KR101111062B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

플라즈마 처리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101111062B1
KR101111062B1 KR1020080125973A KR20080125973A KR101111062B1 KR 101111062 B1 KR101111062 B1 KR 101111062B1 KR 1020080125973 A KR1020080125973 A KR 1020080125973A KR 20080125973 A KR20080125973 A KR 20080125973A KR 101111062 B1 KR101111062 B1 KR 101111062B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
upper electrode
power supply
plasma
supply unit
frequency
Prior art date
Application number
KR1020080125973A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100067412A (ko
Inventor
손형규
안호갑
Original Assignee
엘아이지에이디피 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘아이지에이디피 주식회사 filed Critical 엘아이지에이디피 주식회사
Priority to KR1020080125973A priority Critical patent/KR101111062B1/ko
Publication of KR20100067412A publication Critical patent/KR20100067412A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101111062B1 publication Critical patent/KR101111062B1/ko

Links

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
    • 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
    • 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
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2242/00—Auxiliary systems
    • H05H2242/20—Power circuits

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 플라즈마가 발생되는 공정 공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내에 구비되며, 단면이 가우스 곡선을 이루는 판 형태의 상부 전극; 상기 챔버 내의 상기 상부 전극과 대향되는 위치에 구비되며, 기판을 안착하는 하부 전극; 및 상기 상부 전극에 서로 다른 주파수를 가지는 전압을 다수개의 급전점(feeding point)을 통해 제공하는 복수 개의 전원을 포함한다.
본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는 대면적의 전극에 VHF 주파수 범위의 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 경우에 공간적으로 균일한 플라즈마 밀도를 가지게 할 수 있다. 그 결과 대면적 기판을 대상으로 한 건식 식각, 박막 증착, 이온 임플란트 등의 다양한 공정에서 처리 속도가 빠르고, 처리 결과도 뛰어나다.

Description

플라즈마 처리장치 {Apparatus for plasma processing}
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대면적의 전극을 사용하여 플라즈마를 발생시키는 경우, 상기 플라즈마가 공간적으로 균일하게 발생하게 하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리장치는 방전 플라즈마를 발생시켜 처리 대상물의 표면을 처리하는데 사용되는 장치로, 평판 디스플레이, 박막 트랜지스터 또는 태양전지 등과 같은 제품의 제조 과정에서 건식 식각(Dry etching), 클리닝(cleaning), 이온 임플란트(Ion implant), 박막 증착(예를 들면 Chemical Vapor Deposition)등과 같이 다양한 공정에 널리 사용되는 장치이다.
이러한 플라즈마 처리장치는 공정챔버 벽을 둘러싼 코일에 RF전원을 인가하여 유도 결합된 플라즈마를 생성하는 유도성 플라즈마 처리장치와 2개의 금속판 즉, 전극에 RF전원을 인가하여 플라즈마를 생성하는 용량성 플라즈마 처리장치로 구분할 수 있다. 그런데, 유도성 플라즈마 처리장치는 상기 장치의 기본적인 제조 비용이 많이 든다는 점에서 문제가 있으며, 상대적으로 낮은 비용으로 용량성 플라즈마 처리장치를 만들 수 있다.
이러한 용량성 플라즈마 처리장치는 종래 국제 통신 규약에 의해 산업용으로 개방된 13.56MHz 주파수를 가지는 전원을 이용하였는데, 최근에는 27MHz이상의 초단파(VHF, Very High Frequency) 전원을 이용하는 경우도 있다. 여기서 초단파는 보통 27MHz 내지 300MHz의 주파수 범위를 가지는 전자기파를 가리키는데 그 파장이 대략 1m 내지 10m 이므로 미터파라고 하기도 한다. 상기 초단파 전원을 사용하는 이유는 초단파 전원이 저주파 전원에 비해 플라즈마 발생 밀도를 높여 기판의 표면 처리 속도를 증가시키고, 쉬스 전압 및 이온 충돌 에너지를 낮게 할 수 있는 장점 때문이다.
그런데, 용량성 플라즈마 처리장치에 초단파와 같이 높은 주파수를 가지는 전원을 이용하는 경우에는 문제가 있는데, 그것은 상기 플라즈마 처리장치에 이용되는 전극이 상기 주파수 파장의 1/4 이상 크기를 가지는 경우 플라즈마가 공간적으로 균일하게 형성되지 않는다는 점이다. 플라즈마의 공간적 불균일성이 발생하는 이유는 특히, 전극에 발생하는 정재파(standing wave)가 주된 원인으로 알려져 있다.
예컨대, 평판(flat plate) 형태의 대면적 전극(예를 들면, 면적이 1 ㎡ 이상)에 VHF 주파수를 가지는 단일 전원을 하나의 급전점(feeding point)을 통해 인가하면, 정재파에 의해 상기 전극은 불균일한 전압 분포를 가지게 되며, 그 결과 플라즈마가 공간적으로 불균일하게 발생하는 것이다. 플라즈마가 공간적으로 불균 일하게 발생하면 건식 식각 공정에서는 기판의 식각되는 정도가 공간적으로 불균일하게 되고, 증착 공정에서는 기판에 형성되는 박막(thin film)의 두께가 불균일하게 되는 등의 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은, 공간적으로 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다. 특히, 대면적의 전극에 인가되는 교류 전원의 주파수가 높은 경우에도 공간적으로 균일한 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는 플라즈마가 발생되는 공정 공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내에 구비되며, 단면이 가우스 곡선을 이루는 판 형태의 상부 전극; 상기 챔버 내의 상기 상부 전극과 대향되는 위치에 구비되며, 기판을 안착하는 하부 전극; 및 상기 상부 전극에 서로 다른 주파수를 가지는 전압을 다수개의 급전점(feeding point)을 통해 제공하는 복수 개의 전원을 포함한다.
상기 복수 개의 전원은 27MHz 내지 300MHz 범위 내의 주파수를 가지는 전력을 공급하는 제 1 전원부; 및 10KHz 내지 600KHz 범위 내의 주파수를 가지는 전력 을 공급하는 제 2 전원부를 포함한다.
상기 제 1 전원부는 13.56 × n MHz(여기서, n은 자연수이고 2≤n≤8) 중 어느 하나의 주파수를 가지는 전압을 제공하고, 상기 제 2 전원부는 600KHz의 주파수를 가지는 전압을 제공할 수 있다.
상기 다수개의 급전점은 상기 상부 전극의 중심을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 존재할 수 있다.
상기 제 1 전원부 및 제 2 전원부는 동시에 상기 상부 전극에 전력을 제공할 수 있도록 연결될 수 있다.
상기 다수개의 전원부와 상기 상부 전극 사이에, 각 전원부의 출력 임피던스와 상기 다수개의 전원부 각각에서 상기 상부 전극 쪽을 바라본 입력 임피던스를 매칭시키는 정합부를 더 구비할 수 있다.
상기 정합부와 상기 상부 전극 사이에, 각 전원부의 주파수를 중심으로 소정 범위 내의 주파수만을 통과시키는 필터를 더 구비할 수 있다.
본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는 대면적의 전극에 VHF 주파수 범위의 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 경우에 공간적으로 균일한 플라즈마 밀도를 가지게 할 수 있다. 그 결과 대면적 기판을 대상으로 한 건식 식각, 박막 증착, 이온 임플란트 등의 다양한 공정에서 처리 속도가 빠르고, 처리 결과도 뛰어나다.
이하, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 2는 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 단면을 보여주는 단면도이다. 도 1및 도 2를 참조하면, 상기 플라즈마 처리장치는 챔버(110), 상부 전극(120), 하부 전극(130), 복수 개의 전원부(140,150)를 포함한다.
상기 챔버(110)는 플라즈마가 발생되는 공정 공간을 형성하는 부분이다. 이러한 챔버(110)에는 공정 가스를 유입하는 가스 유입관(270), 챔버(110) 내의 가스를 챔버(110) 외부로 배기하는 진공 펌프와 연결되는 펌핑관(280)이 구비된다.
하부 전극(susceptor,130)은 기판을 안착하는 부분으로, 기판에 전압을 인가할 수 있다. 하부 전극(130)에는 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 용도에 따라 히터(heater), ESC(ElectroStatic Chuck)가 모두 구비되거나 하나만 구비될 수 있다. 즉, 플라즈마 처리장치가 증착공정에 사용되는 경우에는 히터, ESC 모두 사용될 수 있고, 애셔(Asher)로 사용되는 경우에는 히터만, 에쳐(Etcher)로 사용되는 경우에는 ESC만 하부 전극(130)에 구비될 수도 있다. 상기 히터는 기판을 가열하여 기판의 온도를 조절할 수 있는 것으로 하부 전극(130)에 내장될 수 있으며, 이 경우 하부 전극(130)에는 기판에 열을 가하는 AC 또는 DC 전원이 추가로 구비된다. 상기 AC 또는 DC전원에 의해 히터가 가열되어 상기 기판의 온도는 100 내지 300℃로 설정될 수 있다.
상부 전극(120)은 플라즈마를 발생시키기 위해 전원이 인가되는 전극(electrode)으로, 챔버(110) 내에 상기 하부 전극(130)과 대향하는 위치에 구비된다. 본 실시예에 따른 상부 전극(120)은 면적이 1㎡ 이상 5㎡ 이하의 대면적(large area)이고, 그 단면이 가우스 곡선(Gaussian curve, 가운데 부분을 기준으로 좌우 대칭 형태의 종 모양을 하고 있는 정상분포곡선)모양을 가지는 판(plate) 형태로 구성된다. 도 3은 본 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 나타내는 사시도인데, 도 3에 도시된 바와 같이 상부 전극(120)은 단면이 가우스 곡선이 되도록 구성되어 있다.
상부 전극(120)의 단면이 가우스 곡선을 가지도록 하는 이유는 상부 전극(120)과 하부 전극(130) 사이의 전위의 불균일성으로 인한 플라즈마 밀도의 불균일성을 보상하기 위해서이다. 즉, 평편한 평판을 상부 전극으로 사용하는 경우, 상기 상부 전극의 가운데 부분에서는 플라즈마 밀도가 높은 반면, 상기 상부 전극의 가장자리에서는 플라즈마 밀도가 낮게 된다. 반면, 상부 전극의 모양을 가우스 곡선 형태로 하면 플라즈마 밀도가 공간적으로 보다 균일하게 형성되는데, 이러한 사실은 실험에 의하여 알 수 있으며, 그 실험결과는 후술한다.
상기 상부 전극(120)의 경제적인 제조 방법의 일 예를 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 실시예에 따른 상부 전극을 그 단면이 가우스 곡선을 가지도록 가공하는 한 가지 방법을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 평판의 한 면을 먼저 계단 모양으로 소정의 단차를 가지게 깎는다. 이 때, 상기 계단 모양은 도 4에 도시된 바와 같이 평판의 가장자리에서는 기울기가 급하고 좁은 계단 형태로 가공하 고, 가운데 부분은 기울기가 완만하고 넓은 계단 형태로 가공하는 것이 바람직하다(도 4의 (a)참조). 그 후, 상기 계단 모양의 모서리 부분을 깎아서 가우스 곡선에 가깝게 가공한다.(도 4의 (b)참조). 이러한 방법으로 상기 평판의 반대면도 가공하면 상부 전극(120)이 완성된다. 상기 방법은 상부 전극(120)의 제조 비용을 낮출 수 있다. 상기 상부 전극(120)은 알루미늄, 스테인리스 스틸 등을 재료로 하여 만들 수 있다.
도 5는 상기 상부 전극(120)에 전원(140,150)이 연결되는 급전점(510)의 위치를 나타내는 평면도이다. 도 5를 참조하면, 상부 전극(120)에는 다수개의 급전점(510)이 존재하며, 이러한 다수개의 급전점(510)을 통해 상부 전극(120)에 전원(140,150)이 공급되는데, 이를 멀티 피딩(Multi-feeding)이라 한다. 도 5의 (a) 내지 (d)는 다수개의 급전점의 배열 위치 예를 나타내고 있다. 그러나 이는 제한이 아니며, 다른 형태로 변형이 가능하다. 다수개의 급전점(510)은 상부 전극(120)의 가운데 부분을 기준으로 대칭되는 형태로 배치되며, 급전점의 수가 많아지면 플라즈마의 밀도가 공간적으로 좀 더 균일해지는 경향이 있다.
상기 급전점(510)을 통해 상부 전극(120)에 전력을 제공하는 복수 개의 전원부(140,150)는 서로 다른 주파수를 가지는 전압을 상부 전극(120)에 제공한다. 다시 도 1을 참조하면, 상부 전극(120)에 서로 다른 주파수를 가지는 2개의 전원(140,150)이 연결되어 있다.
제 1 전원부(140)는 주로 플라즈마의 발생에 기여하는 전원이다. 제 1 전원부(140)는 제 1 정합부(141)와 연결되어 있고, 이후 전력분배기(160)와 전기적으로 연결되어 상부 전극(120)의 다수개의 급전점에 전력을 제공한다. 제 1 전원부(140)는 VHF주파수 범위(27MHz 내지 300MHz)의 초단파 전압을 제공하는데, 바람직하게는 13.56 × n MHz(여기서, n은 2 내지 8의 자연수 중 하나)의 주파수를 가지는 전압을 제공한다. 즉, 제 1 전원부(140)는 27.12MHz, 40.68MHz, 54.24MHz, 67.8MHz, 81.36MHz, 94.92MHz, 108.48MHz 중 어느 하나의 주파수를 가질 수 있다. 이하에서는 제 1 전원부(140)가 40.68MHz(n이 3인 경우)의 주파수를 가지는 경우를 예로 들어 설명하지만, 이는 제한이 아니며 상기 다양한 주파수 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 이러한 제 1 전원부(140)는 저주파에 비해 상대적으로 발생하는 플라즈마 밀도가 크기 때문에 건식 식각, 클리닝, 증착공정, 임플란트 공정 등에 사용되면 처리 속도가 빨라 생산성을 향상시키는 장점이 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 이러한 VHF 주파수의 전원을 단독으로 사용하는 경우, 이론적으로 상기 상부 전극(120)의 크기가 상기 전원(140)의 파장의 1/4보다 커지게 되면 정재파(standing wave)의 문제가 발생한다. 상부 전극(120)에 정재파가 발생하면, 상부 전극(120)의 가운데 부분에서는 플라즈마 밀도가 높고 가장자리 부분에서는 낮게 된다(이를 이하에서 정재파 효과라 한다). 이러한 문제점은 상술한 상부 전극(120)의 모양을 가우스 곡선 형태로 만드는 것과 후술할 상부 전극(120)에 인가되는 제 2 전원부(150)에 의해 해결할 수 있다.
제 1 정합부(matcher, 141)는 제 1 전원부(140)에서 공급하는 전력에서 부하(load)인 상부 전극, 플라즈마 및 하부 전극에 최대 전력이 전달되도록 임피던스 매칭을 시켜주는 부분이다. 제 1 전원부(140)의 출력 임피던스와 상부 전극, 플라 즈마 및 하부 전극에 의해 존재하는 부하 임피던스가 매칭되지 않으면 상기 부하에 전달되는 전력의 양이 최대로 되지 않아 효율이 떨어지며, 공정에 따라 요구되는 최적 플라즈마 밀도가 유지되지 않을 수 있기 때문에 이러한 정합부를 통해 임피던스 매칭을 능동적으로 해 주어야 한다.
제 1 정합부(141)와 전력분배기(160) 사이에는 고역통과필터(142)가 연결될 수 있다. 상기 고역통과필터(142)는 제 1 전원부(140)의 주파수는 잘 통과시키고, 상기 주파수보다 낮은 주파수를 차단하는 역할을 한다.
상기 고역통과필터(142) 다음에는 전력분배기(power distributor, 160)가 연결되는데, 전력분배기(160)는 제 1 전원부(140) 및 제 2 전원부(150)에서 공급되는 전력을 n분하여 상부 전극(120)에 존재하는 다수개의 급전점으로 제공하는 역할을 한다.
제 2 전원부(150)는 상부 전극(120)에 제 1 전원부에 비해 낮은 주파수를 가지는 전압을 공급하는 부분이다. 제 2 전원부(150)는 10KHz 내지 600KHz 범위의 주파수를 가지는 전원을 사용할 수 있는데, 이하에서는 600KHz의 주파수를 가지는 경우를 예로 들어 설명한다.
상부 전극(120)에 제 2 전원부(150)를 연결하는 이유는 플라즈마 밀도의 균일성을 향상시키기 위해서이다. 제 2 전원부(150)처럼 낮은 주파수의 전원이 대면적의 상부 전극(120)에 단독으로 인가되면, 상부 전극(120) 가장자리에서는 플라즈마가 높은 밀도로 발생하고 상부 전극(120)의 가운데 부분에서는 플라즈마가 낮은 밀도로 발생한다. 이것은 높은 주파수의 전원 즉 제 1 전원부(140)가 상기 상부 전 극(120)에 단독으로 인가되었을 때와 반대 양상으로 플라즈마 밀도가 형성되는 것이다.
본 실시예와 같이, 서로 주파수가 다른 2개의 전원(140, 150)이 상부 전극(120)에 동시에 연결되면 2개의 전원을 각기 단독으로 연결한 경우를 합친 효과가 일부 발생한다. 즉, 제 2 전원부(150)는 상부 전극(120)에 제 1 전원부(140)를 단독으로 인가하였을 때 상부 전극(120)의 가운데 부분에 발생하는 정재파 효과를 일부 보상하는 역할을 한다.
제 2 전원부(150)는 플라즈마 이온의 충돌에너지 조절에도 영향을 미치는데, 고주파 전원과 저주파 전원을 같이 걸어 플라즈마를 발생시키는 경우 고주파 전원은 주로 플라즈마의 생성 즉, 원자를 이온과 전자로 해리시키는 과정이나 재결합하는 과정에 영향을 미치고, 저주파 전원은 주로 생성된 플라즈마 이온의 충돌 에너지(ion bombardment energy)에 주로 영향을 주기 때문이다. 따라서, 제 2 전원부(150)는 전력을 조절함으로써 이온의 충돌 에너지를 조절하는 역할도 할 수 있다.
제 2 전원부(150)에도 임피던스 매칭을 시켜 최대 전력이 상부 전극(120)에 전달되게 하는 제 2 정합부(151)가 구비되며, 이 후 저역통과필터(Low Pass Filter, LPF, 152)가 연결된다. 이 저역통과필터(152)는 600KHz의 주파수는 잘 통과시키되, 그보다 높은 주파수는 잘 통과시키지 않도록 구성된다. 저역통과필터(152)는 상부 전극(130)을 통해 연결된 제 1 전원부(140)의 전원이 역류하는 것을 막아주는 아이솔레이터(isolator) 역할도 겸할 수 있다.
상기 저역통과필터(152)와 상부 전극(120) 사이에는 전력분배기(160)가 구비되어 제 2 전원부(150)에서 제공되는 전력을 다수개의 급전점(310)으로 분배하여 공급한다.
이하에서는 단면이 가우스 곡선 형태인 상부 전극(120)과 평판 형태인 상부 전극에 서로 다른 주파수를 가지는 2개의 전원(140,150)을 인가한 후 발생하는 플라즈마 밀도의 균일성을 비교해보는 실험을 설명한다.
도 6에서 상부 전극의 가운데 부분을 중심으로 거리에 따라 플라즈마 방출 세기(plasma emission intensity)와 이온 포화 전류(Ion saturation current)를 나타내고 있다. 도 6을 참조하면 평판을 상부 전극으로 한 경우 상부 전극의 가장자리 부분에서 플라즈마 방출 세기와 이온 포화 전류가 작아지는 것을 알 수 있다. 반면, 상부 전극의 모양을 가우스 곡선 형태로 하면 플라즈마 방출 세기와 이온 포화 전류가 공간적으로 균일해지는 것을 볼 수 있는데 이것은 결국 공간적으로 플라즈마가 균일하게 형성되었다는 의미이다. 따라서, 본 실시예의 효과를 실험적으로 확인할 수 있다.
본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 예를 들어, 건식 식각(Dry etching) 공정에 사용하는 경우를 설명하면, 먼저 챔버(110) 내로 기판을 반입한다. 반입된 기판은 하부 전극(130)에 안착된다. 하부 전극(130)에 구비된 ESC(ElectroStatic Chuck, 정전척, 미도시)등의 기판 유지 수단이 온(on) 되어 기판을 부착하면, 공정 가스가 챔버(110)내로 유입된다.
그러면, 상부 전극(120)에 연결된 다수개의 전원(140,150)이 동시에 온(on) 되면서 상부 전극(120)과 하부 전극(130) 사이의 공정 공간에 플라즈마가 생성된다. 상기 다수개의 전원(140,150)이 상부 전극(120)에 연결되어 공간적으로 균일한 플라즈마가 생성되는 것에 대해서는 이미 상술하였으므로 여기서는 생략한다.
공간적으로 균일하게 형성된 플라즈마는 상부 전극(120)과 하부 전극(130) 사이에 형성되는 전기장에 의해 기판 쪽으로 움직이며, 기판의 표면을 에칭하게 된다. 기판의 표면을 처리하는 과정이 종료되면, 공정 가스는 챔버(110) 외부로 배기되며, 정전척이 오프(off)된 후 기판은 챔버 외부로 이송된다.
본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는 대면적 기판의 플라즈마 처리공정 예컨대, 대면적의 평판 디스플레이(예컨대 LCD, PDP 등), 반도체 및 태양전지 등의 제조 과정에서 건식 식각 공정(Etcher로 사용), 애싱 공정(Asher로 사용), 박막 증착 공정, 클리닝 공정, 이온 임플란트 공정 등의 다양한 공정에 사용될 수 있으며, 해당 공정을 진행하는 장치에 사용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
이상에서 본 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 특허청구범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 단면을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 상부 전극을 그 단면이 가우스 곡선을 가지도록 가공하는 한 가지 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 상부 전극에 전원이 연결되는 급전점의 위치를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치에서 상부 전극의 가운데 부분을 중심으로 거리에 따라 플라즈마 방출 세기(plasma emission intensity)와 이온 포화 전류(Ion saturation current)를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
110 : 챔버 120 : 상부 전극
130 : 하부 전극 140 : 제 1 전원부
150 : 제 2 전원부

Claims (7)

  1. 플라즈마가 발생되는 공정 공간을 형성하는 챔버;
    상기 챔버 내에 구비되며, 단면이 가우스 곡선을 이루는 판 형태의 상부 전극;
    상기 챔버 내의 상기 상부 전극과 대향되는 위치에 구비되며, 기판을 안착하는 하부 전극; 및
    상기 상부 전극에 서로 다른 주파수를 가지는 전압을 다수개의 급전점(feeding point)을 통해 제공하는 복수 개의 전원을 포함하고,
    상기 복수 개의 전원은 제1 전원부 및 제2 전원부를 포함하여 구성되며, 상기 제 1 전원부 및 상기 제 2 전원부는 동시에 상기 상부 전극에 전력을 제공할 수 있도록 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전원부는 27MHz 내지 300MHz 범위 내의 주파수를 가지는 전력을 공급하고,
    상기 제2 전원부는 10KHz 내지 600KHz 범위 내의 주파수를 가지는 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전원부는 13.56 × n MHz(여기서, n은 자연수이고 2≤n≤8) 중 어느 하나의 주파수를 가지는 전압을 제공하고, 상기 제 2 전원부는 600KHz의 주파수를 가지는 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수개의 급전점은 상기 상부 전극의 중심을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 존재하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수개의 전원부와 상기 상부 전극 사이에, 각 전원부의 출력 임피던스와 상기 다수개의 전원부 각각에서 상기 상부 전극 쪽을 바라본 입력 임피던스를 매칭시키는 정합부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정합부와 상기 상부 전극 사이에, 각 전원부의 주파수를 중심으로 소정 범위 내의 주파수만을 통과시키는 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
KR1020080125973A 2008-12-11 2008-12-11 플라즈마 처리장치 KR101111062B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080125973A KR101111062B1 (ko) 2008-12-11 2008-12-11 플라즈마 처리장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080125973A KR101111062B1 (ko) 2008-12-11 2008-12-11 플라즈마 처리장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100067412A KR20100067412A (ko) 2010-06-21
KR101111062B1 true KR101111062B1 (ko) 2012-02-16

Family

ID=42366092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080125973A KR101111062B1 (ko) 2008-12-11 2008-12-11 플라즈마 처리장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101111062B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100510279B1 (ko) * 2001-04-12 2005-08-30 (주)울텍 고밀도 플라즈마 발생원 및 방법
KR20080030100A (ko) * 2005-08-12 2008-04-03 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 플라즈마 처리 장치
KR20080044657A (ko) * 2006-11-17 2008-05-21 삼성전자주식회사 플라즈마 식각장치
KR20080067042A (ko) * 2007-01-15 2008-07-18 최대규 코어 커버를 구비한 유도 결합 플라즈마 반응기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100510279B1 (ko) * 2001-04-12 2005-08-30 (주)울텍 고밀도 플라즈마 발생원 및 방법
KR20080030100A (ko) * 2005-08-12 2008-04-03 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 플라즈마 처리 장치
KR20080044657A (ko) * 2006-11-17 2008-05-21 삼성전자주식회사 플라즈마 식각장치
KR20080067042A (ko) * 2007-01-15 2008-07-18 최대규 코어 커버를 구비한 유도 결합 플라즈마 반응기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100067412A (ko) 2010-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100988704B1 (ko) 다수의 ｖｈｆ 소스들에 전력을 할당함으로써 웨이퍼에 대한 플라즈마 프로세스 균일성을 증가시키는 방법
KR100736218B1 (ko) 횡 방향의 다중 전극 구조를 가지는 평행 평판형 플라즈마소스
US20110272099A1 (en) Plasma processing apparatus and method for the plasma processing of substrates
TWI502619B (zh) 用於電漿處理設備之電極、電漿處理設備、以及使用電漿處理設備產生電漿的方法
JP2020505722A (ja) 誘導結合プラズマ処理チャンバ内における低バイアス電圧での基板近傍補充プラズマ密度生成
KR20080071491A (ko) 플라즈마 이온 밀도 균일성을 제거하기 위해 가변 높이접지 리턴 경로를 갖는 플라즈마 반응기에서 소재를처리하는 방법
TWI778429B (zh) 以電漿點源之陣列處理工件的電漿反應器
US20080317965A1 (en) Plasma processing apparatus and method
KR20210020134A (ko) 기판 처리 방법
KR20080071493A (ko) 다수의 ｖｈｆ 소스들을 이용하는 이온 분포 균일성제어기를 갖는 플라즈마 반응기
CN111584339B (zh) 载置台和等离子体处理装置
US10083820B2 (en) Dual-frequency surface wave plasma source
US10388528B2 (en) Non-ambipolar electric pressure plasma uniformity control
US20100218896A1 (en) Atmospheric pressure plasma reactor
KR20100022146A (ko) 플라즈마 공정장치 및 그 방법
KR20190035589A (ko) 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
KR101353684B1 (ko) 플라즈마 발생장치 및 방법
KR100994502B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 방법
KR100878467B1 (ko) 반도체 기판 처리장치
KR100786537B1 (ko) 반도체 기판 공정 챔버에 사용되는 다중 플라즈마 발생소스
KR101111062B1 (ko) 플라즈마 처리장치
KR20110118206A (ko) 축전 결합 플라즈마 발생 장치 및 그 형성 방법
KR101032084B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 방법
KR20220009335A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
KR100994501B1 (ko) 플라즈마 처리장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee