KR102019009B1

KR102019009B1 - 플라즈마 소스

Info

Publication number: KR102019009B1
Application number: KR1020190022691A
Authority: KR
Inventors: 권순영
Original assignee: 권순영
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2019-09-05

Abstract

본 발명은 플라즈마 소스에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 플라즈마 소스는 프로세스 챔버 내에 기판 처리공간을 형성하는 기판처리부;와, 상기 기판 처리공간과 연통하는 플라즈마 생성공간을 형성하는 플라즈마 생성부;와, 상기 기판 처리공간에 배치되어 이온을 중화하는 뉴트럴라이저;와, 상기 뉴트럴라이저에 RF전원을 인가할 수 있도록 RF전원라인을 통해 상기 뉴트럴라이저와 연결되는 RF전원부;와, 상기 프로세스 챔버에 설치되어 상기 RF전원라인을 통과시키는 피드스루 유닛; 및 상기 프로세스 챔버의 외부에서 상기 피드스루 유닛과 별도로 배치되고, 상기 뉴트럴라이저에 DC전원을 인가할 수 있도록 DC전원라인을 통해 상기 뉴트럴라이저와 연결되는 DC전원부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 소스 {PLASMA SOURCE}

본 발명은 플라즈마 소스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 뉴트럴라이저용 RF전원라인과 피드스루의 연결부에서의 전기접속이 고온의 환경에서도 안정적으로 유지될 수 있도록 함으로써 뉴트럴라이저의 점화 성능을 향상시킬 수 있는 플라즈마 소스에 관한 것이다.

이온은 플라즈마 챔버 내에서 기체를 전기방전(electrical discharge)시킴으로써 발생될 수 있다. 상기 이온을 전기장으로 가속시키면 이온 빔(ion beam)을 형성할 수 있다. 상기 이온 빔은 방향성(directionality)을 가질 수 있으며, 고 에너지 상태(high energy state)일 수 있다.

상기 이온 빔은 이온을 함유하는 플라즈마를 생성한 후, 그리드 전극들(grids)에 전압을 걸어 플라즈마 챔버의 플라즈마로부터 이온을 뽑아낸다. 이 경우, 뽑아낸 상기 이온을 집속(focusing) 여부에 따라, 집속 이온 빔(focused ion beam)과 이온 샤워(ion shower)의 형태로 구분할 수 있다.

가속된 이온은 에너지 범위에 따라 스퍼터링(sputtering), 임플란팅(implanting), 증착(deposition), 식각(reactive ion etching), 측정 장비 등에 이용될 수 있다.

한편, 상기 이온은 가속 후 반드시 중성화되어야 하므로, 프로세스 챔버 내에 뉴트럴라이저(Neutralizer)를 구비하고 있으며, 상기 프로세스 챔버에는 상기 뉴트럴라이저에 전원을 공급하기 위한 RF전원라인과 DC전원라인이 관통할 수 있는 피드스루가 마련된다.

특히, 상기 피드스루에서 상기 프로세스 챔버 내외의 RF전원라인을 연결하는 연결부는 핀과 핀홀 형태로 이루어지는 한 쌍의 접속단자를 통해 RF전원라인과 전기적으로 연결된다.

하지만, 이러한 종래의 결합구조에 따르면, 뉴트럴라이저의 점화 성능을 향상시키기 위해, RF전원라인에 100W 이상의 높은 RF전원을 인가하는 경우 RF전원라인의 발열, 특히 상기 연결부와 RF전원라인을 연결하는 접속단자의 발열로 인해 핀홀 단자의 내경이 확장하면서 핀 단자와의 접촉불량이 발생하게 되며, 이로 인해 RF파워의 반사파(RF Reflection)가 크게 증가하면서 뉴트럴라이저가 꺼져버리는 문제가 발생한다.

특허문헌 1. 미국 등록특허 제5,198,718호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 뉴트럴라이저용 RF전원라인과 피드스루의 연결부에서의 전기접속이 고온의 환경에서도 안정적으로 유지될 수 있도록 함으로써 뉴트럴라이저의 점화 성능을 향상시킬 수 있는 플라즈마 소스를 제공함에 있다.

또한, DC전원부를 피드스루 유닛과 분리 구성함으로써, 뉴트럴라이저용 RF파워의 상승시 발생하는 RF전원라인과 DC전원의 전기적인 간섭을 최소화할 수 있는 플라즈마 소스를 제공함에 있다.

또한, RF전원라인과 분리된 DC전원부를 통해 피드스루 유닛의 전기적인 부하를 방지하여 피드스루 유닛의 유지보수 빈도를 낮추는 동시에, DC전원부를 쉽게 교체할 수 있도록 함으로써 유지보수가 용이한 플라즈마 소스를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 프로세스 챔버 내에 기판 처리공간을 형성하는 기판처리부;와, 상기 기판 처리공간과 연통하는 플라즈마 생성공간을 형성하는 플라즈마 생성부;와, 상기 기판 처리공간에 배치되어 이온을 중화하는 뉴트럴라이저;와, 상기 뉴트럴라이저에 RF전원을 인가할 수 있도록 RF전원라인을 통해 상기 뉴트럴라이저와 연결되는 RF전원부;와, 상기 프로세스 챔버에 설치되어 상기 RF전원라인을 통과시키는 피드스루 유닛; 및 상기 프로세스 챔버의 외부에서 상기 피드스루 유닛과 별도로 배치되고, 상기 뉴트럴라이저에 DC전원을 인가할 수 있도록 DC전원라인을 통해 상기 뉴트럴라이저와 연결되는 DC전원부;를 포함하는 플라즈마 소스에 의해 달성된다.

여기서, 상기 피드스루 유닛은, 상기 프로세스 챔버에 착탈 가능하게 고정되는 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트를 관통하여 상기 프로세스 챔버 내,외의 RF전원라인을 전기적으로 연결하는 제1연결부를 포함하되, 상기 제1연결부와 RF전원라인은 각각의 단부에 마련되는 단자가 서로 중첩된 상태에서 상기 단자의 중첩부를 관통하는 체결부재에 의해 고정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피드스루 유닛은 상기 베이스플레이트를 관통하여 상기 프로세스 챔버 내,외의 DC전원라인을 전기적으로 연결하는 제2연결부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피드스루 유닛은, 상기 베이스플레이트를 관통하여 프로세스 챔버 내,외의 가스라인을 연결하는 제3연결부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 뉴트럴라이저용 RF전원라인과 피드스루의 연결부에서의 전기접속이 고온의 환경에서도 안정적으로 유지될 수 있도록 함으로써 뉴트럴라이저의 점화 성능을 향상시킬 수 있는 플라즈마 소스가 제공된다.

또한, DC전원부를 피드스루 유닛과 분리 구성함으로써, 뉴트럴라이저용 RF파워의 상승시 발생하는 RF전원라인과 DC전원의 전기적인 간섭을 최소화할 수 있는 플라즈마 소스가 제공된다

또한, RF전원라인과 분리된 DC전원부를 통해 피드스루 유닛의 전기적인 부하를 방지하여 피드스루 유닛의 유지보수 빈도를 낮추는 동시에, DC전원부를 쉽게 교체할 수 있도록 함으로써 유지보수가 용이한 플라즈마 소스가 제공된다.

도 1은 본 발명 플라즈마 소스의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 발생부의 평면도,
도 3은 도 2의 A-A'선 단면도,
도 4는 도 2의 B-B'선 단면도,
도 5는 도 3에 도시된 가스공급부의 발췌사시도,
도 6은 도 3에 도시된 그리드 전극의 분해사시도,
도 7은 도 3에 도시된 위치조절부의 발췌사시도이고,
도 8은 도 1에 도시된 뉴트럴라이저의 확대도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 소스에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부도면 중, 도 1은 본 발명 플라즈마 소스의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 발생부의 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A'선 단면도이고, 도 4는 도 2의 B-B'선 단면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 가스공급부의 발췌사시도이고, 도 6은 도 3에 도시된 그리드 전극의 분해사시도이고, 도 7은 도 3에 도시된 위치조절부의 발췌사시도이고, 도 8은 도 1에 도시된 뉴트럴라이저의 확대도이다.

상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 플라즈마 소스는 기판 처리공간(12)을 형성하는 기판처리부(10)와, 플라즈마를 생성하여 이를 상기 기판 처리공간(12)으로 주입하도록 상기 기판처리부(10)의 일측에 연결되는 플라즈마 생성부(100)를 포함한다.

상기 기판처리부(10)는 기판 처리공간(12)을 둘러싸는 프로세스 챔버(11)와, 상기 프로세스 챔버(11)의 내부에 배치되어 기판을 고정하는 기판홀더(13)와, 상기 프로세스 챔버(11) 내부를 공정진행에 적합한 소정의 진공상태로 유지시키는 동시에 공정의 진행과정에서 발생하는 반응 부산물 등을 외부로 배기하는 진공펌프(14)를 포함한다.

상기 플라즈마 생성부(100)는 상기 프로세스 챔버(11)의 일측에 연결되어 프로세스 챔버(11)의 외벽 일부를 구성하는 컨테이너(110)와, 상기 컨테이너(110) 상에 지지되는 베이스(120)와, 상기 베이스(120)에 지지되며 상기 기판 처리공간(12)과 마주하는 면이 개구된 상태로 플라즈마 생성공간(131)을 둘러싸는 석영재질의 플라즈마 챔버(130)와, 상기 플라즈마 챔버(130) 내부의 플라즈마 생성공간(131)으로 반응가스를 공급하는 가스공급부(140)와, 상기 플라즈마 챔버(130) 내부에서 플라즈마를 생성하기 위해 플라즈마 챔버(130)의 외측면에 배치되는 RF 안테나(150)와, 상기 컨테이너(110)의 외부에 배치되고 상기 RF 안테나(150)에 RF 전원을 인가하는 RF 전원공급부(151)와, 판면에 다수의 관통홀(H)이 형성되어 상기 플라즈마 챔버(130)의 개구를 마감하는 그리드 전극(160)과, 상기 컨테이너(110)와 베이스(120)를 연결하고 상기 플라즈마 챔버(130)의 설치 각도를 조절하는 위치조절부(180)를 포함한다.

아울러, 상기 RF 전원공급부(151)와 RF 안테나(150) 사이에는 정합부(미도시)가 설치될 수 있다.

상기 가스공급부(140)는 반응가스를 플라즈마 챔버(130) 내부의 플라즈마 생성공간(131)으로 공급하기 위해 선단부가 플라즈마 챔버(130) 내에 배치되는 가스노즐(141)과, 상기 플라즈마 챔버(130) 챔버와 베이스(120)를 관통하여 상기 가스노즐(141)에 연결되는 가스라인(144)과, 상기 가스라인(144)이 컨테이너(110)를 관통하는 부위에 배치되는 제1피드스루(142)와, 상기 가스라인(144)이 베이스(120)를 관통하는 부위에 배치되는 제2피드스루(143)를 포함한다. 한편, 상기 가스공급부(140)의 절연성 및 내열성을 확보하기 위해, 상기 가스노즐(141)과 제1피드스루(142) 및 제2피드스루(143)는 세라믹 재질의 파이프 형태로 이루어지고, 상기 가스라인(144)은 테프론(Teflon)을 포함하는 절연 재질의 튜브 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에서는 상기 가스공급부(140)의 절연성 및 내열성을 확보하기 위해 세라믹과 테프론 재질을 이용하는 것으로 예를 들어 설명하였으나 이에 제한하는 것은 아니며, 이외에도 절연성 및 내열성을 확보할 수 있는 다양한 재료를 통해 가스공급부(140)를 구성하는 것도 가능할 것이다.

종래의 가스노즐(141)은 통상 스테인레스 재질로 이루어지는데, 이러한 스테인레스 재질의 가스노즐(141)은 플라즈마 생성부(100)에서 빔 전압(beam voltage)과 RF 파워를 높여 높은 빔 전류(beam current)를 달성할 때, 플라즈마 밀도(plasma density)가 높아짐에 따라 가스노즐(141)의 끝단부가 가열되어 붉게 발열하면서 열전자 등을 발생시킨다. 플라즈마 생성공간(131)에서 발생한 열전자는 플라즈마를 불안정하게 하고 아크 방전을 유발하여 플라즈마가 꺼지는 원인이 된다.

한편, 상기와 같이 가스노즐(141)을 내열성이 우수한 세라믹 재질로 구성하는 경우에는, 가스노즐(141)이 고밀도의 플라즈마 환경에서도 열전자를 방출하지 않으므로, 아크 방전을 방지할 수 있으며, 이로 인해 플라즈마의 안정적인 유지가 가능하게 된다.

또한, 빔 전압을 DC 1,000V 이상으로 인가하는 경우에는 석영 플라즈마 챔버(130) 내의 플라즈마의 전위레벨과 컨테이너(110)의 접지 전위레벨이 큰 차이를 가지게 된다. 이때 가스노즐(141)을 포함한 가스라인(144)을 접지전위로부터 적절히 절연하지 않을 경우에는, 빔 전압의 절연파괴(break down)로 이어지게 된다.

하지만, 본 실시예에서는 가스노즐(141)이 세라믹 재질로 이루어지므로 빔 전압에 대하여 절연이 이루어지고, 가스라인(144)이 세라믹 재질의 제1피드스루(142)와 제2피드스루(143)를 통해 베이스(120) 및 컨테이너(110)를 통과함에 따라 베이스(120) 및 컨테이너(110)의 접지전위에 대하여 절연이 이루어지고, 가스라인(144)이 테프론 재질로 이루어지므로 추가적인 절연이 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같이 가스공급부(140)의 구성요소를 각각 절연재질로 구성함에 따라 다중 절연이 이루어지도록 함으로써 빔 전압의 절연파괴를 방지할 수 있다.

한편, 상기 가스노즐(141)은 복수 마련되고 상기 플라즈마 챔버(130)의 중심축과 동심을 이루는 원주 상에 일정한 간격으로 배치될 수 있으며, 복수의 가스노즐(141)에는 각각 가스라인(144)이 연결될 수 있다. 이와 같이 복수의 가스노즐(141)을 구비하는 경우, 대면적의 기판에 이온빔이 균등하게 제공되도록 할 수 있다.

상기 그리드 전극(160)은 이온 통과를 위한 다수의 관통홀(H)이 종횡으로 배치된 복수의 전극을 포함한다. 그리드 전극(160)은 플라즈마 생성공간(131)으로부터 기판 처리공간(12)을 향해 차례로 배치되는 제1전극(161), 제2전극(162) 및 제3전극(163)을 포함하며, 제1전극(161)과 제2전극(162) 및 제3전극(163)은 각각 전기적으로 절연된다.

구체적으로, 상기 제1전극(161)은 플라즈마 생성공간(131)과 접하도록 배치되고, 상기 제3전극(163)은 기판 처리공간(12)과 접하도록 배치되며, 상기 제2전극(162)은 제1전극(161)과 제3전극(163) 사이에 배치된다. 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)에는 전압원이 각각 접속되어 있으며, 제1전극(161)에는 양의 전압이, 제2전극(162)에는 음의 전압이 인가된다. 이에 따라, 제1전극(161)과 제2전극(162) 사이에는 이온을 가속하기 위한 전위차가 발생한다. 제3전극(163)은 전기적으로 접지되어 있다. 제2전극(162)과 제3전극(163)의 전위차를 제어함으로써 정전 렌즈(electrostatic lens) 효과를 이용해 이온빔의 직경을 소정의 수치 범위 내로 제어할 수 있다.

한편, 상기 그리드 전극(160)은 고밀도의 플라즈마로 인해 고온으로 가열됨에 따라 고온에서 구조적이고 전기적인 안정성이 요구되므로 통상 몰리브덴(Molybdenum) 재질로 구성된다. 그러나 내열성이 우수한 몰리브덴도 안정적인 사용의 한계가 있으며, 이는 플라즈마 생성부(100)의 운용 한계를 규정하는 원인이 된다.

이러한 문제를 개선하기 위해, 본 실시예에서는 냉각기능을 갖는 그리드 리테이너(170)를 이용해 상기 그리드 전극(160)을 지지함으로써, 그리드 전극(160)의 가열에 의한 문제를 해결할 수 있다. 구체적으로, 상기 그리드 리테이너(170)는 링형으로 이루어져 상기 그리드 전극(160)의 하부 테두리를 지지하며, 열전도율이 우수한 재질로 이루어지고, 내부에는 냉각유체가 통과하는 이동통로가 마련되고, 일측에는 상기 이동통로로 냉각유체를 공급 및 회수하기 위한 포트가 마련될 수 있다. 즉, 상기 포트를 통해 이동통로로 냉각유체를 순환시키면, 그리드 리테이너(170)에 지지되는 그리드 전극(160)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

상기 위치조절부(180)는 상기 베이스(120)의 양측에 각각 수직방향으로 배치되어 상기 컨테이너(110)에 대하여 상기 베이스(120)를 제1축(a1)을 중심으로 회동 가능한 상태로 지지하는 한 쌍의 제1지지부와, 상기 한 쌍의 지지부 사이에서 상기 베이스(120)의 수직방향 위치를 조절하여 상기 베이스(120)의 경사각을 조절하는 제2지지부(182)를 포함한다.

구체적으로, 상기 제1지지부는 상기 베이스(120) 측에 제1축을 중심으로 회동 가능하게 연결되는 제1고정블록(181a)과, 상기 제1고정블록(181a)에 나사결합되고 상기 컨테이너(110)에 축회전가능하게 지지되어 상기 컨테이너(110)에 대하여 제1고정블록(181a)의 수직방향 위치를 조절하는 제1조절나사(181b)를 포함한다.

또한, 상기 제2지지부(182)는 상기 베이스(120)에 고정되는 제2고정블록(182a)과, 상기 제2고정블록(182a)에 나사결합되고 상기 컨테이너(110)에 축회전가능하게 지지되어 상기 컨테이너(110)에 대하여 제2고정블록(182a)의 수직방향 위치를 조절하는 제2조절나사(182b)를 포함한다.

한편, 상기 제1고정블록(181a)은 수직가이드(181c)에 의해 컨테이너(110)에 대한 수직방향 상대 이동이 안내되고, 상기 제2고정블록(182a)은 수평가이드(182c)에 의해 상기 베이스(120)에 대한 수평방향 상대 이동이 안내될 수 있다.

이에 따라, 상기 제2조절나사(182b)를 회전시켜 상기 베이스(120)의 경사각을 조절할 수 있다. 특히, 상기 베이스(120)는 제1축을 중심으로 회동하므로, 상기 베이스(120)가 제1축을 중심으로 회동하는 과정에서 상기 제1축과 상기 제1고정블록(181a)과 제1조절나사(181b)가 체결된 부위의 사이 간격이 변경된다. 이때, 상기 제1고정블록(181a)은 수평가이드(182c)에 의해 상기 베이스(120)에 대한 수평방향 상대 이동 가능하므로, 베이스(120)가 제1축을 중심으로 원활하게 회동할 수 있게 된다.

한편, 상기 한 쌍의 지지부 중 어느 하나의 조절부의 조절나사를 회전시키거나, 한 쌍의 지지부의 조절나사를 서로 반대방향으로 회전시키는 경우에는 상기 제1축과 교차하는 제2축을 중심으로 플라즈마 챔버(130)의 경사각을 조절하는 것도 가능할 것이다.

아울러, 상기 제1조절나사(181b)와 제2조절나사(182b)를 서로 동일하게 회전시키면 상기 플라즈마 챔버(130)를 지지하고 있는 베이스(120)의 위치를 상하로 조절할 수 있다.

한편, 상기 기판 처리공간(12) 내에는 기판 전체가 플러스의 전하를 띄게 되는 차지 업(charge up)현상을 방지할 수 있도록 기판 처리공간(12) 내에 도입된 이온빔을 전기적으로 중화하는 뉴트럴라이저(200)와, 기판 처리공간(12) 내에서 기판의 코팅을 위한 증착재료를 제공하는 증발기(30)가 배치될 수 있다.

상기 뉴트럴라이저(200)는 방전 챔버, 중공 캐소드(hollow cathode), RF코일, 키퍼(keeper), 콜렉터(collector) 등을 포함할 수 있으며, 이러한 뉴트럴라이저(200)의 구조는 공지기술이므로 공지 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

또한, 상기 뉴트럴라이저(200)의 구동을 위해, 상기 프로세스 챔버(11) 외부에 배치되고 RF전원라인(L1)을 통해 상기 뉴트럴라이저(200)의 RF코일과 전기적으로 연결되어 RF전원을 제공하는 RF전원부(210)와, 상기 프로세스 챔버(11) 외부에 배치되고 DC전원라인(L2)을 통해 상기 뉴트럴라이저(200)의 키퍼 및 콜렉터와 전기적으로 연결되어 DC전원을 제공하는 DC전원부(220) 및 상기 RF전원라인(L1)과 DC전원라인(L2)이 프로세스 챔버(11)를 관통할 수 있도록 상기 컨테이너(110)에 착탈 가능하게 설치되는 피드스루 유닛(feed-through, 230)을 포함한다.

상기 피드스루 유닛(230)은 상기 컨테이너(110)의 외벽에 착탈 가능하게 조립되는 베이스플레이트(231)와, 상기 베이스플레이트(231)를 관통하여 컨테이너(110) 내부의 RF전원라인(L1)과 컨테이너(110) 외부의 RF전원라인(L1)을 전기적으로 연결하는 제1연결부(232)와, 상기 베이스플레이트(231)를 관통하여 컨테이너(110) 내부의 DC전원라인(L2)과 컨테이너(110) 외부의 DC전원라인(L2)을 전기적으로 연결하는 제2연결부(233) 및 상기 베이스플레이트(231)를 관통하여 컨테이너(110) 내부의 가스라인(L3)과 컨테이너(110) 외부의 가스라인(L3)을 연결하는 제3연결부(234)를 포함한다.

종래에는 상기 제1연결부(232)와 RF전원라인(L1)의 단부에 각각 마련되는 접속단자가 핀과 핀홀의 형태로 이루어지고, 상기 핀을 핀홀에 단순히 밀어넣는 방식으로 구조적 전기적으로 연결되도록 하였다. 하지만, 이러한 종래의 결합구조에 따르면, RF전원라인(L1)에 100W 이상의 높은 RF전원이 인가되는 경우 RF전원라인(L1)의 발열, 특히 상기 제1연결부(232)와 RF전원라인(L1)을 연결하는 접속단자의 발열로 인해 접속단자가 팽창하면서 전기적인 접촉불량이 발생하게 되며, 이로 인해 RF파워의 반사파(RF Reflection)가 크게 증가하여 뉴트럴라이저(200)가 꺼지게 되는 문제가 발생한다.

이에 따라, 본 실시예에서는 상기 제1연결부(232)와 RF전원라인(L1)이 각각 접속단자를 통해 전기적으로 연결되도록 하되, 상기 접속단자의 접속부위를 스크류와 같은 체결부재(232c)를 통해 구조적으로 견고하게 고정되도록 함으로써 전기적인 연결이 임의로 해제되는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1연결부(232)의 단부에 마련되는 제1단자(232a)와 상기 RF전원라인(L1)의 단부에 마련되는 제2단자(232b)가 서로 중첩된 상태에서, 상기 제2단자(232b)를 관통하는 체결부재(232c)가 제1단자(232a)에 나사결합됨에 따라 제1단자(232a)와 제2단자(232b)가 견고하게 고정되는 동시에 전기적으로 연결된 상태가 유지되도록 할 수 있다.

상기 뉴트럴라이저(200)는 방전 챔버 내에 공급되는 반응가스의 공급압력과 RF파워가 일정 수준까지 높아질수록 쉽게 점화(Ignition)될 수 있다. 따라서, 점화 성능을 향상시키기 위해서는 상대적으로 높은 압력의 반응가스를 방전 챔버로 도입하고, 높은 RF파워를 RF코일에 공급하는 것이 바람직하나, 단순히 RF파워를 높이는 경우에는 피드스루 유닛(230)의 전기적인 부하가 상승하게 되어 잦은 유지보수의 원인이 된다.

이에 따라, 상기 피드스루 유닛(230)은 내부에 상기 제1연결부(232), 제2연결부(233) 및 제3연결부(234)를 수용하는 내부공간이 마련되고 일측에 개폐 가능한 커버가 마련된 커버박스(235)를 더 포함할 수 있다.

또한, DC전원부(220)를 피드스루 유닛(230)과 분리 구성함으로써, 뉴트럴라이저(200)용 RF파워의 상승시 발생하는 RF전원라인(L1)과 DC전원라인(L2)의 전기적인 간섭을 최소화할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, RF전원라인(1)과 분리된 DC전원부(220)를 통해 피드스루 유닛(230)의 전기적인 부하를 방지하여 피드스루 유닛(230)의 유지보수 빈도를 낮추는 동시에, DC전원부(220) 내부의 부품을 쉽게 교체할 수 있도록 함으로써 유지보수가 용이한 효과를 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명 플라즈마 소스에 따른 이온빔의 조사 동작을 살펴보면, 먼저 가스공급부(140)에 의해 플라즈마 챔버(130) 내부의 플라즈마 생성공간(131)으로 반응가스를 공급하고 RF 안테나(150)에 RF전원을 공급하면, 플라즈마 챔버(130) 내부에 고주파가 인가됨에 따라 플라즈마 생성공간(131) 내의 반응가스를 이온화시키게 되어 이온을 함유하는 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마에 함유된 이온은 그리드 전극(160)의 관통홀(H)을 통과하는 과정에서 제1전극(161)과 제2전극(162) 사이에 부여된 전위차에 의해 가속되어 프로세스 챔버(11)의 기판 처리공간(12)으로 이온빔으로서 제공되며, 뉴트럴라이저(200)에 의해 중화되고 기판에 조사된다.

이때, 증발기(30)의 도가니 내에 수용된 증착 재료는 전자총에 의해 증발 온도까지 승온하여 프로세스 챔버(11)의 기판 처리공간(12) 내에 비산되고, 이온빔에 의해 어시스트되어 기판의 표면에 퇴적됨에 따라 치밀한 박막을 형성하게 된다.

상기와 같은 본 실시예에 따르면, 높은 빔 전압과 RF 파워를 인가하여 높은 빔 전류를 형성하는 과정에서 아크 방전 및 절연파괴 현상을 방지할 수 있으므로, 공정 시간을 감소시키고 표면 처리 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 플라즈마를 안정적으로 유지할 수 있는 이점을 제공한다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100:플라즈마 생성부, 110:컨테이너, 120:베이스,
130:플라즈마 챔버, 131:플라즈마 생성공간, 140:가스공급부,
141:가스노즐, 142:제1피드스루, 143:제2피드스루,
144:가스라인, 150:RF 안테나, 151:RF 전원공급부,
160:그리드 전극, 161:제1전극, 162:제2전극,
163:제3전극, H:관통홀, 170:그리드 리테이너,
180:위치조절부, 181:제1지지대, 181a:제1고정블록,
181b:제1조절나사, 181c:수직가이드, 182:제2지지부,
182a:제2고정블록, 182b:제2조절나사, 182c:수평가이드,
200:뉴트럴라이저, 210:RF전원부, 220:DC전원부,
230:피드스루 유닛, 231:베이스플레이트, 232:제1연결부,
232a:제1단자, 232b:제2단자, 232c:체결부재,
233:제2연결부, 234:제3연결부, 235:커버박스,
L1:RF전원라인, L2:DC전원라인, L3:가스라인,
10:기판처리부, 11:프로세스 챔버, 12:기판 처리공간,
13:기판홀더, 14:진공펌프, 30:증발기,

Claims

삭제
프로세스 챔버 내에 기판 처리공간을 형성하는 기판처리부;
상기 기판 처리공간과 연통하는 플라즈마 생성공간을 형성하는 플라즈마 생성부;
상기 기판 처리공간에 배치되어 이온을 중화하는 뉴트럴라이저;
상기 뉴트럴라이저에 RF전원을 인가할 수 있도록 RF전원라인을 통해 상기 뉴트럴라이저와 연결되는 RF전원부;
상기 프로세스 챔버에 설치되어 상기 RF전원라인을 통과시키는 피드스루 유닛; 및
상기 프로세스 챔버의 외부에서 상기 피드스루 유닛과 별도로 배치되고, 상기 뉴트럴라이저에 DC전원을 인가할 수 있도록 DC전원라인을 통해 상기 뉴트럴라이저와 연결되는 DC전원부;를 포함하고,
상기 피드스루 유닛은, 상기 프로세스 챔버에 착탈 가능하게 고정되는 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트를 관통하여 상기 프로세스 챔버 내,외의 RF전원라인을 전기적으로 연결하는 제1연결부를 포함하되,
상기 제1연결부와 RF전원라인은 각각의 단부에 마련되는 단자가 서로 중첩된 상태에서 상기 단자의 중첩부를 관통하는 체결부재에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스.
제 2항에 있어서,
상기 피드스루 유닛은 상기 베이스플레이트를 관통하여 상기 프로세스 챔버 내,외의 DC전원라인을 전기적으로 연결하는 제2연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스.
제 2항에 있어서,
상기 피드스루 유닛은, 상기 베이스플레이트를 관통하여 프로세스 챔버 내,외의 가스라인을 연결하는 제3연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스.