KR101619899B1 - 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

RF전력이 인가되는 파워로드, RF전력을 인가받아 유도전계를 형성하며, 임피던스 값에 근거하여 적어도 두 개 이상의 부하그룹으로 분류되는 복수의 부하유닛, 파워로드상에 길이방향으로 이동가능하게 구비되며, 각각 서로 다른 부하그룹에 연결되어 RF전력을 전달하도록, 적어도 두 개 이상으로 구성된 파워분배부를 포함하는 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치가 제공되며, 각 안테나에 인가되는 RF파워를 균일하게 하여, 결국 균일한 플라즈마가 형성될 수 있는 효과가 있다.

Description

플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치{A PLASMA GENERATING MODULE AND PLASMA PROCESS APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 플라즈마 발생모듈의 파워분배부 및 이를 포함하는 플라즈마 발생모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 안테나를 포함한 플라즈마 발생모듈 및 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.

플라즈마를 이용하여 CVD(Chemical Vapor Deposition), 에칭(Etching) 등의 기판처리를 수행하는 장치에서는, 안테나를 포함한 장치에 RF전력을 인가하여 안테나 주변에 유도전계를 형성시켜 플라즈마를 발생시키는 방식이 많이 적용되고 있다. 한편, 처리하는 기판의 대형화에 따라, 처리장치도 대형화되고 있으며, 대형화 된 기판의 균일한 처리를 위하여, 안테나를 복수로 구성되는 기판처리장치를 이용하는 것이 일반화되고 있다. 한편, 안테나를 구성하여 기판을 처리하는 경우, 복수의 안테나에 전류가 균일하게 인가되어야 각 안테나에서 발생되는 플라즈마를 균일하게 발생시킬 수 있게 된다.

대한민국 등록특허 10-10766740000에는 복수의 안테나를 구비하고 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 구성이 나타나 있다.

그러나 이러한 구성은 RF전원으로부터 각 안테나까지의 임피던스 값의 차이, 각 안테나의 특성에 따른 임피던스 값의 차이 등에 의한 소비전력 등의 편차를 고려하지 않고 전원을 인가하게 되므로, 각 안테나에 인가되는 전류의 편차가 발생할 수 있으며, 결국 플라즈마가 불균일해지는 문제가 발생한다.

대한민국 등록특허 10-10766740000

본 발명은 전술한 종래의 플라즈마 발생장치의 각 안테나에 균일하지 못한 파워가 인가되는 문제점을 해결하는 플라즈마 발생모듈 및 플라즈마 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, RF전력이 인가되는 파워로드, RF전력을 인가받아 유도전계를 형성하며, 임피던스 값에 근거하여 적어도 두 개 이상의 부하그룹으로 분류되는 복수의 부하유닛, 파워로드상에 길이방향으로 이동가능하며, 각각 서로 다른 부하그룹에 연결되어 RF전력을 전달하도록, 적어도 두 개 이상으로 구성된 파워분배부를 포함하는 플라즈마 발생모듈이 제공된다.

또한, 복수의 부하그룹은, 임피던스 값이 클수록, 파워로드의 RF전력이 인가되는 일측과 가까운 파워분배부에 연결되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 파워로드의 RF전력이 인가되는 지점부터 각 파워분배부까지의 임피던스 값을 변화시켜 각 부하그룹의 임피던스 값의 차이를 보상하도록, 파워로드의 길이방향으로 이동가능하게 구성될 수 있다.

또한, 각 파워분배부는 크기가 다른 파워분배부를 적어도 한 개 이상 포함하여 구성될 수 있다.

나아가, 파워분배부는 파워로드에 RF전력이 인가되는 방향에 순차적으로 배치된 제 1파워분배부 및 제 2파워분배부를 포함하여 구성되며, 부하그룹은 임피던스 값의 크기가 큰 순서에 따라 제 1부하그룹 및 제 2부하그룹으로 분류되며, 제 1파워분배부는 제 1부하그룹과, 제 2파워분배부는 제 2부하그룹과 각각 연결되도록 구성될 수 있다.

한편, 부하유닛은 안테나 및 안테나와 파워분배부를 연결하는 연결부를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 부하그룹은 안테나의 임피던스 값에 따라 분류되어 구성될 수 있으며, 연결부의 임피던스 값에 따라 분류되어 구성될 수 있다.

구체적으로 파워분배부는 파워로드에 RF전력이 인가되는 방향에 따라 순차적으로 배치된 제 1파워분배부, 제 2파워분배부, 제 3파워분배부를 포함하여 구성되며,부하그룹은 임피던스 값의 크기가 큰 순서에 따라 제 1부하그룹, 제 2부하그룹, 제 3부하그룹으로 분류되며, 제 1파워분배부는 제 1부하그룹과, 제 2파워분배부는 제 2부하그룹, 제 3파워분배부는 제 3파워분배부와 각각 연결될 수 있고, 각 파워분배부는 각 부하그룹의 임피던스 값에 보상되는 임피던스 값을 합한 값의 편차가 최소화 되도록, 파워로드의 길이방향으로 이동되어 배치될 수 있다.

나아가, 부하유닛은 9개로 구비되고, 각 부하유닛에 포함되는 안테나가 평면격자형으로 배열되며, 모서리에 배치된 안테나를 포함한 4개의 부하유닛은 제 1부하그룹으로 분류되고, 중앙에 인접하여 배치된 안테나를 포함한 1개의 부하유닛은 제 3부하그룹으로 분류되고, 분류되지 않은 나머지 4개의 안테나를 포함한 부하유닛은 제 2부하그룹으로 분류될 수 있다.

또한, 부하유닛은 16개로 구비되고, 각 부하유닛에 포함되는 안테나가 평면격자형으로 배치되며, 모서리에 배치된 안테나를 포함한 4개의 부하유닛은 제 1부하그룹으로 분류되고, 중앙에 인접하여 배치된 안테나를 포함한 4개의 부하유닛은 제 3부하그룹으로 분류되고, 분류되지 않은 나머지 8개의 안테나를 포함한 부하유닛은 제 2부하그룹으로 분류될 수 있다.

한편, 파워분배부는 파워로드의 둘레를 감싸는 원통형으로 구성되는 체결부, 고리구조로 이루어지고, 각 부하유닛의 일단이 연결되는 분배부,체결부와 분배부 사이에 반경방향으로 연결되는 복수의 지지부를 포함하여 구성될 수 있다. 나아가, 지지부는 회전방향에 90도 간격으로 배치되도록, 4개로 구비될 수 있다.

추가적으로, 본 발명에 따른 과제의 해결수단으로서, 챔버, 챔버 내측에 배치되며 RF전력이 인가되는 파워로드, RF전력을 인가받아 챔버 내부에 유도전계를 형성하며, 임피던스 값에 근거하여 적어도 두 개 이상의 부하그룹으로 분류되는 복수의 부하유닛, 파워로드상에 길이방향으로 이동가능하게 구비되며, 각각 서로 다른 부하그룹에 연결되어 RF전력을 전달하도록, 적어도 두 개 이상으로 구성된 파워분배부를 포함하는 플라즈마 처리장치가 제공된다.

본 발명에 따른 플라즈마 발생모듈 및 플라즈마 발생모듈의 파워분배부를 통하여, 복수의 안테나 각각에 균일한 전류를 인가하여 플라즈마를 발생시켜 기판을 균일하게 처리할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 플라즈마 발생모듈의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 파워로드 및 파워분배부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 파워분배부의 변형예를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 파워로드 및 파워분배부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 플라즈마 발생모듈의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 플라즈마 발생모듈의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 3실시예에 따른 플라즈마 발생모듈의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 부하그룹의 변형예를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 발생모듈에 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 제 1실시예에 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.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는 챔버(10), 스테이지(30), 안테나 설치부(80) 및 플라즈마 발생모듈(90)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(20) 및 후술할 플라즈마 발생모듈(90)의 부하유닛(300)이 설치되는 안테나 설치부(80)로 구성될 수 있다. 그리고, 안테나 설치부(80)는 챔버(10) 내부의 상측에 배치되며, 안테나 설치부(80)의 하측에 공정 공간(20)이 위치할 수 있다. 또한, 점선으로 표시된 플라즈마 발생모듈(90)은 안테나 설치부(80) 내측 또는 그 상측에 배치될 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(10) 내부의 공정 공간(20)으로 공급하고 외부로 배기하기 위한 가스 공급부(미도시) 및 가스 배기부(미도시)가 구비될 수 있다.

한편, 공정 공간(20)의 내측에는 스테이지(30)가 구비된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이지(30)는 기판(S)을 지지하도록 구성되며, 기판(S)은 스테이지(30)에 안착된 상태에서 처리가 이루어질 수 있다. 스테이지(30)에는 공정 공간(20) 상에 형성되는 플라즈마의 분포를 조절하기 위해 외부의 RF 전원부(50)와 연결 설치되는 바이어스 전극(40)이 형성될 수 있다. 또한, 도 1에 구체적으로 도시되어 있지는 않으나 스테이지(30)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(80)는 스테이지(30)의 상측에 구비되며, 안테나(310)가 설치되는 공간을 형성한다. 안테나 설치부(80)는 적어도 하나의 윈도우(81)에 의해 공정 공간(20)으로부터 구획된 공간을 형성한다. 윈도우(81)는 챔버(10) 벽면에 설치된 지지 부재(82)에 의해 지지될 수 있다. 이러한 윈도우(81)는 금속 재질을 이용하여 구성될 수 있고 금속 재질 이외의 유전체 물질을 이용하여 구성되는 것도 가능하다.

플라즈마 발생모듈(90)은 공정 공간(20) 내측으로 유도 전계를 발생시켜, 공정 공간(20) 내의 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 구성이다. 이러한 플라즈마 발생모듈(90)은 파워로드(100), 부하유닛(300), 파워분배부(200)를 포함하여 구성되며, 이에 대하여는 이후 자세히 설명하기로 한다.

부하유닛(300)은 안테나(310)와 연결부(320)를 포함하여 구성되며, 복수개의 안테나(310)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 각각의 안테나(310)는 공정 공간(20)의 상측(안테나 설치부의 내측)에 고르게 분산되어 배치될 수 있다. 따라서, 기판 처리 공정 중 공정 공간(20) 내측에 발생되는 플라즈마의 분포를 균일하게 제어하거나, 구역별로 정밀하게 제어할 수 있다.

다만, 본 실시예에서는 하나의 단위 구역에 하나의 안테나(310)이 배치되도록 구성하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 단위 구역에 복수개의 안테나(310)가 배치되도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 도 2에서 9개의 단위 구역으로 분할된 구조는 일 예에 불과하며, 이 외에도 다양한 패턴으로 단위 구역을 분할하고 이에 대응되는 안테나(310)를 배치하여 구성하는 것도 가능하다.

고주파 전원(60)은 플라즈마 발생장치 외부에 구비되어 고주파(radiofrequency) 전력을 안테나(310)로 제공한다. 정합부(70)는 고주파 전원(60)과 입력부(300) 사이에 구비되며, 고주파 전원(60) 측과 안테나 사(310)이에서 임피던스 정합을 수행할 수 있다. 이러한 정합부(70)은 가변 콘덴서 또는 가변 인덕터를 포함하는 회로로 구성되며, 가변 콘덴서 또는 가변 인덕터를 제어하는 방식으로 임피던스 정합을 수행한다. 다만, 이러한 고주파 전원 및 정합부의 구성은 널리 적용되고 있는 구성이므로 구체적인 설명은 생략한다.

이하에서는 본 발명에 따른 제 1실시예의 플라즈마 발생모듈에 대하여 도2 내지 도4를 참조하여 자세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제 1실시예 따른 플라즈마 발생모듈(90)의 사시도이며, 도 3 및 도 5는 파워로드(100) 및 파워분배부(200)의 사시도 및 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 발생모듈(90)은 파워로드(100), 두 개 이상의 파워분배부(200), 두 개 이상의 부하유닛(300)이 포함되어 구성된다.

파워로드(100)는 도체부재로 구성되며, 일측이 외부의 정합부(70)와 연결된다. RF전원(60)은 파워분배부(200)의 외부에서 정합부(70)와 연결되며, 플라즈마 발생모듈(90)의 임피던스 값과 매칭된 RF전력이 파워로드(100)에 인가된다.

파워분배부(200)는 일측이 전기적으로 파워로드(100)와 연결되어 RF전원을 인가받게 되고, 타측은 복수의 부하유닛(300)과 전기적으로 연결된다. 또한, 파워로드(100)상에서 길이방향으로 이동가능하게 배치되며, 적어도 두 개 이상으로 구성되는 도체부재로 구성될 수 있다. 한편, 도 2 및 도 3에는 각 파워분배부(200)가 동일한 형상과 크기로 구성된 모습이 도시되어 있으나, 도 4와 같이 각 파워분배부(200)는 크기가 다른 파워분배부(200)를 적어도 한 개 이상 포함하여 구성될 수 있으며, 각 파워분배부(200)의 크기의 차이에 따라 임피던스 값의 크기가 다르게 구성될 수 있다. 따라서, 파워로드(100)의 RF전력이 인가되는 지점에서부터 각 파워분배부(200)까지의 임피던스 값이 달라지게 되며, 후술할 각 부하그룹과 각각 연결되어 임피던스 값의 편차를 보상할 수 있게 된다.

파워분배부(200)는 여러 가지 형상으로 구성될 수 있으며, 일예로, 도 3에 도시된 것과 같이, 파워분배부(200)는 체결부, 지지부(201), 분배부를 포함하여 구성될 수 있다. 체결부는 파워로드(100)의 둘레를 감싸는 원통형으로 구성되며, 분배부는 고리구조로 이루어지고, 각 부하유닛의 일단이 연결되고, 지지부(201)는 체결부와 상기 분배부 사이에 반경방향으로 연결되도록 구성될 수 있다. 또한 지지부(201)는 복수로 구성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 4개로 이루어진 경우, 하나의 분배부와 연결되는 지점에서 RF전력의 위상을 동일하게 하여, 구조적으로 발생할 수 있는 노이즈를 최소화 할 수 있다. 한편 파워분배부(200)는, 파워로드(100)로부터 동일한 거리로 연결되어 각 부하그룹(400)에 RF파워를 전달하게 되므로, 일종의 커먼라인(common line)의 기능을 수행하며, 각 부하유닛에 동일한 파워를 전달하는 데 도움을 준다.

파워분배부(200)의 내측의 원통형구조는 파워로드(100)의 길이방향으로 이동이 가능하도록 구성되며, 예컨대, 슬라이드 운동이 가능하도록 구성될 수 있다. 이 경우 추가적으로 별도의 고정부(미도시)를 구비될 수 있다.

부하유닛(300)은 파워분배부(200)로부터 RF전력을 인가받아 유도전계를 형성하며, 공정공간(20) 내측에 공급된 가스를 플라즈마로 전환시키게 된다. 부하유닛(300)은 안테나(310) 및 안테나(310)와 파워분배부(200)를 연결하는 도체로 이루어진 연결부(320)로 구성되어 있다. 부하유닛(300)은 임피던스 값에 근거하여 복수의 부하그룹으로 분류된다. 임피던스 값은 안테나(310) 및 연결부(320)의 형상, 크기, 재질, 등에 의한 편차와 각 소자간 전자기적인 간섭 등 다양한 원인에 의하여 발생할 수 있으며, 파워분배부(200)로부터 각 안테나(310)까지의 경로의 거리 차이도 하나의 요인이 될 수 있다.

다시 도 2를 살펴보면, 제 1실시예에서는 부하그룹이 3개로 분류되어 있으며, 제 1부하그룹(410)의 연결부(320)는 점선, 제 2부하그룹(420)의 연결부(320)는 가는 실선, 제 3부하그룹(430)의 연결부(320)는 굵은 실선으로 표시되어 있다. 각 부하그룹은 제 1부하그룹(410) 및 제 2부하그룹(420)과 같이 복수의 부하유닛(300)이 포함되여 구성될 수 있으며, 또한, 제 3부하그룹(430)과 같이 하나의 부하유닛(300)만이 포함되어 구성될 수 있다.

다만, 안테나(310)의 형상은 평면 나선형 안테나(310)가 도시되어 있으나, 도시된 형상에 한정하지 않고, 직선안테나, 원형안테나 등의 다양한 형상의 안테나 및 크기가 동일하지 않은 안테나(310) 조합, 예를 들면 중심축이 동일하나 반경이 다른 복수의 원형 등으로 이루어진 안테나(310)의 조합에도 적용이 가능하다.

이하 본 발명에서 부하유닛(300)을 분류하는 방법 및 파워분배부(200)와 부하유닛(300)의 연결관계에 대하여 도 5 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 임피던스 값은 주파수에 따라 달라지나, 동일한 주파수의 RF전원이 인가되는 경우에는, 해당주파수에서 임피던스 값이 변하지 않으므로, 본 플라즈마 발생모듈(90)에 모두 동일한 주파수를 인가하여 임피던스 값이 동일함을 전제로 이하 기술한다.

도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 파워로드(100) 및 파워분배부(200)의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 1실시예는 파워로드(100)에 3개의 파워분배부(200), 즉 제 1파워분배부(210), 제 2파워분배부(220), 제 3파워분배부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 5(a)에 나타난 바와 같이, 각 파워분배부(200)는 파워로드(100)의 길이방향으로 각각 이격되어 배치되며, 이로 인하여 파워로드(100)의 RF전원이 인가되는 지점부터 각 파워분배부(200)의 끝단까지의 임피던스 값인 Z1, Z2, Z3에 차이가 발생한다. 구체적으로, 이러한 임피던스 값의 차이는 각 파워분배부(200)가 이격되는 거리에 따른, 파워로드(100)의 일부분의 임피던스 값이 반영되어 보상되는지 여부로 발생할 수 있다.

일반적인 부재의 저항 값은 길이가 길어질수록 증가하게 되므로, 각 파워분배부(200)까지의 임피던스의 값 또한 일반적으로 Z1 < Z2 < Z3 가 되도록 구성될 수 있다. 각 파워분배부(200)의 재질 및 형상과 크기를 동일하게 구성한 경우 각 파워분배부(200)자체의 임피던스 값은 서로 동일하게 구성될 수 있다. 따라서, Z1, Z2, Z3 의 값은 RF전력이 인가되는 파워로드(100)상의 한 지점으로부터 각 파워분배부(200)까지의 임피던스 값의 차이에 따라 결정된다.

또한, 도 5(b) 및 도 5(c) 에 도시된 바와 같이, 각 파워분배부(200)가 파워로드(100)상에서 이동가능하게 구성되므로, Z1, Z2, Z3의 값을 변화시킬 수 있다. 따라서 Z1, Z2, Z3의 상대적 차이는 다양하게 산출될 수 있으며, 이에 따라 후술할 부하그룹의 다양한 임피던스 값의 차이를 능동적으로 보상할 수 있다.

다만, 도시하지는 않았으나, 파워분배부(200) 자체의 구조, 재질, 형상 등을 각각 다르게 구성하여 각 파워분배부(200)의 임피던스 값을 다르게 구성하고 Z1, Z2, Z3값의 차이를 둘 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 플라즈마 발생모듈(90)의 단면도이며, 파워분배부(200)에 각각의 부하유닛(300)이 연결되어 있는 구성의 단면이 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 부하유닛(300)은 안테나(310) 및 안테나(310)와 파워분배부(200)를 연결하는 연결부(320)를 포함하여 구성될 수 있으다. 또한, 복수의 부하유닛(300)은 각각의 임피던스 값에 따라 제 1부하그룹(410), 제 2부하그룹(420), 제 3부하그룹(430)으로 분류될 수 있다. 이때, 각각의 임피던스 값의 차이는, 각 부하유닛(300)을 구성하는 요소인 각 안테나(310)의 형상, 크기, 등의 차이 또는 연결부(320)의 크기, 형상, 재질, 배치관계 등의 차이에 의하여 초래될 수 있다.

다만, 본 발명의 개념을 설명하기 위하여 모든 부하유닛(300)을 도시하지 않고, 각 부하그룹에 속한 부하유닛(300) 중 하나의 부하유닛(300)만을 나타내었으며, 각 파워분배부(200)도 일측만이 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 양방향 화살표로 표시된 부분, 즉, 각각의 파워분배부(200)의 끝단에서부터 부하유닛(300)의 끝단까지의 임피던스 값을 측정하였을 때, 각 부하그룹의 평균 임피던스 값 Zg1, Zg2, Zg3은 그 크기의 순서가 Zg1 > Zg2 > Zg3 인 경우를 예로 들고 있다. 임피던스 값의 편차는 안테나(310) 및 연결부(320)의 구조, 재질, 형상, 크기 배치관계 등의 차이에 따라 발생할 수 있음은 앞서 기술하였다.

각 부하그룹의 임피던스 값의 편차를 보상하기 위하여, 임피던스 값이 가장 큰 제 1부하그룹(410)은 제 1파워분배부(210)에 연결하고, 중간 값인 제 2부하그룹(420)은 제 2파워분배부(220)에 연결하고, 가장 작은 제 3부하그룹(430)은 제 3파워분배부(230)에 연결될 수 있다. 연결된 후 각각의 파워분배부(200)로부터 안테나(310) 끝단까지의 임피던스의 합은, 직렬연결된 임피던스 값의 합이 되므로, 각각 Zg1+Z1, Zg2+Z2, Zg3+Z3 가 된다. 결과적으로, 각각의 부하유닛(300)의 임피던스 값의 차이가 파워로드(100) 및 파워분배부(200)의 임피던스 값의 차이로 보상되어 편차가 최소화할 수 있다. 즉, 부하그룹은 임피던스 값이 클수록, 파워로드(100)의 RF전력이 인가되는 지점에서부터 가까운 파워분배부(200)와 연결될 수 있다.

또한, 각 부하그룹의 임피던스 값에 보상되는 파워로드(100)의 RF전력이 인가되는 지점에서부터 각 파워분배부(200)까지의 임피던스 값의 합인 Zg1+Z1, Zg2+Z2, Zg3+Z3 의 편차가 발생하는 경우, 각 파워분배부(200)를 파워로드상에서 이동시켜 편차를 최소화시킬 수 있다. 예를들어, Zg1+Z1 > Zg2+Z2 > Zg3+Z3 인 경우, 제 1파워분배부(210) 및 제 2파워분배부(220)를 RF전력이 인가되는 지점쪽으로 이동시켜 Z1, Z2를 감소시킴으로써 임피던스 값의 합의 편차를 줄일 수 있게 된다.

나아가, 파워로드(100)의 부재를 달리하여 각 파워분배부(200) 사이의 임피던스 증가량이 변화될 수 있으며, 이에따라 Z1, Z2, Z3의 값 또한 다양하게 변화시킬 수 있다.

즉, 각 부하그룹간의 임피던스 값의 편차가 크게 발생하는 경우, 길이에 따른 임피던스 값의 변화가 크게 증가하는 부재로 구성될 수 있다. 반대로, 편차가 작게 발생하는 경우, 길이에 따른 변화가 다소 작게 증가하는 부재를 선택함으로써, 이격 거리에 따른 임피던스 값의 변화량에 차이를 두어 최적화된 보상이 가능하도록 구성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 플라즈마 발생모듈(90)의 단면도이며, 안테나(310)의 임피던스 값을 기준으로 제 1부하그룹(410)과 제 2부하그룹(420)으로 분류한 모습이 도시되어 있다. 제 2실시예는 제 1실시예와 동일한 구성요소를 가질 수 있으며, 이에 대하여는 중복설명을 피하기 위하여 설명을 생략하고, 변형되거나 추가된 구성요소에 대하여만 이하 기술한다.

본 실시예에서는 제 1실시예와 달리, 각 안테나(310)의 형상이나 크기 등이 상이하여, 임피던스 값이 다른 경우에 적용 가능한 구성이 나타나 있다. 이해를 돕기 위하여, 도 7에는 임피던스 값이 큰 안테나(310)가 다소 길게 도시되어 있다. 예를 들면, 복수의 원형 안테나를 중심축을 동일한 축으로 하여 구성한 경우와 같이, 각 안테나(310)의 반경 및 크기가 달라 각각의 안테나(310)의 임피던스 값의 차이가 발생하는 경우를 들 수 있다.

연결부(320)의 길이는 각각 동일하게 구성이 가능하여, 임피던스 값도 동일하게 구성하여 각 연결부(320)의 임피던스 값의 편차는 고려되지 않을 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는, 안테나(310)만의 임피던스 값에 따라 제 1부하그룹(410)과 제 2부하그룹(420)으로 나누고, 임피던스 값이 큰 제 1부하그룹(410)을 제 1파워분배부(210)와 연결하고, 임피던스 값이 작은 제 2부하그룹(420)은 제 2파워분배부(220)와 연결가능하게 구성되어, 각 부하그룹(310)간의 임피던스 값의 편차를 보상할 수 있게 된다. 또한, 각 파워분배부(210,220)가 파워로드(100)의 길이방향으로 이동하여 보상되는 임피던스 값을 변화시킬 수 있다. 예컨대, 보상된 제 1부하그룹의 임피던스 값이 보상된 제 2부하그룹의 임피던스 값보다 더 크게 되는 경우, 제 1파워분배부(210)를 점선으로 표시된 위치로 이동시켜 보상되는 임피던스 값을 작게하여 보상된 각 부하그룹의 임피던스 값의 편차를 줄일 수 있게 된다.

다만, 본 실시예에서 안테나(310)만의 임피던스 값을 고려하여 2개의 부하그룹으로 분류하는 예를 도시하였으나, 이는 일 예일뿐, 복수의 부하그룹으로 분류하고, 복수의 파워분배부(200)에 각각 연결하여 임피던스 값을 보상하도록 구성될 수 있다.

이하에서는 본 발며에 따른 제 3실시예에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 제 3실시예에 따른 플라즈마 발생모듈(90)의 단면도이며, 각 연결부(320)의 임피던스 값만을 고려하여 부하유닛(300)을 분류한 모습이 도시되어 있다. 본 실시예에서도 전술한 실시예와 동일한 구성요소를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 대하여는 중복설명을 피하기 위하여 자세한 설명은 생략하고, 변경되거나 추가된 구성요소에 대하여만 이하 기술한다.

도시된 바와 같이, 안테나(310)가 모두 동일하게 구성된 플라즈마 발생모듈(90)에 적용함에 있어, 각 안테나(310)의 임피던스 값은 동일하므로, 각 연결부(320)의 임피던스 값만을 고려하여 제 1부하그룹(410), 제 2부하그룹(420), 제 3부하그룹(430)으로 구분될 수 있고, 제 1부하그룹은 제 1파워분배부(210)에, 제 2부하그룹(420)은 제 2파워분배부(220)에, 제 3부하그룹(430)은 제 3파워분배부(230)에 각각 연결이 가능하게 구성되며, 각 그룹의 임피던스 값의 편차는 파워로드(100) 및 파워분배부(200)의 임피던스 값이 보상되어 최소화 될 수 있다.

도 9는 본 발명의 변형예에 따른 부하그룹 별로 분류된 부하유닛(300)을 표시한 도면이다.

도시된 바와 같이 도 9(a)에는 9개의 안테나(310)가 3x3 격자형으로 구분되어 배열되어 있고, 그 형상을 도시하지는 않았으나, 각 안테나(310)는 동일한 형상으로 구성되며, 임피던스 값도 동일하게 구성될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 파워로드(100) 및 파워분배부(200)는 평면의 중앙부분의 상측에 위치할 수 있다.

파워분배부(200)에서부터 안테나(310)까지의 거리는 각 모서리측에 있는 4개의 안테나, 중앙의 안테나를 기준으로 사방에 위치한 4개의 안테나, 중앙의 1개의 안테나가 각각 다르게 된다. 따라서 연결부의 길이 또한 달라지게 되므로 임피던스 값도 달라지게 된다. 각 부하그룹의 임피던스 값의 크기에 따라 3개의 부하그룹으로 구분하고, 동일한 그룹에 속하는 안테나(310)는 동일한 해칭으로 나타내어있다. 4개의 모서리에 배치된 안테나(310)를 포함한 부하유닛(300)은 제 1 부하그룹(410)으로, 중앙 부근에 배치된 1개의 안테나(310)를 포함한 부하유닛(300)은 제 3부하그룹(430)으로, 나머지 4개의 안테나(310)를 포함한 부하유닛(300)은 제 2부하그룹(420)으로 분류될 수 있다.

따라서, 제 1부하그룹(410)은 제 1파워분배부(210)와, 제 2부하그룹(420)은 제 2파워분배부(220)와, 제 3부하그룹(430)은 제 3파워분배부(230)와 연결되며, 각 부하그룹의 임피던스 값에 따라 전력을 차등분배시켜 각 안테나에 동일한 전류를 인가하는 것이 가능하다.

도 9(b)는 16개의 안테나가 4x4 평면격자형으로 배치된 변형예를 도시한 도면이다. 이 경우에도 배열되는 안테나(310)의 중심부로부터의 거리에 따라 3개의 부하그룹으로 분류가 가능하고, 동일한 부하그룹에 속하는 안테나들은 동일한 해칭으로 나타내었으며, 각 부하그룹은 상이한 파워분배부(200)와 각각 연결될 수 있다. 한편, 도 9(a)와 마찬가지로 안테나의 형상은 다양하게 구성될 수 있다. 또한, 복수의 안테나는 3 개의 부하그룹으로 분류될 수 있으며, 각 모서리부분의 4개의 안테나(310)를 포함하는 부하유닛(300)을 제 1부하그룹(410)으로, 중앙 부분의 4개의 안테나(310)를 포함하는 부하유닛(300)을 제 3부하그룹(430)으로, 나머지 8개의 안테나(310)를 포함한 부하유닛(300)을 제 2부하그룹(420)으로 분류할 수 있다.

나아가 본 발명에 따른 플라즈마 발생모듈(90)은 도 9에 나타난 안테나(310)의 개수에 한정하지 않고, 다양한 수의 안테나(310)를 구성하여 적용이 가능하며, 다양하게 배열된 안테나(310)를 포함하여 실시가 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 발생모듈(90)에 따라, 복수의 안테나(310)는 포함하는 플라즈마 발생모듈(90)에서 각 부하그룹의 임피던스 값의 차이에 따라, 결국 각 부하그룹에 인가되는 전류가 달라져 균일하지 못한 플라즈마가 발생할 수 있는 문제를 해결할 수 있게 된다.

구체적으로, 각각의 안테나(310) 및 안테나(310)와 파워분배부(200)를 연결하는 연결부(320)의 임피던스 값에 따라 복수개의 그룹으로 분류하고, 각각 다른 파워분배부(200)에 연결하고, 편차에 따라 각 파워분배부(200)를 이동시켜 보상되는 임피던스 값을 변화시킬 수 있다.

따라서, 각 부하유닛(300)에 균일한 전류를 인가하는 것이 가능하여, 결국 각각의 안테나(310)가 균일한 유도전계를 형성할 수 있으며, 공정공간(20)내에 균일한 플라즈마를 발생할 수 있게 되므로, 대형 기판을 균일하게 처리할 수 있는 효과가 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 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.

90: 플라즈마 발생모듈
100: 파워로드
200: 파워분배부
210: 제 1파워분배부 220: 제 2파워분배부 230: 제 3파워분배부
300: 부하유닛 310: 안테나 320: 연결부
410: 제 1부하그룹 420: 제 2부하그룹 430: 제 3부하그룹

Claims (16)

1. RF전력이 인가되는 파워로드;
   RF전력을 인가받아 유도전계를 형성하며, 임피던스 값에 근거하여 적어도 두 개 이상의 부하그룹으로 분류되는 복수의 부하유닛; 및
   파워로드상에서 길이방향으로 이동가능하며, 각각 서로 다른 부하그룹과 연결되어 RF전력을 전달하도록, 적어도 두 개 이상으로 구성된 파워분배부;를 포함하는 플라즈마 발생모듈.
2. 제 1항에 있어서,
   부하그룹은,
   파워로드의 RF전력이 인가되는 지점부터 각 파워분배부까지의 임피던스 값의 차이로 부하그룹 간 임피던스 값의 차이가 보상되도록, 서로 다른 파워분배부와 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
3. 제 2항에 있어서,
   파워분배부는,
   파워로드의 RF전력이 인가되는 지점부터 각 파워분배부까지의 임피던스 값을 변화시켜 각 부하그룹의 임피던스 값의 차이를 보상하도록, 파워로드의 길이방향으로 이동가능하게 구성되는 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
4. 제 3항에 있어서,
   부하그룹은,
   임피던스 값이 클수록, 파워로드의 RF전력이 인가되는 지점에서부터 가까운 파워분배부에 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
5. 제 3항에 있어서,
   파워분배부는 파워로드에 RF전력이 인가되는 방향을 따라 순차적으로 배치된 제 1파워분배부, 제 2파워분배부를 포함하여 구성되며,
   부하그룹은 임피던스 값의 크기가 큰 순서에 따라 제 1부하그룹, 제 2부하그룹으로 분류되며,
   제 1파워분배부는 제 1부하그룹과, 제 2파워분배부는 제 2부하그룹과 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
6. 제 3항에 있어서,
   부하유닛는 안테나 및 안테나와 파워분배부를 연결하는 연결부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
7. 제 6항에 있어서,
   부하유닛은 안테나의 임피던스 값에 근거하여 부하그룹으로 분류되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
8. 제 6항에 있어서,
   부하유닛은 연결부의 임피던스 값에 근거하여 부하그룹으로 분류되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
9. 제 6항에 있어서,
   각 안테나의 임피던스 값은 동일하게 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
10. 제 2항에 있어서,
    상기 각 파워분배부 중 적어도 하나는 다른 파워분배부와 크기가 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
11. 제 3항에 있어서,
    파워분배부는 파워로드에 RF전력이 인가되는 방향에 따라 순차적으로 배치된 제 1파워분배부, 제 2파워분배부, 제 3파워분배부를 포함하여 구성되며,
    부하그룹은 임피던스 값의 크기가 큰 순서에 따라 제 1부하그룹, 제 2부하그룹, 제 3부하그룹으로 분류되며,
    제 1파워분배부는 제 1부하그룹과, 제 2파워분배부는 제 2부하그룹, 제 3파워분배부는 제 3파워분배부와 각각 연결되며,
    각 부하그룹의 임피던스 값에 보상되는 임피던스 값을 합한 값의 편차가 최소화 되도록, 파워로드의 길이방향으로 이동가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
12. 제 11항에 있어서,
    부하유닛은 9개로 구비되고, 각 부하유닛에 포함되는 복수의 안테나가 3x3 평면격자형으로 배열되며,
    모서리에 배치된 안테나를 포함한 4개의 부하유닛은 제 1부하그룹으로 분류되고, 중앙에 배치된 안테나를 포함한 1개의 부하유닛은 제 3부하그룹으로 분류되고, 분류되지 않은 나머지 4개의 안테나를 포함한 부하유닛은 제 2부하그룹으로 분류되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
13. 제 11항에 있어서,
    부하유닛은 16개로 구비되고, 각 부하유닛에 포함되는 복수의 안테나가 4x4 평면격자형으로 배치되며,
    모서리에 배치된 안테나를 포함한 4개의 부하유닛은 제 1부하그룹으로 분류되고, 중앙에 배치된 안테나를 포함한 4개의 부하유닛은 제 3부하그룹으로 분류되고, 분류되지 않은 나머지 8개의 안테나를 포함한 부하유닛은 제 2부하그룹으로 분류되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
14. 제 3항에 있어서,
    각 파워분배부는,
    파워로드의 둘레를 감싸는 원통형으로 구성되는 체결부,
    고리구조로 이루어지고, 각 부하유닛의 일단이 연결되는 분배부,
    체결부와 분배부 사이에 반경방향으로 연결되는 복수의 지지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 지지부는 회전방향에 90도 간격으로 배치되도록, 4개로 구비된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
16. 챔버;
    챔버 내측에 배치되며, RF전력이 인가되는 파워로드;
    RF전력을 인가받아 챔버 내부에 유도전계를 형성하며, 임피던스 값에 근거하여 적어도 두 개 이상의 부하그룹으로 분류되는 복수의 부하유닛; 및
    파워로드상에 길이방향으로 이동가능하며, 각각 서로 다른 부하그룹에 연결되어 RF전력을 전달하도록, 적어도 두 개 이상으로 구성된 파워분배부;를 포함하는 플라즈마 처리장치.

Images