듈의 제1 코일에 인가되는 전류의 크기는 일정하고, 상기 챔버의 하부에 배치된 제2 자기장 생성 모듈의 코일에 인가되는 전류의 크기는 가변되도록 상기 제어부가 상기 제1코일과 상기 제2코일에 인가되는 전류의 크기를 제어하는 것을 포함하는, 플라즈마 발생 방법.A plasma generation method, comprising: controlling the size of the current applied to the first coil of the first magnetic field generating module arranged at the upper portion of the chamber so that the size of the current applied to the first coil is constant, and the size of the current applied to the coil of the second magnetic field generating module arranged at the lower portion of the chamber is variable, by the control unit. 제14항에 있어서,In Article 14, 상기 ECR 영역 조절 단계는,The above ECR area adjustment step is: 상기 제1 코일에 인가되는 전류의 크기와 상기 제2 코일에 인가되는 전류의 크기가 다르도록 상기 제어부가 상기 제1코일과 상기 제2코일에 인가되는 전류의 크기를 제어하는 것을 포함하는, 플라즈마 발생 방법.A plasma generation method, comprising: the control unit controlling the magnitude of the current applied to the first coil and the second coil so that the magnitude of the current applied to the first coil and the magnitude of the current applied to the second coil are different.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10199863A (en) * 1997-01-14 1998-07-31 Sumitomo Metal Ind Ltd Plasma processing method, plasma processing apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
JP2006089833A (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Shimadzu Corp ECR sputtering equipment
KR101088110B1 (en) * 2010-08-30 2011-12-02 한국수력원자력 주식회사 Strong Field ERC Ion Source System for Multivalent Ion Beam Extraction
KR20130058352A (en) * 2011-11-25 2013-06-04 한국기초과학지원연구원 Apparatus of electron cyclotron resonance ion source and method for increasing current drawn therefrom
KR20230005109A (en) * 2021-06-28 2023-01-09 주식회사 히타치하이테크 Plasma processing device and plasma processing method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10199863A (en) * 1997-01-14 1998-07-31 Sumitomo Metal Ind Ltd Plasma processing method, plasma processing apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
JP2006089833A (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Shimadzu Corp ECR sputtering equipment
KR101088110B1 (en) * 2010-08-30 2011-12-02 한국수력원자력 주식회사 Strong Field ERC Ion Source System for Multivalent Ion Beam Extraction
KR20130058352A (en) * 2011-11-25 2013-06-04 한국기초과학지원연구원 Apparatus of electron cyclotron resonance ion source and method for increasing current drawn therefrom
KR20230005109A (en) * 2021-06-28 2023-01-09 주식회사 히타치하이테크 Plasma processing device and plasma processing method

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