KR20160066870A - 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 - Google Patents
플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160066870A KR20160066870A KR1020140172206A KR20140172206A KR20160066870A KR 20160066870 A KR20160066870 A KR 20160066870A KR 1020140172206 A KR1020140172206 A KR 1020140172206A KR 20140172206 A KR20140172206 A KR 20140172206A KR 20160066870 A KR20160066870 A KR 20160066870A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- antenna
- resonance
- current
- amplified
- output control
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 15
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
- H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
- H01J37/32183—Matching circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/38—Impedance-matching networks
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
본 발명은, 각각 병렬로 연결되는 복수의 안테나, 복수의 안테나에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원, 안테나와 직렬로 연결되며, 안테나의 출력을 증폭시키는 공진커패시터, 안테나와 병렬로 연결되며, 안테나에서 증폭되는 출력을 변화시킬 수 있도록, 적어도 하나 이상의 가변 소자를 포함하여 구성되는 복수의 공진출력제어부를 포함하여 구성되는 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치가 제공된다.
본 발명에 의할 경우, 복수의 안테나로부터 각각 발생되는 플라즈마를 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다. 또한, 안테나에 허용전류 이상의 전류가 인가되는 것을 방지하여 안테나의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의할 경우, 복수의 안테나로부터 각각 발생되는 플라즈마를 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다. 또한, 안테나에 허용전류 이상의 전류가 인가되는 것을 방지하여 안테나의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 복수의 안테나를 구비하는 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리장치는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치를 의미하며, 증착, 식각 또는 이온 주입 등 다양한 방식이 기판 처리 공정에 이용될 수 있다.
이러한 플라즈마 처리장치는 플라즈마를 생성하는 방식에 따라 용량 결합형 플라즈마 생성 방식, 유도 결합형 플라즈마 생성 방식으로 분류될 수 있다.
이러한 플라즈마 처리장치는 플라즈마를 생성하는 방식에 따라 용량 결합형 플라즈마 생성 방식, 유도 결합형 플라즈마 생성 방식, ECR 플라즈마 생성 방식 및 마이크로파 플라즈마 생성 방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
이 중에서도 유도 결합형 플라즈마 생성 방식은 고주파 안테나에 고주파 전력을 인가하여 유도 자기장에 의해 플라즈마를 발생시키는 방식으로, 한국 대한민국 등록특허 964,398호에서도 유사하게 개시되어 있다. 이러한 유도 결합형 플라즈마 생성 방식은 대면적 기판을 처리하는데 널리 적용되고 있으며, 최근에는 대면적 기판의 위치에 따라 균일하게 플라즈마를 발생시킬 수 있도록 분할된 복수개의 안테나를 이용하는 기술이 적용되고 있다.
다만, 종래의 경우 복수의 안테나를 개별적으로 제어함에 있어, 안테나에서 증폭되는 전류를 정밀하게 제어하지 못해, 각 구역에 형성되는 유도 자기장의 정밀한 제어가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결할 수 있도록, 각각의 안테나와 병렬 연결되는 공진출력제어부가 구비되어, 안테나에서 증폭되는 출력을 정밀하게 제어할 수 있는 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
각각 병렬로 연결되는 복수의 안테나, 복수의 안테나에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원, 안테나와 각각 직렬로 연결되며, 안테나의 출력을 증폭시키는 복수의 공진커패시터, 안테나와 각각 병렬로 연결되며, 안테나에 증폭되는 출력을 조절할 수 있도록 적어도 하나 이상의 가변소자를 포함하여 구성되는 복수의 공진출력제어부를 포함하여 구성되는 플라즈마 발생모듈이 제공된다.
한편, 본 발명에 따른 플라즈마 발생모듈의 공진커패시터는 가변 커패시터로 구성될 수 있다.
또한, 공진커패시터는 각 안테나에 전류를 분배하는 제1 분기점과 안테나 및 공진출력제어부에 전류를 분배하는 제2 분기점 사이에 구비될 수 있다.
나아가, 공진커패시터는 안테나 및 공진출력제어부와 접지부 사이에 구비될 수 있다.
한편, 공진출력제어부는 가변저항을 포함하여 구성될 수 있으며, 가변저항의 저항 값을 조절하여 안테나에서 증폭되는 전류를 조절하도록 구성될 수 있고, 나아가, 가변저항의 저항 값이 증가할수록, 안테나에서 증폭되는 전류량이 감소되도록 제어될 수 있다.
이와 별개로, 가변저항은, 안테나에서 증폭된 전류가 안테나의 허용전류량 이상으로 증폭되지 않는 크기의 저항 값을 가변 범위의 최소 값으로 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 공진출력제어부는, 가변 인덕터를 포함하여 구성될 수 있다.
추가적으로 내부에 공정공간이 형성되는 챔버, 챔버의 내부에 구비되어 기판이 안착되는 공간을 형성하는 스테이지, 및 스테이지의 상측에 배치되고, 공정 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 전술한 플라즈마 발생모듈을 포함한 플라즈마 발생장치가 제공된다.
본 발명에 의할 경우, 공진출력제어부가 구비되어, 출력을 2단계로 조절할 수 있으므로, 복수의 안테나로부터 각각 발생되는 플라즈마를 정밀하고 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
추가적으로, 일정한 값을 가지는 저항이 구비되어, 안테나에 허용전류 이상의 전류가 인가되는 것을 방지하여 안테나의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에서 공진커패시터 값에 따라 안테나에서 증폭되는 전류의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 공진커패시터 값에 따라 안테나에서 증폭되는 전류의 변화와 안테나의 허용전류를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 공진출력제어부 변형예의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에서 공진커패시터 값에 따라 안테나에서 증폭되는 전류의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 공진커패시터 값에 따라 안테나에서 증폭되는 전류의 변화와 안테나의 허용전류를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 공진출력제어부 변형예의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 단면을 도시한 단면도이다. 여기서, 플라즈마 처리장치라 함은 공정 가스를 이용하여 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 공정에 적용하는 장치를 의미하며, 기판 증착 장치, 기판 식각 장치, 이온 주입 장치 등 다양한 장치일 수 있다.
그리고, 도 1에서는 클러스터 타입에 적용되는 구조의 플라즈마 처리장치를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 인라인 타입에 적용되는 플라즈마 처리장치에도 적용할 수 있음을 앞서 밝혀둔다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는 챔버(10), 스테이지(40), 안테나 설치부(20) 및 플라즈마 발생모듈(100)을 포함하여 구성될 수 있다.
우선, 챔버(10)는 다수의 벽면으로 둘러싸인 밀폐 구조로 형성되며, 플라즈마 처리장치의 몸체를 구성한다. 챔버(10)의 내부는 크게 기판이 수용되어 기판 처리 공정이 수행되는 공정 공간(30) 및 후술할 플라즈마 발생모듈(100)이 설치되는 안테나 설치부(20)로 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 설치부(20)는 챔버(10) 내부의 상측에 배치되며, 안테나 설치부(20)의 하측에 공정 공간(30)이 위치할 수 있다.
그리고, 도 1에서는 도시되지 않았으나, 챔버(10)의 일측에는 기판이 출입하기 위한 게이트 밸브(미도시)가 형성될 수 있으며, 기판 처리 공정에 사용되는 공정 가스를 챔버 내부의 공정 공간으로 공급하고 외부로 배기하기 위한 가스 공급부(미도시) 및 가스 배기부(미도시)가 구비될 수 있다.
한편, 공정 공간(30)의 내측에는 스테이지(40)가 구비된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이지(40)는 기판(S)을 지지하도록 구성되며, 기판(S)은 스테이지(40)에 안착된 상태에서 처리가 이루어질 수 있다. 스테이지(40)에는 공정 공간(30) 상에 형성되는 플라즈마의 분포를 조절하기 위해 외부의 RF 전원부(60)와 연결 설치되는 바이어스 전극(50)이 형성될 수 있다. 또한, 도 1에 구체적으로 도시되어 있지는 않으나 스테이지(40)의 내부에는 히터(미도시)와 같은 온도 조절 부재가 구비되어 기판 처리 공정 중 기판의 온도를 조절하도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 안테나 설치부(20)는 스테이지(40)의 상측에 구비되며, 플라즈마 발생모듈(100)이 설치되는 공간을 형성한다. 안테나 설치부(20)는 적어도 하나의 윈도우에 의해 공정 공간으로부터 구획된 공간을 형성한다. 윈도우(21)는 챔버 벽면에 설치된 지지 부재(22)에 의해 지지될 수 있다. 이러한 윈도우(21)는 금속 재질을 이용하여 구성될 수 있고 금속 재질 이외의 유전체 물질을 이용하여 구성되는 것도 가능하다.
플라즈마 발생모듈(100)은 공정 공간 내측으로 유도 전계를 발생시켜, 공정 공간 내의 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 구성이다. 이러한 플라즈마 발생모듈(100)는 고주파 전원(110), 정합부(120) 및 복수의 안테나(130), 복수의 공진커패시터(140), 공진출력제어부(150)를 포함하여 구성된다. 이때, 고주파 전원(110) 및 정합부(120)는 챔버의 외측에 설치될 수 있으며, 안테나(130), 공진커패시터(140), 공진출력제어부(150)는 안테나 설치부(20) 내측에 수용되도록 설치될 수 있다.
각각의 안테나(130)는 공정 공간의 상측(안테나 설치부의 내측)에 고르게 분산되어 배치될 수 있다. 따라서, 기판 처리 공정 중 공정 공간 내측에 발생되는 플라즈마의 분포를 균일하게 제어하거나, 구역별로 정밀하게 제어할 수 있도록 구성된다.
이하에서는 플라즈마 발생모듈(100)에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈(100)의 회로도이다. 전술한 바와 같이 플라즈마 발생모듈(100)은 고주파 전원(110), 정합부(120), 안테나(130), 공진커패시터(140), 공진출력제어부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
고주파 전원(110)은 고주파(radiofrequency) 전력을 발생시켜 복수의 안테나(130)로 제공한다. 정합부(120)는 고주파 전원(110)과 복수의 안테나(130) 사이에 구비되며, 고주파 전원(110) 측과 안테나(130) 사이에서 임피던스 정합을 수행할 수 있다. 이러한 정합부(120)는 가변 콘덴서 또는 가변 인덕터를 포함하는 회로로 구성되며, 가변 콘덴서 또는 가변 인덕터를 제어하는 방식으로 임피던스 정합을 수행한다. 다만, 이러한 고주파 전원(110) 및 정합부(120)의 구성은 널리 적용되고 있는 구성이므로 구체적인 설명은 생략한다.
안테나(130)는 복수로 구성되어 각각 병렬로 연결되며, 후술할 공진커패시터(140)와의 상호작용으로 공진현상을 일으켜 전류를 증폭시킬 수 있도록 구성된다. 안테나(130)에 고주파 전류가 인가되면 안테나(130)의 배치에 대응하는 챔버의 공정 공간(20)에 유도전계를 형성한다. 이러한 안테나(130)의 형상은 나선형, 동심축 원형, 직선형 안테나 등의 형상으로 다양하게 구성되어 사용자가 요구하는 ethcing rate에 맞는 구조로 결정될 수 있다. 한편, RF전원을 인가받아 유도전계를 형성하는 구성이라면, 그 형상과 명칭에 무관하게 본 발명에서 설명하는 안테나(130)로 볼 수 있다.
공진커패시터(140)은 전술한 바와 같이, 안테나(130)와 상호작용으로 안테나(130)에서 전류를 증폭시킬 수 있는 구성이다. 공진커패시터(140)는 안테나(130)와 직렬 연결되어 직렬공진회로를 구성하게 된다. 전류가 증폭되는 조건을 살펴보면, RF파워의 주파수가 w이고 인덕터의 인덕턴스(inductance) 값을 L, 커패시터의 커패시턴스(capacitance) 값을 C라 할 때, 
의 조건을 만족할 때, 공진회로의 임피던스 값이 최소가 되며, 회로에 흐르는 전류가 최대가 되어, 결국 큰 출력을 낼 수 있게 된다. 전술한 식을 만족하는 주파수를 공진주파수라고 하며, L과 C의 관계가 공진주파수와 유사한 값을 갖는 경우에도 공진이 일어날 수 있으며, 공진현상을 이용하면 증폭된 전류를 이용할 수 있으므로, 적은 RF파워를 인가하더라도 높은 출력을 얻을 수 있게 된다.
한편, 공진커패시터(140)가 안테나(130) 및 공진출력제어부(150)와 직렬로 연결될 수 있으며, 본 실시예에서와 같이 각 안테나(130)로 전력이 분배되는 제1 분배점과 각 안테나(130)와 공진출력제어부(150)가 분배되는 제2 분배점 사이에 위치할 수 있다. 공진커패시터(140)는 안테나(130)와 직렬로 연결되어, 임피던스 값을 변화시켜 공진영역을 변화시킬 수 있으며, 위상을 변화시킬 수 있게 되어 출력을 보다 용이하게 제어할 수 있게 된다. 또한, 본 실시예에서와 같이 안테나(130)를 기준으로 전단에 배치되는 경우, 각각의 공진커패시터(140)는 병렬로 연결되어 고주파 전원(110)으로부터 각 안테나(130)에 공급되는 RF파워롤 보다 균일하게 분배할 수 있다. 다만, 공진커패시터(140)는 안테나(130)의 후단에 배치될 수 있으며, 이에 대하여는 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 안테나(130)에서 증폭되는 전력은 안테나(130)와 연결되는 부하 등의 영향을 복합적으로 받게 되지만, 안테나(130)의 형상이 고정되어 인덕턴스 값(L)이 고정되어 있는 경우에는 공진커패시터(140)의 커패시턴스 값(C)에 영향을 가장 크게 받는다. 따라서 원하는 전류를 안테나(130)에 인가하기 위하여 전류의 증폭량을 제어할 수 있도록, 공진커패시터(140)은 가변 커패시터로 구성될 수 있고, 사용자는 가변 커패시터의 커패시턴스 값(C)을 변화시켜 전류의 증폭량을 변화시켜 원하는 크기의 전류를 안테나(130)에 인가할 수 있게 된다. 이때, 안테나(130)에 인가되는 전류 값을 모니터링하면서 공진커패시터(140)의 커패시턴스 값(C)을 변화시키도록 구성될 수 있다. 이 경우 복잡한 계산에 의하지 않더라도, 안테나(130)에 인가되는 출력을 원하는 값을 갖도록 직관적으로 제어할 수 있다. 그러나 이때, 출력의 미세한 제어가 어려운 문제점이 발생하며, 이를 해결하기 위한 구성에 대하여는 차후 상세히 설명하도록 한다.
공진출력제어부(150)는 안테나(130)와 동일한 수로 구성되어 안테나(130)와 병렬로 연결되며, 적어도 하나 이상의 가변소자를 포함하여 구성되며, 가변소자의 파라미터 값을 변화시켜 각 안테나(130)에서 증폭되는 출력를 개별적으로 변화시킬 수 있도록 구성된다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 공진출력제어부(150)의 기능에 대하여 상세히 설명한다. 참고로, 이하에서 안테나 모듈이란 하나의 안테나 영역에 플라즈마를 발생시키기 위한 단위 모듈을 말하며, 안테나(130), 공진커패시터(140), 공진출력제어부(150)를 포함하여 구성된 단위를 말한다. 다시말해 본 실시예는 이러한 안테나 모듈이 복수개가 구비되어 정합부(120) 및 고주파 전원(110)과 연결되는 구성으로 볼 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 안테나(130)는 유도전계를 발생시키는 인덕터(inductor)로 볼 수 있으며, 안테나(130)의 인덕턴스 값(L)은 일반적으로 구조적인 특징에 따라 고정된 값을 갖게 된다. 한편, 일반적으로 고주파 전원(110)은 특정 주파수를 갖는 RF전력이 인가되며, 특정 주파수는 발생시키고자 하는 플라즈마에 따라서 결정된다. 따라서 안테나(130)에서 증폭되는 전류는 공진커패시터(140), 공진출력제어부(150)에 구비된 가변소자의 특성 값을 변화시킴으로써 제어될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 제 1실시예에서 공진커패시터(140)의 커패시턴스 값(C)의 변화에 따라 안테나(130)에서 증폭된 전류을 나타낸 그래프이다. 여기서 Cr이란, 전술한 
로부터 유도되는 
를 만족하는 경우의 커패시턴스 값을 말한다. 공진커패시터(140)의 커패시턴스 값(C)이 Cr주변의 값을 갖는 경우, 공진에 의해 전류의 증폭이 일어나며, 특히 커패시턴스 값(C)이 Cr인 경우 전류가 최대로 증폭된다. 공진커패시터(140)의 커패시턴스 제어범위는 Cr을 포함하여 C1에서 C2사이가 되도록 설정하여 일정수준 이상의 증폭된 전류를 이용할 수 있다. 다만, 이러한 C1 및 C2의 값은 안테나(130)의 인덕턴스 값 및 RF전원 등과 밀접하게 관련되어 있으며, 수 pF 일 수 있고, 다양한 값으로 적용될 수 있으므로, 본 실시예에서는 특정한 값을 적용한 예에 대하여는 생략하기로 한다.
도 3(a)를 자세히 살펴보면, 공진출력제어부(150)가 가변저항을 포함하여 구성된 경우의 저항 값의 변화에 따라 증폭되는 R1 < R2 < R3 로 각각 다른 3가지 경우에 C값의 변화에 따른 증폭되는 전류의 크기가 나타나 있다. 공진출력제어부(150)의 가변저항 값이 증가됨에 따라서 C값의 증가에 따른 출력의 변화량이 점차 감소하는 경향이 나타나 있다.
한편, 일반적인 가변커패시터(140)에는 온도, 주변의 전자기장 등의 영향을 받아 크게는 10%이상의 작동오차가 발생할 수 있다. 작동오차에 의하여 증폭된 전류 값이 달라질 수 있는데, 특히 Cr부근에서 C값의 미세한 차이에도 증폭되는 전류의 양은 큰 차이가 발생할 수 있다. 이러한 오차에 의하여 달라지는 증폭된 출력의 크기는 수 배 이상 차이가 발생할 수 있다.
그러나 이때, 공진출력제어부(150)이 구비되어 가변저항의 저항 값을 증가시키면, 도시된 것처럼 C값의 변화에 따른 증폭되는 전류의 변화량이 감소하게 되므로, 증폭된 전류의 오차를 최소화 할 수 있게 된다.
한편 공진출력제어부(150)에 구비된 가변저항의 저항 값에 따라 전류의 오차범위가 달라지므로, 가변커패시터(140)의 제어범위(C1 내지 C2) 내에서 적절한 전류오차범위 내에서 제어되도록 적절한 가변저항의 저항 값을 갖도록 설정하는 것이 바람직하다.
도 3(b)에는 도 3(a) 보다 더 급격한 전류의 변화가 도시되어 있다. 이와 같은 경우는 공진회로를 구성하는 L값이 도 3(a)보다 큰 경우에 나타나는 경향이다. 즉, 안테나(130)의 L값이 클수록, 공진커패시터의 커패시턴스 값(C)에 따라 증폭되는 전류는 Cr 주변에서 급격하게 변화되는 경향이 더욱 뚜렷해진다. 이러한 경향은 기판의 대형화에 따른 안테나(130)의 대형화에 수반되는 특징이다. 따라서 공진커패시터(140)의 제어 오차로 인해, 발생되는 전류의 오차가 더욱 커지게 되는 문제점을 수반한다.
이러한 경우에도 공진출력제어부(150)의 가변저항의 저항 값을 조절하여 공진커패시터(140)의 커패시턴스 값(C)의 변화에 따른 안테나(130)에 인가되는 증폭된 전류의 변화량을 감소시킬 수 있게 되므로, 안테나(130)에서 증폭되는 전류를 용이하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 안테나(130)에서 증폭되는 전류는, 공진커패시터(140)의 커패시턴스 값(C)과 공진출력제어부(150)의 파라미터 값을 변화시켜 미세하게 제어될 수 있다. 구체적으로, 먼저 공진커패시터(140)를 원하는 전류로 증폭시킬 수 있는 C값으로 설정하고, 그 다음 공진출력제어부(150)의 가변저항의 저항 값을 적절히 조절하여 원하는 크기의 전류가 발생되도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 공진커패시터(140)의 커패시턴스 값(C)에 따라 안테나(130)에서 증폭되는 전류의 변화와 안테나(130)의 허용전류(Ia)를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 공진출력제어부(150)는, 공진커패시터(140)의 커패시턴스 값(C)이 공진주파수에 대응하는 Cr이 될 때, 증폭되는 전류의 최대 값이 안테나(130)의 허용전류(Ia)를 초과하지 않게 하는 일정 크기를 갖는 저항을 더 포함하여 구성될 수 있다. 공진출력제어부(150)의 저항 값이 증가할수록 증폭되는 전류의 양이 감소하게 되므로, 안테나(130)의 허용전류(Ia)이하로만 전류를 증폭시키기 위한 구성이다.
이는 전술한 바와 같이, 공진현상을 이용하여 안테나(130)에서 증폭되는 전류는 C값의 오차에 의하여 수 배 이상으로 쉽게 증폭될 수 있으므로, 안테나(130)에서 증폭되는 전류의 오차가 발생하더라도 허용전류(Ia) 이상으로 증폭을 방지하여 안테나(13)등의 소자가 파손되는 것을 예방하기 위함이다.
도5 는 본 발명의 공진출력제어부 변형예의 회로도이다. 이해를 위하여 하나의 안테나(130)와 공진출력제어부(150)가 도시되어 있으며, 이와 같이 도시된 안테나 모듈이 복수개가 조합되어 플라즈마 발생모듈이 구성될 수 있다.
도 5(a)는 제1 실시예의 안테나 모듈이 나타나 있다. 한편, 본 발명은 도 5(b)와 같이, 공진출력제어부(150)가 가변 인덕터를 포함하여 구성될 수 있으며, 도 5(c)와 같이, 공진출력제어부(150)가 가변 인턱터 및 가변저항을 포함하여 구성된 변형 예로 실시될 수 있다. 이와 같은 변형을 채택하여도 전술한 제1 실시예와 같이, 안테나(130)의 전류를 2단계로 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예의 일부를 도시한 회로도이다. 본 실시예는 공진커패시터(140)가 안테나(130) 및 공진커패시터(140)와 접지부 사이에 구비되어 있는 모습, 즉 안테나(130)를 기준으로 안테나(130) 후단에 구비된 모습이 도시되어 있다. 본 실시예에서 공진출력제어부(150)는 제1 실시예에서의 공진출력제어부(150)와 같이 가변 저항 및 가변 인덕터의 조합으로 변형되어 구성될 수 있다. 본 실시예와 같이 구성되어 임피던스 조절이 용이하며, 위상을 바꿀 수 있어, 보다 정밀한 제어가 가능하고, 이 경우 정합회로에서 임피던스 매칭과정을 재 수행하여 RF파워를 인가할 수 있다.
이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 발생모듈(100)은, 안테나(130)에서 증폭되는 출력을 변화시킬 수 있고, 2단계 제어로 정밀한 제어가 가능하다.
결국 플라즈마를 안테나 구역별로 정밀하게 제어 가능하므로, 결국, 기판을 정밀하게 처리할 수 있는 효과가 있다. 한편 허용전류 이상의 전류가 인가되는 것을 방지하여 장치의 파손을 방지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 고주파 전원
120: 정합회로(Impedance matching box)
P1: 제1 분기점 P2: 제2 분기점
130: 안테나
140: 공진커패시터
150: 공진출력제어부
120: 정합회로(Impedance matching box)
P1: 제1 분기점 P2: 제2 분기점
130: 안테나
140: 공진커패시터
150: 공진출력제어부
Claims (10)
- 각각 병렬로 연결되는 복수의 안테나;
상기 복수의 안테나에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원;
상기 안테나와 각각 직렬로 연결되며, 상기 안테나의 출력을 증폭시키는 복수의 공진커패시터; 및
상기 안테나와 각각 병렬로 연결되며, 상기 안테나에 증폭되는 출력을 조절할 수 있도록 적어도 하나 이상의 가변소자를 포함하여 구성되는 복수의 공진출력제어부를 포함하여 구성되는 플라즈마 발생모듈. - 제1 항에 있어서,
상기 공진커패시터는 가변인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈. - 제2 항에 있어서,
상기 공진커패시터는 상기 각 안테나에 전류를 분배하는 제1 분기점과 상기 안테나 및 상기 공진출력제어부에 전류를 분배하는 제2 분기점 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈. - 제2 항에 있어서,
상기 공진커패시터는 상기 안테나 및 상기 공진출력제어부와 접지부 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈. - 제2 항에 있어서,
상기 공진출력제어부는 가변저항을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈. - 제5 항에 있어서,
상기 가변저항의 저항 값을 조절하여 상기 안테나에서 증폭되는 전류를 조절하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈. - 제6 항에 있어서,
상기 가변저항의 상기 저항 값이 증가할수록, 상기 안테나에서 증폭되는 전류량이 감소하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈. - 제7 항에 있어서,
상기 가변저항은,
상기 안테나에서 증폭된 전류가 상기 안테나의 허용전류량 이상으로 증폭되지 않는 크기의 저항 값을 가변 범위의 최소 값으로 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈. - 제2 항에 있어서,
상기 공진출력제어부는,
가변 인덕터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈. - 내부에 공정공간이 형성되는 챔버;
상기 챔버의 내부에 구비되어 기판이 안착되는 공간을 형성하는 스테이지; 및
상기 스테이지의 상측에 배치되고, 상기 공정 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생모듈을 포함하며,
상기 플라즈마 발생모듈은, 각각 병렬로 연결되는 복수의 안테나, 상기 복수의 안테나에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원, 상기 안테나와 각각 직렬로 연결되며, 상기 안테나의 출력을 증폭시키는 복수의 공진커패시터, 상기 안테나와 각각 병렬로 연결되며, 상기 안테나에 증폭되는 출력을 조절할 수 있도록 적어도 하나 이상의 가변소자를 포함하여 구성되는 복수의 공진출력제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140172206A KR20160066870A (ko) | 2014-12-03 | 2014-12-03 | 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140172206A KR20160066870A (ko) | 2014-12-03 | 2014-12-03 | 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160066870A true KR20160066870A (ko) | 2016-06-13 |
Family
ID=56191153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140172206A KR20160066870A (ko) | 2014-12-03 | 2014-12-03 | 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20160066870A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190063999A (ko) * | 2017-11-30 | 2019-06-10 | 코멧테크놀로지스코리아 주식회사 | Rf전력분배장치 및 rf전력분배방법 |
-
2014
- 2014-12-03 KR KR1020140172206A patent/KR20160066870A/ko active Search and Examination
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 대한민국 등록특허 964,398호 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190063999A (ko) * | 2017-11-30 | 2019-06-10 | 코멧테크놀로지스코리아 주식회사 | Rf전력분배장치 및 rf전력분배방법 |
| CN109950895A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-06-28 | 康姆艾德科技韩国有限公司 | Rf电力分配装置及rf电力分配方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220223386A1 (en) | Circuits for edge ring control in shaped dc pulsed plasma process device | |
| US10109462B2 (en) | Dual radio-frequency tuner for process control of a plasma process | |
| TWI627653B (zh) | 使用處理腔室中之調諧電極以調諧電漿分佈之設備及方法 | |
| TWI703660B (zh) | 電漿密度之控制系統及方法 | |
| EP1166321B1 (en) | Plasma processor with coil having variable rf coupling | |
| US10032608B2 (en) | Apparatus and method for tuning electrode impedance for high frequency radio frequency and terminating low frequency radio frequency to ground | |
| US8450635B2 (en) | Method and apparatus for inducing DC voltage on wafer-facing electrode | |
| KR101893811B1 (ko) | 플라스마 처리 장치 | |
| US10283329B2 (en) | ICP source for M and W-shape discharge profile control | |
| US20190244825A1 (en) | Controlling Azimuthal Uniformity of Etch Process in Plasma Processing Chamber | |
| KR101652845B1 (ko) | 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 | |
| KR101710680B1 (ko) | 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 | |
| KR101682881B1 (ko) | 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 | |
| KR101643674B1 (ko) | 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 | |
| KR20160066870A (ko) | 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 | |
| CN115088054A (zh) | 用于在等离子体处理装置中的边缘环处操纵功率的设备和方法 | |
| KR101663214B1 (ko) | 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 | |
| KR101710678B1 (ko) | 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 | |
| KR101697481B1 (ko) | 플라즈마 처리장치 | |
| TW201842529A (zh) | 感應耦合電漿天線及包括該天線的基板處理裝置 | |
| JP5879449B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| KR101619899B1 (ko) | 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 | |
| KR101990577B1 (ko) | 필드 조절 유닛 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 | |
| KR102298032B1 (ko) | 고 주파수 무선 주파수에 대한 전극 임피던스를 튜닝하고 저 주파수 무선 주파수를 접지로 종단하기 위한 장치 및 방법 | |
| WO2023129218A1 (en) | Demagnetizing coils for linearity improvement of current ratio of plasma processing systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment |