KR101092881B1 - Capacitively Coupled Plasma Generation Apparatus and Capacitively Coupled Plasma Generation Method - Google Patents

Capacitively Coupled Plasma Generation Apparatus and Capacitively Coupled Plasma Generation Method Download PDF

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Abstract

본 발명의 축전 결합 플라즈마 발생 장치 및 발생 방법을 제공한다. 이 축전 결합 플라즈마 발생 장치는 구동 주파수를 가지고 주기적인 RF 펄스를 제공하는 RF 전원, RF 전원에 연결된 제1 전극, 및 기판을 장착하고 제1 전극과 대향하여 이격되어 배치된 제2 전극을 포함한다. 제1 전극은 홀들을 포함하는 할로우 케소드 영역을 포함한다. 할로우 케소드 영역은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들로 분리된다. 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 홀의 형태를 가지고, RF 전원의 펄스의 듀티비(duty ratio)에 따라, 서브 할로우 케소드 영역들의 플라즈마 밀도 분포의 제어가 가능하다.The present invention provides a capacitively coupled plasma generating apparatus and a generating method. The capacitively coupled plasma generating device includes an RF power supply having a driving frequency and providing a periodic RF pulse, a first electrode connected to the RF power supply, and a second electrode on which the substrate is mounted and spaced apart from the first electrode. . The first electrode includes a hollow cathode region comprising holes. The hollow cathode region is divided into a plurality of sub hollow cathode regions. The sub hollow cathode regions have different hole shapes, and according to the duty ratio of the pulse of the RF power source, it is possible to control the plasma density distribution of the sub hollow cathode regions.

Description

축전 결합 플라즈마 발생 장치 및 축전 결합 플라즈마 발생 방법{Capacitively Coupled Plasma Generation Apparatus and Capacitively Coupled Plasma Generation Method}Capacitively Coupled Plasma Generation Apparatus and Capacitively Coupled Plasma Generation Method

본 발명의 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로, RF 펄스의 듀티비를 이용하여 할로우 케소드 방전 효과를 공간적으로 분배하는 것에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma generating apparatus, and more particularly, to spatially distributing a hollow cathode discharge effect using a duty ratio of an RF pulse.

통상적인 축전 결합 플라즈마는 서로 마주보고 있는 전극들 중에 하나에 RF 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다. 대면적에서, 축전 결합 플라즈마는 정상파 효과, 유도 전기장 유도 효과, 열, 가스 분압의 불균일 분배, 위치 별 배기 시간 차이 효과 등에 의하여 플라즈마 균일도 및 공정 균일도가 낮다.Conventional capacitively coupled plasma generates RF by applying RF power to one of the electrodes facing each other. In large areas, the capacitively coupled plasma has low plasma uniformity and process uniformity due to standing wave effects, induced electric field induction effects, non-uniform distribution of heat and gas partial pressures, and difference in exhaust time per position.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 듀티비를 조절하여 할로우 방전 효과를 공간에 따라 조절하는 축전 결합 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a capacitively coupled plasma generating device for adjusting the hollow discharge effect according to the space by adjusting the duty ratio.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 듀티비를 조절하여 할로우 방전 효과를 공간에 따라 조절하는 축전 결합 플라즈마 발생 방법을 제공하는 것이다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a capacitively coupled plasma generation method for controlling the hollow discharge effect according to the space by adjusting the duty ratio.

본 발명의 일 실시예에 따른 축전 결합 플라즈마 발생 장치는 구동 주파수를 가지고 주기적인 RF 펄스를 제공하는 RF 전원, 상기 RF 전원에 연결된 제1 전극, 및 기판을 장착하고 상기 제1 전극과 대향하여 이격되어 배치된 제2 전극을 포함한다. 상기 제1 전극은 홀들을 포함하는 할로우 케소드 영역을 포함한다. 상기 할로우 케소드 영역은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들로 분리된다. 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 홀의 형태를 가지고, 상기 RF 전원의 펄스의 듀티비(duty ratio)에 따라, 상기 서브 할로우 케소드 영역들의 플라즈마 밀도 분포의 제어가 가능하다.The capacitively coupled plasma generating device according to an embodiment of the present invention is equipped with an RF power source having a driving frequency and providing a periodic RF pulse, a first electrode connected to the RF power source, and a substrate and spaced apart from the first electrode. And a second electrode disposed to be disposed. The first electrode includes a hollow cathode region comprising holes. The hollow cathode region is divided into a plurality of sub hollow cathode regions. The sub hollow cathode regions have different hole shapes, and the plasma density distribution of the sub hollow cathode regions may be controlled according to the duty ratio of the pulse of the RF power source.

본 발명의 일 실시예에 따른 축전 결합 플라즈마 발생 방법은 홀들을 가지는 할로우 케소드 영역을 포함하는 제1 전극을 제공하는 단계, 상기 제1 전극에 RF 전원을 펄스 형태로 인가하는 단계, 및 상기 RF 전원의 펄스의 듀티비(Duty Ratio)를 조절하여 공정 균일도를 확보하는 단계를 포함하고, 상기 할로우 케소드 영역은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들로 분리되고, 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 홀의 형태를 가진다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a capacitively coupled plasma generation method comprising: providing a first electrode including a hollow cathode region having holes, applying RF power to the first electrode in a pulse form, and the RF Adjusting a duty ratio of a pulse of a power supply to secure process uniformity, wherein the hollow cathode region is divided into a plurality of sub hollow cathode regions, and the sub hollow cathode regions are different from each other. It has the form of a hole.

본 발명의 일 실시예에 따른 축전 결합 플라즈마 발생 장치는 제1 전극에 할로우 케소드 방전을 유발하는 홀들을 포함한다. 상기 홀들은 RF 펄스의 듀티비에 따라 다른 방전 특성을 보일 수 있다. 따라서, 상기 RF 펄스의 듀티비에 조절함에 따라, 상기 제1 전극은 균일한 플라즈마를 제공할 수 있다.The capacitively coupled plasma generating device according to an embodiment of the present invention includes holes for causing hollow cathode discharge in the first electrode. The holes may exhibit different discharge characteristics depending on the duty ratio of the RF pulse. Thus, as the duty ratio of the RF pulse is adjusted, the first electrode may provide a uniform plasma.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.
도 1b는 도 1a의 플라즈마 발생 장치의 제1 전극을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 할로우 케소드 방전을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀의 크기에 따른 할로우 케소드 방전의 특성을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀의 크기에 따른 할로우 케소드 방전의 특성을 설명하는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 플라즈마 발생 장치의 제1 전극을 나타내는 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.
도 6b는 도 6a의 플라즈마 발생 장치의 제1 전극을 나타내는 평면도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.
도 7b는 도 7a의 플라즈마 발생 장치의 제1 전극을 나타내는 평면도이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 방법을 설명하는 흐름도들이다.
도 11a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 예비 제1 전극의 전계 분포를 설명하는 도면이다.
도 11b는 도 11a의 예비 할로우 케소드 영역들에 대응하는 서브 할로우 케소드 영역들을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.1A is a view for explaining a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 1B is a plan view illustrating a first electrode of the plasma generator of FIG. 1A.
2 illustrates a hollow cathode discharge according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the characteristics of the hollow cathode discharge according to the size of the hole according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the characteristics of the hollow cathode discharge according to the size of the hole according to another embodiment of the present invention.
5A is a view for explaining a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5B is a plan view illustrating a first electrode of the plasma generator of FIG. 5A.
6A is a view for explaining a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6B is a plan view illustrating a first electrode of the plasma generator of FIG. 6A.
7A is a view for explaining a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7B is a plan view illustrating a first electrode of the plasma generator of FIG. 7A.
8 to 10 are flowcharts illustrating a plasma generating method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11A is a diagram illustrating an electric field distribution of a preliminary first electrode according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 11B illustrates sub-hollow cathode regions corresponding to the preliminary hollow cathode regions of FIG. 11A.
12 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

1m x 1m 이상의 대면적의 평판 디스플레이 공정 또는 태양 전지 공정은 정상파 표고에 의해 축전 결합 플라즈마 밀도가 균일하지 않을 수 있다. 상기 정상파 효과는 플라즈마 밀도의 균일성을 악화시킬 수 있다.In flat panel display processes or solar cell processes having a large area of 1 m x 1 m or more, the capacitively coupled plasma density may not be uniform due to standing wave elevation. The standing wave effect may worsen the uniformity of the plasma density.

상기 축전 결합 플라즈마의 밀도 균일성 또는 공정 균일성을 확보하면서, 종래의 시스템 또는 공정에서 크게 변화를 주지 않고 쉽게 밀도 균일성 또는 공정 균일성을 확보하는 방법이 필요하다.While ensuring the density uniformity or process uniformity of the capacitively coupled plasma, there is a need for a method for easily securing density uniformity or process uniformity without significantly changing the conventional system or process.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the components have been exaggerated for clarity. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.1A is a view for explaining a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1b는 도 1a의 플라즈마 발생 장치의 제1 전극을 나타내는 평면도이다.FIG. 1B is a plan view illustrating a first electrode of the plasma generator of FIG. 1A.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치는 구동 주파수를 가지고 주기적인 RF 펄스를 제공하는 RF 전원(142), 상기 RF 전원에 연결된 제1 전극(122), 및 기판(134)을 장착하고 상기 제1 전극(122)과 대향하여 이격되어 배치된 제2 전극(132)을 포함한다. 상기 제1 전극(122)은 홀들(22a, 22b)을 포함하는 할로우 케소드 영역(HCA)을 포함한다. 상기 할로우 케소드 영역(hollow cathode area:HCA)은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들(sub-hollow cathode area)로 분리된다. 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 각각 서로 다른 홀의 형태를 가진다. 상기 RF 전원의 펄스의 듀티비(duty ratio)에 따라, 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 플라즈마 밀도를 형성한다.1A and 1B, the plasma generator includes an RF power source 142 having a driving frequency and providing a periodic RF pulse, a first electrode 122 connected to the RF power source, and a substrate 134. And a second electrode 132 spaced apart from the first electrode 122. The first electrode 122 includes a hollow cathode region HCA including holes 22a and 22b. The hollow cathode area (HCA) is divided into a plurality of sub-hollow cathode areas. The sub hollow cathode regions each have a different hole shape. Depending on the duty ratio of the pulses of the RF power supply, the sub hollow cathode regions form different plasma densities.

상기 RF 전원(142)은 소정의 구동 주파수에서 동작할 수 있다. 상기 구동 주파수는 100 Khz 내지 500 Mhz일 수 있다. 상기 RF 전원(142)은 온타임(On time)과 오프 타임(Off time)을 가지는 펄스 모드에서 동작할 수 있다. 상기 펄스 모드의 주기는 수십 마이크로 초(usec) 내지 수백 밀리 초(msec) 일 수 있다. 상기 펄스 모드의 듀티비(duty ratio)는 온타임을 변경할 수 있다. The RF power source 142 may operate at a predetermined driving frequency. The driving frequency may be 100 Khz to 500 Mhz. The RF power source 142 may operate in a pulse mode having an on time and an off time. The period of the pulse mode may be tens of microseconds (usec) to several hundred milliseconds (msec). The duty ratio of the pulse mode may change on time.

RF 펄스 제어부(144)는 상기 RF 전원(142)의 RF 펄스의 주기 또는 온타임을 제어할 수 있다. 상기 RF 펄스 제어부(144)는 상기 RF 전원(142)과 일체형으로 제작될 수 있다. 임피던스 정합 회로(146)는 상기 RF 전원(142)과 상기 제1 전극(122) 사이에 배치될 수 있다. 상기 임피던스 정합회로(146)는 상기 RF 전원(142)의 전력을 최대로 상기 제1 전극(122)에 전달하는 수단일 수 있다. 상기 RF 전원(142)의 구동 주파수는 변경될 수 있다. 상기 임피던스 정합회로(146)는 상기 RF 전원(142)과 일체형으로 제작될 수 있다.The RF pulse controller 144 may control the cycle or on time of the RF pulse of the RF power source 142. The RF pulse controller 144 may be manufactured integrally with the RF power source 142. An impedance matching circuit 146 may be disposed between the RF power source 142 and the first electrode 122. The impedance matching circuit 146 may be a means for transferring the power of the RF power source 142 to the first electrode 122 at the maximum. The driving frequency of the RF power source 142 may be changed. The impedance matching circuit 146 may be manufactured integrally with the RF power source 142.

진공 용기(110)는 배기부(미도시) 및 가스 공급부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 진공 용기(110)는 금속 및/또는 절연체로 형성될 수 있다. 상기 진공 용기(110)의 내부는 절연체로 코딩될 수 있다. 상기 진공 용기(110)는 직육면체 또는 원통형일 수 있다. 상기 배기부는 상기 진공 용기(110)를 배기하여 진공 상태로 유지할 수 있다. 상기 가스 공급부는 공정 가스를 상기 진공 용기에 공급할 수 있다. 상기 가스 공급부는 상기 제1 전극(122)과 일체형으로 제작될 수 있다.The vacuum container 110 may include an exhaust unit (not shown) and a gas supply unit (not shown). The vacuum container 110 may be formed of a metal and / or an insulator. The interior of the vacuum vessel 110 may be coded with an insulator. The vacuum container 110 may be rectangular parallelepiped or cylindrical. The exhaust unit may exhaust the vacuum container 110 to maintain the vacuum state. The gas supply unit may supply a process gas to the vacuum container. The gas supply part may be manufactured integrally with the first electrode 122.

상기 제1 전극(122)은 사각 판 형태일 수 있다. 상기 제1 전극(122)은 할로우 케소드 영역(HCA)을 포함할 수 있다. 상기 할로우 케소드 영역(HCA)은 홀들(22a,22b)을 포함할 수 있다. 상기 홀들(22a,22b)은 상기 제1 전극(122)의 일면에 일정한 깊이(H)를 가질 수 있다. 상기 홀들(22a,22b)의 단면은 원형일 수 있다. 상기 홀들(22a,22b)의 형태는 다양하게 변형될 수 있다.The first electrode 122 may be in the form of a square plate. The first electrode 122 may include a hollow cathode region HCA. The hollow cathode region HCA may include holes 22a and 22b. The holes 22a and 22b may have a predetermined depth H on one surface of the first electrode 122. Cross sections of the holes 22a and 22b may be circular. The shapes of the holes 22a and 22b may be variously modified.

상기 할로우 케소드 영역(HCA)은 제1 및 제2 서브 할로우 케소드 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극은 9개의 영역들(Amn)로 구분될 수 있다. 상기 제1 서브 할로우 케소드 영역은 A11, A13, A31, 및 A33을 포함할 수 있다. 상기 제2 서브 할로우 케소드 영역은 A12, A23, A32, 및 A21를 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 할로우 케소드 영역의 홀의 지름은 D1이고, 상기 제2 서브 할로우 케소드 영역의 홀의 지름은 D2일 수 있다. D2은 D1보다 클 수 있다.The hollow cathode region HCA may include first and second sub hollow cathode regions. For example, the first electrode may be divided into nine regions Amn. The first sub hollow cathode region may include A11, A13, A31, and A33. The second sub hollow cathode region may include A12, A23, A32, and A21. The diameter of the hole of the first sub hollow cathode region may be D1, and the diameter of the hole of the second sub hollow cathode region may be D2. D2 may be greater than D1.

상기 제2 전극(132)은 접지되거나 또는 다른 RF 전원에 의하여 에너지를 공급받을 수 있다. 상기 제2 전극(132)은 가열부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 가열부는 상기 기판(134)을 가열할 수 있다.The second electrode 132 may be grounded or energized by another RF power source. The second electrode 132 may include a heating unit (not shown). The heating unit may heat the substrate 134.

상기 기판(134)은 유리 기판, 반도체 기판, 금속 기판, 또는 유전체 기판일 수 있다. 상기 기판(134)의 형태는 사각형 또는 원형일 수 있다. 상기 기판에 증착되는 물질은 폴리 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다.The substrate 134 may be a glass substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate, or a dielectric substrate. The substrate 134 may have a rectangular or circular shape. The material deposited on the substrate may be polysilicon or amorphous silicon.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 할로우 케소드 방전을 설명하는 도면이다.2 illustrates a hollow cathode discharge according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 홀(hole)은 제1 전극의 일면에 형성된다. 플라즈마는 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된다. 쉬스는 상기 플라즈마와 상기 제1 전극 사이에 형성된다. 홀(hole)의 직경(D)은 쉬스(sheath)의 길이(L)보다 큰 경우, 상기 쉬스는 상기 홀 내부로 침투할 수 있다. 따라서, 상기 쉬스는 상기 홀의 내부의 벽면의 모양에 따라 형성된다. 상기 홀의 내부의 전자는 반대편의 벽면을 향해 가속하게 된다. 따라서, 상기 홀의 내부에서 상기 전자는 에너지를 충분히 소모하여 다단계(multi step)의 이온화를 발생시킬 수 있다.Referring to FIG. 2, a hole is formed in one surface of the first electrode. A plasma is formed between the first electrode and the second electrode. A sheath is formed between the plasma and the first electrode. When the diameter D of the hole is larger than the length L of the sheath, the sheath may penetrate into the hole. Thus, the sheath is formed according to the shape of the wall surface inside the hole. The electrons inside the hole accelerate toward the opposite wall. Accordingly, the electrons in the hole may consume enough energy to generate multi-step ionization.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀의 크기에 따른 할로우 케소드 방전의 특성을 설명하는 도면이다.3 is a view for explaining the characteristics of the hollow cathode discharge according to the size of the hole according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, RF 전원은 시간에 따라 펄스 모드로 동작한다. 상기 펄스 모드는 일정한 주기(T)를 포함할 수 있다. 상기 주기(T)는 온 타임 구간(TON)과 과 오프 타임 구간(TOff)을 포함할 수 있다. 제1 전극(122)은 홀을 포함할 수 있다. 상기 홀의 지름에 따라 플라즈마 밀도는 시간에 따라 서로 다르게 변할 수 있다. Referring to FIG. 3, the RF power supply operates in a pulse mode over time. The pulse mode may include a constant period T. The period T may include an on time interval T ON and an off time interval T Off . The first electrode 122 may include a hole. The plasma density may vary with time depending on the diameter of the hole.

곡선 a는 홀을 포함하지 않는 경우의 시간에 따른 플라즈마 밀도를 나타낸다. 곡선 b는 홀의 지름이 D2인 경우의 시간에 따른 플라즈마 밀도를 나타낸다. 곡선 c는 홀의 지름이 D1인 경우의 시간에 따른 플라즈마 밀도를 나타낸다. D2은 D1보다 클 수 있다. 곡선 b는 시간 T1에서 할로우 케소드 효과를 보이기 시작한다. 또한, 곡선 c는 시간 T2에서 할로우 케소드 효과를 보이기 시작한다. 시간 T1은 시간 T2보다 작을 수 있다. 즉, 넓은 홀의 지름을 가진 경우, 상기 할로우 케소드 효과가 먼저 시작될 수 있다. 곡선 c는 나중에 할로우케소드 효과를 나타낼 수 있으나, 상기 할로우 케소드에 효과는 곡선 b보다 더 클 수 있다.Curve a shows the plasma density over time when no holes are included. Curve b shows the plasma density over time when the diameter of the hole is D2. Curve c shows the plasma density over time when the diameter of the hole is D1. D2 may be greater than D1. Curve b begins to show a hollow cathode effect at time T1. In addition, curve c begins to show a hollow cathode effect at time T2. Time T1 may be less than time T2. That is, when having a wide hole diameter, the hollow cathode effect can be started first. Curve c may later exhibit a hollow cathode effect, but the effect on the hollow cathode may be greater than curve b.

상기 제1 전극은 홀을 포함하지 않는 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 홀이 배치된 할로우 케소드 영역을 포함할 수 있다. 상기 할로우 케소드 영역은 홀의 지름이 D1인 제1 서브 할로우 케소드 영역, 및 홀의 지름이 D2인 제2 할로우 케소드 영역을 포함할 수 있다.The first electrode may include a region that does not include a hole. The first electrode may include a hollow cathode region in which holes are disposed. The hollow cathode region may include a first sub hollow cathode region having a diameter of D1 and a second hollow cathode region having a diameter of D2.

T3의 턴온 타임(TON)에 대응하여, 상기 홀을 포함하지 않는 영역의 플라즈마 밀도는 n1이고, 상기 제1 서브 할로우 케소드 영역의 플라즈마 밀도는 n3이고, 상기 제2 서브 할로우 케소드 영역의 플라즈마 밀도는 n2일 수 있다. 따라서, 상기 홀의 지름에 따라 다른 플라즈마 밀도를 제공할 수 있다.Corresponding to the turn-on time T ON of T3, the plasma density of the region not including the hole is n1, the plasma density of the first sub hollow cathode region is n3, and the plasma density of the second sub hollow cathode region The plasma density may be n2. Thus, different plasma densities can be provided depending on the diameter of the holes.

턴온 타임(TON)이 T2로 변경된 경우, 상기 제1 서브 할로우 케소드 영역의 플라즈마 밀도는 N1'이되고, 상기 제2 서브 할로우 케소드 영역의 플라즈마 밀도는 N2'이 될 수 있다. 따라서, 상기 턴온 타임(TON)에 따라, 상기 제1 전극의 위치에 따른 플라즈마 밀도의 공간적 분포는 변경될 수 있다.When the turn-on time T ON is changed to T2, the plasma density of the first sub hollow cathode region may be N1 ′, and the plasma density of the second sub hollow cathode region may be N2 ′. Therefore, according to the turn-on time T ON , the spatial distribution of the plasma density according to the position of the first electrode may be changed.

상기 제1 전극에 13. 56 Mhz 이상의 고주파를 사용하는 경우, 상기 제1 전극은 정상파 효과에 의하여 위치에 따라 다른 플라즈마 밀도를 제공할 수 있다. 그러나, 상기 할로우케소드 효과를 이용하면, 상기 위치에 따른 정상파 효과를 상쇄할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 전극은 홀을 포함하는 할로우 케소드 영역을 포함한다. 상기 할로우 케소드 영역은 상기 정상파 효과에 의하여 플라즈마 밀도가 변하는 서브 할로우 케소드 영역들은 구분될 수 있다. 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 홀의 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전극에 인가되는 턴온 타임(TON) 또는 듀티비(duty ratio)를 변하시키면서, 최적의 균일한 공정 조건이 선정될 수 있다.When a high frequency of 13.56 Mhz or more is used for the first electrode, the first electrode may provide different plasma densities depending on positions due to standing wave effects. However, by using the hollow cathode effect, it is possible to cancel the standing wave effect according to the position. In detail, the first electrode includes a hollow cathode region including a hole. The hollow cathode regions may be divided into sub hollow cathode regions in which plasma density is changed by the standing wave effect. The sub hollow cathode regions may have different hole sizes. Accordingly, an optimal uniform process condition may be selected while changing the turn on time T ON or duty ratio applied to the first electrode.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀의 크기에 따른 할로우 케소드 방전의 특성을 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining the characteristics of the hollow cathode discharge according to the size of the hole according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, RF 전원은 시간에 따라 펄스 모드로 동작한다. 상기 펄스 모드는 일정한 주기(T)를 포함할 수 있다. 상기 주기(T)는 온 타임 구간(TON)과 과 오프 타임 구간(TOff)을 포함할 수 있다. 제1 전극은 홀을 포함할 수 있다. 상기 홀의 지름에 따라 플라즈마 밀도는 시간에 따라 서로 다르게 변할 수 있다. 곡선 a는 홀을 포함하지 않는 경우의 시간에 따른 플라즈마 밀도를 나타낸다. 곡선 b는 홀의 지름이 D1인 경우의 시간에 따른 플라즈마 밀도를 나타낸다. 곡선 c는 홀의 지름이 D2인 경우의 시간에 따른 플라즈마 밀도를 나타낸다. D2은 D1보다 클 수 있다. 곡선 b는 시간 T1에서 할로우 케소드 효과를 보이기 시작한다. 또한, 곡선 c는 시간 T2에서 할로우 케소드 효과를 보이기 시작한다. 시간 T1은 시간 T2보다 작을 수 있다. Referring to FIG. 4, the RF power supply operates in a pulse mode over time. The pulse mode may include a constant period T. The period T may include an on time interval T ON and an off time interval T Off . The first electrode may comprise a hole. The plasma density may vary with time depending on the diameter of the hole. Curve a shows the plasma density over time when no holes are included. Curve b shows the plasma density over time when the diameter of the hole is D1. Curve c shows the plasma density over time when the diameter of the hole is D2. D2 may be greater than D1. Curve b begins to show a hollow cathode effect at time T1. In addition, curve c begins to show a hollow cathode effect at time T2. Time T1 may be less than time T2.

상기 곡선 b 및 곡선 c는 곡선 a 보다 더 넓은 제1 전극의 면적을 가질 수 있다. 따라서, 곡선 b 또는 곡선 c는 할로우 케소드 방전이 발생하기 전에는 곡선 a 보다 더 손실이 증가하여 더 낮은 플라즈마 밀도를 가질 수 있다.Curves b and c may have an area of the first electrode that is wider than curve a. Thus, curve b or curve c may have a lower plasma density than the curve a by increasing losses before the hollow cathode discharge occurs.

상기 제1 전극에 인가되는 턴온 타임(TON) 또는 듀티비(duty ratio)를 변하시키면서, 최적의 공정 조건이 선정될 수 있다.
While changing the turn on time T ON or duty ratio applied to the first electrode, an optimal process condition may be selected.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.5A is a view for explaining a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5b는 도 5a의 플라즈마 발생 장치의 제1 전극을 나타내는 평면도이다.FIG. 5B is a plan view illustrating a first electrode of the plasma generator of FIG. 5A.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치는 구동 주파수를 가지고 주기적인 RF 펄스를 제공하는 RF 전원(142), 상기 RF 전원에 연결된 제1 전극(222), 및 기판(134)을 장착하고 상기 제1 전극(222)과 대향하여 이격되어 배치된 제2 전극(132)을 포함한다. 상기 제1 전극(222)은 홀들(23a, 23b,23c)을 포함하는 할로우 케소드 영역(HCA)을 포함한다. 상기 할로우 케소드 영역(hollow cathode area:HCA)은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들(sub-hollow cathode area)로 분리된다. 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 각각 서로 다른 홀의 형태를 가진다. 상기 RF 전원의 펄스의 듀티비(duty ratio)에 따라, 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 플라즈마 밀도를 형성한다.5A and 5B, the plasma generator includes an RF power source 142 having a driving frequency and providing a periodic RF pulse, a first electrode 222 connected to the RF power source, and a substrate 134. And a second electrode 132 spaced apart from the first electrode 222. The first electrode 222 includes a hollow cathode region HCA including holes 23a, 23b, and 23c. The hollow cathode area (HCA) is divided into a plurality of sub-hollow cathode areas. The sub hollow cathode regions each have a different hole shape. Depending on the duty ratio of the pulses of the RF power supply, the sub hollow cathode regions form different plasma densities.

상기 할로우 케소드 영역은 제 1 내지 제3 서브 할로우 케소드 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 할로우 케소드 영역은 A11, A13, A33, 및 A31을 포함할 수 있다. 상기 제2 서브 할로우 케소드 영역은 A12, A23, A32, 및 A21을 포함할 수 있다. 상기 제3 서브 할로우 케소드 영역은 A22를 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 할로우 케소드 영역의 홀의 지름은 D1이고, 상기 제2 서브 할로우 케소드 영역의 홀의 지름은 D2 이고, 상기 제3 서브 할로우 케소드 영역의 홀의 지름은 D3일 수 있다. D2는 D1보다 크고, D3는 D2보다 클 수 있다. 상기 홀들(23a,23b,23c)의 밀도는 일정할 수 있다.The hollow cathode region may include first to third sub hollow cathode regions. The first sub hollow cathode region may include A11, A13, A33, and A31. The second sub hollow cathode region may include A12, A23, A32, and A21. The third sub hollow cathode region may include A22. The diameter of the hole of the first sub hollow cathode region is D1, the diameter of the hole of the second sub hollow cathode region is D2, and the diameter of the hole of the third sub hollow cathode region is D3. D2 may be greater than D1 and D3 may be greater than D2. The densities of the holes 23a, 23b and 23c may be constant.

가스 분배부(126)는 상기 제1 전극(222)과 결합하여 가스 분배 공간(127)을 제공할 수 있다. 상기 홀들(23a,23b,23c)은 상기 제1 전극(222)을 관통할 수 있다. 상기 가스 분배부(126)에 제공된 공정 가스는 상기 홀들(23a,23b,23c)을 통하여 상기 제2 전극(134) 또는 상기 기판(132)에 제공될 수 있다. 상기 가스 분배부(126)는 가스 공급 라인(128)을 통하여 공정 가스를 공급받을 수 있다.The gas distributor 126 may be combined with the first electrode 222 to provide a gas distribution space 127. The holes 23a, 23b, and 23c may pass through the first electrode 222. The process gas provided to the gas distributor 126 may be provided to the second electrode 134 or the substrate 132 through the holes 23a, 23b, and 23c. The gas distributor 126 may receive a process gas through the gas supply line 128.

상기 제1 전극(222)의 홀의 밀도 및 형태는 가스 분배의 균일도를 위하여 선택될 수 있다. 한편, 상기 제1 전극(222)의 듀티비는 상기 플라즈마 밀도의 균일성 또는 공정 균일성을 개선하도록 선택될 수 있다. 즉, 상기 RF 전원의 펄스 주기 또는 듀티비는 상기 제1 전극에 의하여 제공되는 공정 균일도를 변경시킬 수 있다.
The density and shape of the holes of the first electrode 222 may be selected for uniformity of gas distribution. Meanwhile, the duty ratio of the first electrode 222 may be selected to improve uniformity or process uniformity of the plasma density. That is, the pulse period or duty ratio of the RF power source may change the process uniformity provided by the first electrode.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.6A is a view for explaining a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6b는 도 6a의 플라즈마 발생 장치의 제1 전극을 나타내는 평면도이다.FIG. 6B is a plan view illustrating a first electrode of the plasma generator of FIG. 6A.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치는 구동 주파수를 가지고 주기적인 RF 펄스를 제공하는 RF 전원(142), 상기 RF 전원에 연결된 제1 전극(322), 및 기판(134)을 장착하고 상기 제1 전극(322)과 대향하여 이격되어 배치된 제2 전극(132)을 포함한다. 상기 제1 전극(322)은 홀들을 포함하는 할로우 케소드 영역(HCA)을 포함한다. 상기 할로우 케소드 영역(hollow cathode area:HCA)은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들(sub-hollow cathode area)로 분리된다. 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 각각 서로 다른 홀의 형태를 가진다. 상기 RF 전원의 펄스의 듀티비(duty ratio)에 따라, 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 플라즈마 밀도를 형성한다.6A and 6B, the plasma generator is equipped with an RF power source 142 having a driving frequency and providing a periodic RF pulse, a first electrode 322 connected to the RF power source, and a substrate 134. And a second electrode 132 spaced apart from the first electrode 322. The first electrode 322 includes a hollow cathode region HCA including holes. The hollow cathode area (HCA) is divided into a plurality of sub-hollow cathode areas. The sub hollow cathode regions each have a different hole shape. Depending on the duty ratio of the pulses of the RF power supply, the sub hollow cathode regions form different plasma densities.

상기 할로우 케소드 영역은 제 1 내지 제3 서브 할로우 케소드 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 할로우 케소드 영역은 A11, A13, A33, 및 A31을 포함할 수 있다. 상기 제2 서브 할로우 케소드 영역은 A12, A23, A32, 및 A21을 포함할 수 있다. 상기 제3 서브 할로우 케소드 영역은 A22를 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 할로우 케소드 영역의 홀의 지름은 D1이고, 상기 제2 서브 할로우 케소드 영역의 홀의 지름은 D2 이고, 상기 제3 서브 할로우 케소드 영역의 홀의 지름은 D3일 수 있다. D2는 D1보다 크고, D3는 D2보다 클 수 있다. 상기 홀들의 밀도는 일정할 수 있다.The hollow cathode region may include first to third sub hollow cathode regions. The first sub hollow cathode region may include A11, A13, A33, and A31. The second sub hollow cathode region may include A12, A23, A32, and A21. The third sub hollow cathode region may include A22. The diameter of the hole of the first sub hollow cathode region is D1, the diameter of the hole of the second sub hollow cathode region is D2, and the diameter of the hole of the third sub hollow cathode region is D3. D2 may be greater than D1 and D3 may be greater than D2. The density of the holes may be constant.

가스 분배부(126)는 상기 제1 전극(322)과 결합하여 가스 분배 공간(127)을 제공할 수 있다. 상기 홀들은 상기 제1 전극(322)을 관통할 수 있다. 상기 가스 분배부(126)에 제공된 공정 가스는 상기 홀들을 통하여 상기 제2 전극(134) 또는 상기 기판(132)에 제공될 수 있다. 상기 가스 분배부(126)는 가스 공급 라인(128)을 통하여 공정 가스를 공급받을 수 있다.The gas distributor 126 may be combined with the first electrode 322 to provide a gas distribution space 127. The holes may penetrate the first electrode 322. The process gas provided to the gas distributor 126 may be provided to the second electrode 134 or the substrate 132 through the holes. The gas distributor 126 may receive a process gas through the gas supply line 128.

상기 홀들은 할로우 케소드 방전을 유발하는 제1 홀(24a,24b,24c)과 상기 제1 홀(24a,24b,24c)과 연결되고 공정 가스를 공급하는 제2 홀(25a,25b,25c)을 포함할 수 있다. 상기 제2 홀(25a,25b,25c)의 지름은 상기 제1 홀(24a,24b,24c)의 지름보다 작을 수 있다. 상기 제2 홀(25a,25b,25c)의 지름은 위치에 따라 일정할 수 있다. 상기 제2 홀(25a,25b,25c)의 지름은 쉬스의 길이보다 작을 수 있다.The holes are connected to the first holes 24a, 24b and 24c causing hollow cathode discharges and the second holes 25a, 25b and 25c connected to the first holes 24a, 24b and 24c and supply process gas. It may include. The diameters of the second holes 25a, 25b and 25c may be smaller than the diameters of the first holes 24a, 24b and 24c. The diameters of the second holes 25a, 25b, and 25c may be constant according to positions. The diameters of the second holes 25a, 25b, and 25c may be smaller than the length of the sheath.

이에 따라, 상기 공정 가스의 공간 분포는 상기 제2 홀(25a,25b,25c)의 지름에 의하여 조절되고, 플라즈마의 공간 분포는 상기 RF 전원(142)의 듀티비에 의하여 조절될 수 있다.
Accordingly, the spatial distribution of the process gas may be controlled by the diameters of the second holes 25a, 25b, and 25c, and the spatial distribution of plasma may be controlled by the duty ratio of the RF power source 142.

도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.7A is a view for explaining a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7b는 도 7a의 플라즈마 발생 장치의 제1 전극을 나타내는 평면도이다.FIG. 7B is a plan view illustrating a first electrode of the plasma generator of FIG. 7A.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치는 구동 주파수를 가지고 주기적인 RF 펄스를 제공하는 RF 전원(142), 상기 RF 전원에 연결된 제1 전극(422), 및 기판(134)을 장착하고 상기 제1 전극(322)과 대향하여 이격되어 배치된 제2 전극(132)을 포함한다. 상기 제1 전극(422)은 홀들(22a,22b,22c)을 포함하는 할로우 케소드 영역(HCA)을 포함한다. 상기 할로우 케소드 영역(hollow cathode area:HCA)은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들(sub-hollow cathode area)로 분리된다. 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 각각 서로 다른 홀의 형태를 가진다. 상기 RF 전원의 펄스의 듀티비(duty ratio)에 따라, 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 플라즈마 밀도를 형성한다. 상기 홀들(22a,22b,22c)은 상기 제1 전극의 표면에만 형성될 수 있다.7A and 7B, the plasma generator includes an RF power source 142 having a driving frequency and providing a periodic RF pulse, a first electrode 422 connected to the RF power source, and a substrate 134. And a second electrode 132 spaced apart from the first electrode 322. The first electrode 422 includes a hollow cathode region HCA including holes 22a, 22b, and 22c. The hollow cathode area (HCA) is divided into a plurality of sub-hollow cathode areas. The sub hollow cathode regions each have a different hole shape. Depending on the duty ratio of the pulses of the RF power supply, the sub hollow cathode regions form different plasma densities. The holes 22a, 22b and 22c may be formed only on the surface of the first electrode.

상기 할로우 케소드 영역은 제 1 내지 제3 서브 할로우 케소드 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 할로우 케소드 영역은 A11, A13, A33, 및 A31을 포함할 수 있다. 상기 제2 서브 할로우 케소드 영역은 A12, A23, A32, 및 A21을 포함할 수 있다. 상기 제3 서브 할로우 케소드 영역은 A22를 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 할로우 케소드 영역의 홀의 지름은 D1이고, 상기 제2 서브 할로우 케소드 영역의 홀의 지름은 D2 이고, 상기 제3 서브 할로우 케소드 영역의 홀의 지름은 D3일 수 있다. D2는 D1보다 크고, D3는 D2보다 클 수 있다. 상기 홀들(22a,22b,22c)의 밀도는 일정할 수 있다.The hollow cathode region may include first to third sub hollow cathode regions. The first sub hollow cathode region may include A11, A13, A33, and A31. The second sub hollow cathode region may include A12, A23, A32, and A21. The third sub hollow cathode region may include A22. The diameter of the hole of the first sub hollow cathode region is D1, the diameter of the hole of the second sub hollow cathode region is D2, and the diameter of the hole of the third sub hollow cathode region is D3. D2 may be greater than D1 and D3 may be greater than D2. The densities of the holes 22a, 22b and 22c may be constant.

가스 분배부(126)는 상기 제1 전극(422)과 결합하여 가스 분배 공간(127)을 제공할 수 있다. 상기 홀들은 상기 제1 전극(322)의 표면에만 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(422)은 상기 제1 전극(422)을 관통하는 가스 공급 홀들(27)을 포함할 수 있다. 상기 가스 공급 홀들(27)은 할로우 케소드 방전을 유발하지 않는다. 상기 가스 공급 홀들(27)의 지름은 쉬스의 길이보다 작을 수 있다. 상기 가스 공급 홀들(27)은 상기 제1 전극에 균일하게 분포할 수 있다. 상기 가스 분배부(126)에 제공된 공정 가스는 상기 가스 공급 홀들(27)을 통하여 상기 제2 전극(134) 또는 상기 기판(132)에 제공될 수 있다. 상기 가스 분배부(126)는 가스 공급 라인(128)을 통하여 공정 가스를 공급받을 수 있다. 이에 따라, 플라즈마의 공간 분포는 상기 RF 전원의 듀티비를 통하여 조절될 수 있다. The gas distributor 126 may be combined with the first electrode 422 to provide a gas distribution space 127. The holes may be formed only on the surface of the first electrode 322. The first electrode 422 may include gas supply holes 27 penetrating through the first electrode 422. The gas supply holes 27 do not cause hollow cathode discharge. The diameter of the gas supply holes 27 may be smaller than the length of the sheath. The gas supply holes 27 may be uniformly distributed in the first electrode. The process gas provided to the gas distribution unit 126 may be provided to the second electrode 134 or the substrate 132 through the gas supply holes 27. The gas distributor 126 may receive a process gas through the gas supply line 128. Accordingly, the spatial distribution of the plasma may be adjusted through the duty ratio of the RF power supply.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 방법을 설명하는 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a plasma generating method according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 축전 결합 플라즈마 발생 방법은 홀들을 가지는 할로우 케소드 영역을 포함하는 제1 전극을 제공하는 단계(S100), 상기 제1 전극에 RF 전원을 펄스 형태로 인가하는 단계(S200), 및 상기 RF 전원의 펄스의 듀티비(Duty Ratio)를 조절하여 공정 균일도를 확보하는 단계(S300)를 포함한다. 상기 할로우 케소드 영역은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들로 분리되고, 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 홀의 형태를 가질 수 있다.Referring to FIG. 8, in the method of generating a capacitively coupled plasma, providing a first electrode including a hollow cathode region having holes (S100) and applying RF power to the first electrode in a pulse form (S200). And adjusting the duty ratio of the pulses of the RF power to secure process uniformity (S300). The hollow cathode region is divided into a plurality of sub hollow cathode regions, and the sub hollow cathode regions may have different hole shapes.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극을 제공하는 단계를 설명하는 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a step of providing a first electrode according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 제1 전극을 제공하는 단계(S100)는 예비 제1 전극을 이용하여 소정의 레시피를 선택하는 단계(S110)을 포함할 수 있다. 상기 예비 제1 전극은 할로우 케소드 영역을 포함하지 않을 수 있다. 상기 예비 제1 전극을 이용하여 소정의 공정 조건이 찾아질 수 있다. 상기 공정 조건은 기판의 처리 조건 중에서 균일도와 공정 속도를 제외한 공정 조건일 수 있다.Referring to FIG. 9, the providing of the first electrode (S100) may include selecting a predetermined recipe using the preliminary first electrode (S110). The preliminary first electrode may not include the hollow cathode region. Predetermined process conditions may be found using the preliminary first electrode. The process conditions may be process conditions except for uniformity and process speed among processing conditions of the substrate.

상기 예비 제1 전극 및 상기 소정의 레시피를 이용하여 기판을 처리하여 공간 균일도 맵(map)이 작성될 수 있다(S120). 이어서, 상기 공간 균일도 맵의 균일도에 따라 예비 할로우 케소드 영역들이 선택될 수 있다(S130). 상기 공간 균일도 맵은 복수의 예비 할로우 케소드 영역들로 구분될 수 있다. 상기 예비 할로우 케소드 영역들 각각은 동일한 공정 특성을 가질 수 있다. 상기 예비 할로우 케소드 영역들에 대응하는 할로우 케소드의 형태 및 밀도가 선택될 수 있다. 상기 할로우 케소드의 형태 및 밀도는 실험 결과를 토대로 선택하거나, 이론적 모델로 계산하여 선택하거나 경험적인 지식을 토대로 선택할 수 있다. 상기 공정 특성은 공정 결과를 직접 조사하거나, 간접적인 방법으로 공정 도중 혹은 직후 조사되어 제1 전극에 인가되는 펄스 조절 변수로 사용할 수 있다.The substrate may be processed using the preliminary first electrode and the predetermined recipe to create a spatial uniformity map (S120). Subsequently, preliminary hollow cathode regions may be selected according to the uniformity of the spatial uniformity map (S130). The spatial uniformity map may be divided into a plurality of preliminary hollow cathode regions. Each of the preliminary hollow cathode regions may have the same process characteristics. The shape and density of the hollow cathode corresponding to the preliminary hollow cathode regions can be selected. The shape and density of the hollow cathode may be selected based on experimental results, calculated by a theoretical model, or selected based on empirical knowledge. The process characteristics may be directly investigated the process results, or may be used as a pulse control variable applied to the first electrode during or immediately after the process in an indirect manner.

상기 예비 할로우 케소드 영역들에 따라 다른 형태의 홀을 가진 할로우케소드 영역들은 제1 전극에 전사될 수 있다(S140). 이에 따라, 상기 제1 전극은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들을 포함할 수 있다. 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 상기 예비 할로우 케소드 영역들에 서로 대응할 수 있다.According to the preliminary hollow cathode regions, hollow cathode regions having different types of holes may be transferred to the first electrode (S140). Accordingly, the first electrode may include a plurality of sub hollow cathode regions. The sub hollow cathode regions may correspond to the preliminary hollow cathode regions.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 전극을 제공하는 단계를 설명하는 흐름도이다.10 is a flowchart for explaining a step of providing a first electrode according to another embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 상기 제1 전극을 제공하는 단계(S100)는 예비 제1 전극을 이용하여 플라즈마 밀도 또는 전계의 공간 균일도 맵을 작성하는 단계를 포함할 수 있다(S110a). 상기 예비 제1 전극은 균일한 밀도의 홀을 포함할 수 있다. Multiple Hollow Cathode(MHC)를 포함하는 전극을 이용하는 공정의 경우, 홀이 없는 예비 제1 전극을 이용하여 작성하는 공정 맵은 실제의 공정에서의 불균일도를 대변하지 않을 수 있다. 따라서, 공정에서 사용하는 MHC 형태(예를들어, 3~4mm 지름)의 홀을 균일하게 혹은 불균일하게 배열된 전극으로 공간 균일도 맵을 작성할 수 있다. 이 공간 균일도 맵을 이용하여, 실제 공정의 보정을 위한 자료로 사용할 수 있습니다.Referring to FIG. 10, the providing of the first electrode (S100) may include preparing a spatial uniformity map of the plasma density or the electric field using the preliminary first electrode (S110a). The preliminary first electrode may include holes of uniform density. In the case of a process using an electrode including Multiple Hollow Cathode (MHC), the process map created by using the preliminary first electrode without holes may not represent the nonuniformity in the actual process. Therefore, it is possible to create a spatial uniformity map with electrodes arranged uniformly or unevenly with holes of the MHC shape (for example, 3 to 4 mm diameter) used in the process. Using this spatial uniformity map, you can use it as a resource to calibrate your actual process.

상기 공간 균일도 맵의 균일도에 따라 예비 할로우 케소드 영역들은 선택될 수 있다(S120a). 상기 예비 할로우 케소드 영역들에 따라 다른 형태의 홀을 가진 할로우케소드 영역들은 제1 전극에 전사될 수 있다(S130a). The preliminary hollow cathode regions may be selected according to the uniformity of the spatial uniformity map (S120a). According to the preliminary hollow cathode regions, hollow cathode regions having holes of different shapes may be transferred to the first electrode (S130a).

도 11a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 예비 제1 전극의 전계 분포를 설명하는 도면이다.FIG. 11A is a diagram illustrating an electric field distribution of a preliminary first electrode according to another embodiment of the present invention. FIG.

도 11b는 도 11a의 예비 할로우 케소드 영역들에 대응하는 서브 할로우 케소드 영역들을 나타내는 도면이다.FIG. 11B illustrates sub-hollow cathode regions corresponding to the preliminary hollow cathode regions of FIG. 11A.

도 11a를 참조하면, 40 Mhz의 RF 전원이 축전 결합 플라즈마 장치의 예비 제1 전극에 인가된 경우, 전계의 공간 균일도 맵이 표시된다.상기 예비 제1 전극은 홀을 포함하지 않을 수 있다. 상기 공간 균일도 맵은 공간 균일도에 따라 예비 할로우 케소드 영역들(40a,40b,40c,40d)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 11A, when 40 Mhz of RF power is applied to the preliminary first electrode of the capacitively coupled plasma device, a spatial uniformity map of the electric field is displayed. The preliminary first electrode may not include a hole. The spatial uniformity map may be divided into preliminary hollow cathode regions 40a, 40b, 40c, and 40d according to spatial uniformity.

도 11b를 참조하면, 서브 할로우 케소드 영역들(41a,41b,41c,41d)은 각각 도 11a의 예비 할로우 케소드 영역들(40a,40b,40c,40d)에 대응할 수 있다. 상기 서브 할로우 케소드 영역들(40a,40b,40c,40d)은 서로 홀의 밀도 및 형태를 가질 수 있다. 제1 전극은 상기 할로우 케소드 영역을 포함하도록 제작될 수 있다. 상기 할로우 케소드 영역은 상기 서브 할로우 케소드 영역을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전극에 인가되는 RF 전원의 듀티비를 조절하여, 상기 할로우 케소드 영역은 상기 예비 할로우 케소드 영역들에 의한 공간 불균일도를 보상할 수 있다. Referring to FIG. 11B, the sub hollow cathode regions 41a, 41b, 41c, and 41d may correspond to the preliminary hollow cathode regions 40a, 40b, 40c, and 40d of FIG. 11a, respectively. The sub hollow cathode regions 40a, 40b, 40c, and 40d may have a density and a shape of a hole. The first electrode may be fabricated to include the hollow cathode region. The hollow cathode region may include the sub hollow cathode region. Accordingly, by adjusting the duty ratio of the RF power applied to the first electrode, the hollow cathode region can compensate for the spatial nonuniformity caused by the preliminary hollow cathode regions.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 제1 영역(40a)은 홀을 포함하지 않는 구조를 가질 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the first region 40a may have a structure not including a hole.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.12 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 플라즈마 발생 장치는 구동 주파수를 가지고 주기적인 RF 펄스를 제공하는 RF 전원(142), 상기 RF 전원(142)에 연결된 제1 전극(522), 및 기판을 장착하고 상기 제1 전극(552)과 대향하여 이격되어 배치된 제2 전극(132)을 포함한다. 상기 제1 전극(552)은 홀들을 포함하는 할로우 케소드 영역을 포함한다. 상기 할로우 케소드 영역은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들로 분리된다. 상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 홀의 형태를 가진다. 상기 RF 전원의 펄스의 듀티비(duty ratio)에 따라, 상기 서브 할로우 케소드 영역들의 플라즈마 밀도 분포의 제어할 수 있다.Referring to FIG. 12, a plasma generating apparatus mounts an RF power source 142 having a driving frequency and providing a periodic RF pulse, a first electrode 522 connected to the RF power source 142, and a substrate. The second electrode 132 is disposed to be spaced apart from the electrode 552. The first electrode 552 includes a hollow cathode region including holes. The hollow cathode region is divided into a plurality of sub hollow cathode regions. The sub hollow cathode regions have different hole shapes. The plasma density distribution of the sub hollow cathode regions may be controlled according to the duty ratio of the pulse of the RF power supply.

진공 용기(510)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공하고, 일측에 가스의 배기를 위한 배기구(515)가 형성되어 있다. 상기 배기구(515)의 개수는 필요에 따라 증감이 가능하다. 상기 진공 용기(510)는 복수의 기판(134)을 처리하기 위한 구조를 가질 수 있다. 따라서, 제1 전극(522) 및 제2 전극(132) 등이 복수로 제공된다. 가스 공급부(513)는 상기 진공 용기(510) 내부로 가스를 공급한다. 가스 공급부(513)는 진공 용기(510)의 상측에 배치될 수 있다. 가스 공급부(510)의 위치, 개수는 필요에 따라 변경이 가능하다. The vacuum container 510 provides a space in which a substrate treatment process is performed, and an exhaust port 515 for exhausting gas is formed at one side. The number of the exhaust ports 515 can be increased or decreased as needed. The vacuum container 510 may have a structure for processing the plurality of substrates 134. Accordingly, a plurality of first electrodes 522, second electrodes 132, and the like are provided. The gas supply unit 513 supplies gas into the vacuum vessel 510. The gas supply unit 513 may be disposed above the vacuum container 510. The position and number of the gas supply unit 510 may be changed as necessary.

제1 전극들(522)은 상기 진공 용기(510) 내부에 제2 전극들(132) 사이에 배치되며, 양면에 플라즈마 생성하는 복수의 내측 홈들을 포함한다.The first electrodes 522 are disposed between the second electrodes 132 in the vacuum container 510 and include a plurality of inner grooves that generate plasma on both surfaces thereof.

복수의 제2 전극들(132)은 상기 진공 용기(510)의 내부에 배치되어 기판(134)을 지지한다. 상기 제1 전극(522)을 마주볼 수 있도록 상기 제2 전극(132)은 서로 이격되어 배치된다. 양단부에 배치되는 상기 제2 전극(132)은 한쪽 면에 상기 기판(134)이 지지되고, 내측에 위치한 제 2 전극(134)은 양쪽 면에 기판(134)이 지지된다.The plurality of second electrodes 132 are disposed in the vacuum container 510 to support the substrate 134. The second electrodes 132 are spaced apart from each other to face the first electrode 522. The substrate 134 is supported on one surface of the second electrode 132 disposed at both ends thereof, and the substrate 134 is supported on both surfaces of the second electrode 134 located inside of the second electrode 132.

RF 전원(142)은 제1 전극들에 펄스 형태로 전력을 인가한다. 상기 RF 전원(142)은 하나의 제1 전극(522)에 펄스 형태로 전력을 인가하거나, 복수의 제1 전극들(522)에 펄스 형태로 전력을 인가할 수 있다. 상기 RF 전원(142)의 펄스의 듀티비는 조절될 수 있다.
The RF power source 142 applies power in the form of pulses to the first electrodes. The RF power source 142 may apply power in the form of a pulse to one first electrode 522 or may apply power in the form of a pulse to the plurality of first electrodes 522. The duty ratio of the pulses of the RF power source 142 may be adjusted.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

RF 전원...142
제1 전극...122
제2 전극...132
진공용기...110
기판...134RF Power ... 142
First electrode ... 122
Second electrode ... 132
Vacuum container ... 110
Board ... 134

Claims (9)

구동 주파수를 가지고 주기적인 RF 펄스를 제공하는 RF 전원;
상기 RF 전원에 연결된 제1 전극; 및
기판을 장착하고 상기 제1 전극과 대향하여 이격되어 배치된 제2 전극을 포함하되,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 플라즈마가 형성되고,
상기 제1 전극은 홀들을 포함하는 할로우 케소드 영역을 포함하고,
상기 할로우 케소드 영역은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들로 분리되고,
상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 홀의 형태를 가지고,
상기 RF 전원의 펄스의 듀티비(duty ratio)에 따라, 상기 서브 할로우 케소드 영역들의 플라즈마 밀도 분포의 제어가 가능하고,
상기 구동 주파수는 400 kHz 내지 100 MHz 이고,
상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 홀의 형태에 기인하여 동일한 상기 RF 전원에 대하여 서로 다른 플라즈마 밀도를 제공하고, 상기 RF 전원의 듀티비는 상기 플라즈마 밀도를 변경하는 것을 특징으로 하는 축전 결합 플라즈마 발생 장치.An RF power supply having a drive frequency and providing a periodic RF pulse;
A first electrode connected to the RF power source; And
A second electrode mounted to the substrate and spaced apart from the first electrode,
Plasma is formed between the first electrode and the second electrode,
The first electrode comprises a hollow cathode region comprising holes,
The hollow cathode region is divided into a plurality of sub hollow cathode regions,
The sub hollow cathode regions have different hole shapes,
According to the duty ratio of the pulse of the RF power supply, it is possible to control the plasma density distribution of the sub hollow cathode regions,
The driving frequency is 400 kHz to 100 MHz,
The sub-hollow cathode regions provide different plasma densities for the same RF power source due to different hole shapes, and the duty ratio of the RF power source varies the plasma density. . 제 1 항에 있어서,
상기 할로우 케소드 영역에서 홀들의 직경은 플라즈마 쉬스가 가장 짧아지는 시각의 플라즈마 쉬스의 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 축전 결합 플라즈마 발생 장치.The method of claim 1,
And the diameter of the holes in the hollow cathode region is greater than the length of the plasma sheath at the time when the plasma sheath is the shortest. 제 1 항에 있어서,
상기 RF 전원의 펄스는 켜지는 시간(On time)과 꺼지는 시간(Off time)을 포함하고, 상기 켜지는 시간은 할로우 케소드 효과 발생에 필요한 최소 시간보다 크고,
상기 할로우 케소드 효과는 상기 홀들의 내부에서 전자가 다단계의 이온화하는 것을 제공하는 것을 특징으로 하는 축전 결합 플라즈마 발생 장치.The method of claim 1,
The pulse of the RF power supply includes an on time and an off time, wherein the on time is greater than a minimum time required for the hollow cathode effect to occur,
And said hollow cathode effect provides multi-step ionization of electrons in said holes. 제 1 항에 있어서,
상기 할로우 케소드 영역의 상기 제1 전극과 결합하여 가스 분배 공간을 제공하는 가스 분배부를 더 포함하고,
상기 홀들은 상기 제1 전극을 관통하고,
상기 가스 분배부에 제공된 공정 가스는 상기 홀들을 통하여 상기 제2 전극에 제공되는 것을 특징으로 하는 축전 결합 플라즈마 발생장치.The method of claim 1,
A gas distribution unit coupled with the first electrode of the hollow cathode region to provide a gas distribution space,
The holes penetrate the first electrode,
And a process gas provided to the gas distribution part is provided to the second electrode through the holes. 제 1 항에 있어서,
상기 할로우 케소드 영역의 상기 홀들은 할로우 케소드 방전을 유발하는 제1 홀과 상기 제1 홀과 연결되고 공정 가스를 공급하는 제2 홀을 포함하고,
상기 제2 홀의 지름은 상기 제1 홀의 지름보다 작은 것을 특징으로 하는 축전 결합 플라즈마 발생 장치.The method of claim 1,
The holes in the hollow cathode region include a first hole causing a hollow cathode discharge and a second hole connected to the first hole and supplying a process gas,
And the diameter of the second hole is smaller than that of the first hole. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 전극과 결합하여 가스 분배 공간을 제공하는 가스 분배부를 더 포함하고,
상기 할로우 케소드 영역의 상기 홀들은 상기 제1 전극의 표면에만 배치되고,
상기 제1 전극을 관통하는 가스 공급 홀들을 더 포함하고,
상기 가스 공급 홀들은 할로우 케소드 방전을 유발하지 않고,
상기 가스 분배부에 제공된 공정 가스는 상기 가스 공급 홀들을 통하여 상기 제2 전극에 제공되는 것을 특징으로 하는 축전 결합 플라즈마 발생장치.The method of claim 1,
Further comprising a gas distribution unit coupled to the first electrode to provide a gas distribution space,
The holes of the hollow cathode region are disposed only on a surface of the first electrode,
Further comprising gas supply holes penetrating the first electrode,
The gas supply holes do not cause hollow cathode discharge,
And a process gas provided to the gas distribution part is provided to the second electrode through the gas supply holes. 홀들을 가지는 할로우 케소드 영역을 포함하는 제1 전극 및 기판을 장착하고 상기 제1 전극과 대향하여 이격되어 배치된 제2 전극을 제공하는 단계;
상기 제1 전극에 RF 전원을 펄스 형태로 인가하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 플라즈마를 형성하는 단계; 및
상기 RF 전원의 펄스의 듀티비(Duty Ratio)를 조절하여 공정 균일도를 확보하는 단계를 포함하고,
상기 할로우 케소드 영역은 복수의 서브 할로우 케소드 영역들로 분리되고,
상기 서브 할로우 케소드 영역들은 서로 다른 홀의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 축전 결합 플라즈마 발생 방법.Mounting a first electrode comprising a hollow cathode region having holes and a substrate and providing a second electrode disposed spaced apart from the first electrode;
Applying a RF power to the first electrode in a pulse form to form a plasma between the first electrode and the second electrode; And
And adjusting the duty ratio of the pulses of the RF power to secure process uniformity.
The hollow cathode region is divided into a plurality of sub hollow cathode regions,
And the sub hollow cathode regions have different hole shapes. 제 7 항에 있어서,
상기 제1 전극과 대향하여 이격되어 배치된 제2 전극을 제공하는 단계는:
예비 제1 전극을 이용하여 기판을 처리하여 공간 균일도 맵을 작성하는 단계;
상기 공간 균일도 맵의 균일도에 따라 예비 할로우 케소드 영역들을 선택하는 단계; 및
상기 예비 할로우 케소드 영역들에 따라 다른 형태의 홀을 가진 할로우케소드 영역들을 제1 전극에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전 결합 플라즈마 발생 방법.The method of claim 7, wherein
Providing a second electrode disposed spaced apart from the first electrode, wherein:
Processing the substrate using the preliminary first electrode to create a spatial uniformity map;
Selecting preliminary hollow cathode regions in accordance with the uniformity of the spatial uniformity map; And
And transferring the hollow cathode regions having different types of holes to the first electrode according to the preliminary hollow cathode regions. 제 7 항에 있어서,
상기 제1 전극과 대향하여 이격되어 배치된 제2 전극을 제공하는 단계는:
균일한 밀도와 형태의 홀을 포함하는 예비 제1 전극을 이용하여 플라즈마 밀도, 전계 또는 공정 결과의 공간 균일도 맵을 작성하는 단계;
상기 공간 균일도 맵의 균일도에 따라 예비 할로우 케소드 영역들을 선택하는 단계; 및
상기 예비 할로우 케소드 영역들에 따라 다른 형태의 홀을 가진 할로우케소드 영역들을 제1 전극에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전 결합 플라즈마 발생 방법.The method of claim 7, wherein
Providing a second electrode disposed spaced apart from the first electrode, wherein:
Creating a spatial uniformity map of the plasma density, electric field, or process result using a preliminary first electrode comprising holes of uniform density and shape;
Selecting preliminary hollow cathode regions in accordance with the uniformity of the spatial uniformity map; And
And transferring the hollow cathode regions having different types of holes to the first electrode according to the preliminary hollow cathode regions.
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