KR101677005B1 - 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치 - Google Patents

전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101677005B1
KR101677005B1 KR1020160041969A KR20160041969A KR101677005B1 KR 101677005 B1 KR101677005 B1 KR 101677005B1 KR 1020160041969 A KR1020160041969 A KR 1020160041969A KR 20160041969 A KR20160041969 A KR 20160041969A KR 101677005 B1 KR101677005 B1 KR 101677005B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
charge
amount
ion source
process chamber
Prior art date
Application number
KR1020160041969A
Other languages
English (en)
Inventor
허윤성
황윤석
고정곤
Original Assignee
(주)화인솔루션
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 (주)화인솔루션 filed Critical (주)화인솔루션
Priority to KR1020160041969A priority Critical patent/KR101677005B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101677005B1 publication Critical patent/KR101677005B1/ko
Priority to JP2018550754A priority patent/JP6657422B2/ja
Priority to CN201780021043.XA priority patent/CN108885964B/zh
Priority to PCT/KR2017/003663 priority patent/WO2017176023A1/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
    • 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
    • H01J37/32018—Glow discharge
    • H01J37/32045—Circuits specially adapted for controlling the glow 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
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32311—Circuits specially adapted for controlling the microwave 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
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • 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
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

플라즈마 공정 장치는 전하량 측정기, 제어부를 구비한다. 전하량 측정기는 기판의 영역에서 전하량을 측정한다. 제어부는 전하량 측정기로부터 수신하는 측정 전하량이 기판의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스에 인가되는 전원을 제어한다.

Description

전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치{Plasma Processing Appratus of Controlling Electric Charge}
본 발명은 플라즈마 공정 장치에 관한 것으로, 상세하게는 기판에 도달하는 플라즈마 이온 등의 전하량을 기판의 물성에 맞게 조절할 수 있는 플라즈마 공정 장치에 관한 것이다.
반도체 공정에서 기판에 불순물을 주입하거나 박막을 증착하거나 또는 표면을 식각하는 등의 다양한 처리를 수행한다. 이러한 기판 처리에는 플라즈마 장치가 다양한 방식으로 이용되고 있다.
플라즈마 장치에서 기판을 처리하는 과정을 보면, 기판으로 향하는 물질은 보통 전하를 띄고 있다. 그런데, 전하를 띈 입자들이 기판으로 계속 이동하면, 기판에는 동일한 전하를 띄는 입자들이 축적되고, 그 결과 후에 도달하는 물질은 반발력에 의해 기판에 더 이상 도달하지 못하는 상태가 될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 등록특허 1441191호는 "플라즈마 플러드 건을 이용한 이온 중화 시스템"을 제시하고 있다. 내용을 보면, 반도체 웨이퍼 상에 축적되는 양전자를 중화시키는 플라즈마 플러드 건을 구비하고 있다. 플라즈마 플러드 건은 전자를 발생시켜 반도체 웨이퍼에 인접한 영역에서 이온 빔을 중화시키고 있다. 등록특허 1126324호는 "빔 공간 전하 중화장치를 구비한 이온 주입 장치"를 제시하고 있다. 내용을 보면, 플라즈마용 열전자를 생성하여 방출하는 플라즈마 샤워를 구비하고 있다. 이와 같이, 종래기술은 기판으로 향하는 이온 빔의 전하를 중화시키는 것에만 초점을 두고 있다.
그러나, 기판마다 물성이 다르고, 그 결과 기판마다 세정, 주입, 증착 등을 위한 공정 조건이 다를 수밖에 없다. 즉, 어떤 기판은 표면이 전하를 띄지 않아야 세정, 주입, 증착이 잘 이루어지고, 어떤 기판은 일정량의 양전하가 쌓여 전체적으로 약한 양전하를 띄고 있을 때 세정, 주입, 증착이 잘 이루어지기도 한다.
따라서, 종래기술과 같이 기판 영역에서 공정 물질의 전하를 중화시키는 것만으로는 기판 처리를 최적화하기에 부족하다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
첫째, 기판 처리를 위한 전하량 조건을 최적화할 수 있고,
둘째, 세정, 주입, 증착 등의 공정 장치를 구비하는 복합(다용도) 플라즈마 공정 장치에서도 기판 처리를 위한 전하량 조건을 용이하게 최적화할 수 있으며,
셋째, 기판 처리를 위한 전하량의 최적 조건을 확인할 수 있어 테스트, 교육 등의 용도로도 활용할 수 있는, 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치를 제공하고자 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 플라즈마 공정 장치는 공정 챔버, 기판 캐리어, 이온 소스, 전하량 측정기, 제어부 등을 포함하여 구성한다.
공정 챔버는 내부에 밀폐 공간을 형성한다.
기판 캐리어는 공정 챔버 내에 구비되어 기판을 지지한다.
이온 소스는 공정 챔버 내에서 공정 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하여 기판으로 공급한다.
전하량 측정기는 기판의 영역에서 전하량을 측정한다.
제어부는 전하량 측정기로부터 수신하는 측정 전하량이 기판의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스에 인가되는 전원을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치는 중화기를 포함할 수 있다.
중화기는 공정 챔버 내에 전자 등을 공급할 수 있다. 중화기는 기판 영역에서 전하량을 조절할 수 있다. 이 경우, 제어부는 전하량 측정기의 측정 전하량이 기판의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스와 중화기에 인가되는 전원 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치는 스퍼터 캐소드를 포함할 수 있다.
스퍼터 캐소드는 공정 챔버 내에서 증착 물질을 기판으로 공급할 수 있다. 이 경우, 제어부는 측정 전하량이 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스, 중화기 및 스퍼터 캐소드에 인가되는 전원 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치에서, 기판은 절연체일 수 있다. 제어부는 기판의 표면 에너지에 따라 산출되어 저장된 최적 전하량을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치에서, 이온 소스는 엔드홀 이온 소스일 수 있다. 엔드홀 이온 소스는 자기장부, 전극 등으로 구성할 수 있다. 자기장부는 기판을 향하는 전방에 다수의 자극을 이격 배치하여 가속 루프용 개방 슬릿을 형성할 수 있다. 자기장부는 측방 및 후방을 폐쇄하여 공정 가스를 주입하는 가스 주입구를 포함하지 않을 수 있다. 전극은 자기장부의 내부에서 개방 슬릿의 하단에 배치될 수 있다.
엔드홀 이온 소스는 측방 및 후방으로부터 공정 가스를 공급받지 않고 공정 챔버 내의 공정 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하고, 그 플라즈마 이온을 전극과 기판 사이의 전위차에 의해 기판으로 이동시킬 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 플라즈마 공정 장치에 의하면, 기판의 물성, 예를들어 기판의 표면 에너지에 부합하는 전하량 조건을 기판 영역에서 형성할 수 있어, 플라즈마를 이용한 기판 처리를 최적화할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 공정 장치에 의하면, 세정, 주입, 증착 등의 공정 장치를 구비하는 복합(다용도) 플라즈마 공정 장치에서도, 이온 소스, 중화기, 스퍼터 캐소드 등의 선택적 제어를 통해 기판 처리를 위한 전하량 조건을 용이하게 최적화할 수 있다.
또한, 본 발명의 플라즈마 공정 장치에 의하면, 기판 처리를 위한 전하량의 최적 조건을 확인할 수도 있어 테스트, 교육 등의 용도로도 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제1 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제2 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제3 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제1 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제2 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제3 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제1 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시예의 플라즈마 공정 장치는 공정 챔버(10), 기판 캐리어(20), 이온 소스(30), 전하량 측정기(40), 전원부(50), 제어부(60) 등을 포함하여 구성할 수 있다.
공정 챔버(10)는 내부에 밀폐 공간을 형성한다. 공정 챔버(10)에는 공정에 따라 비반응 가스나 반응 가스가 주입된다. 비반응 가스는 아르곤(Ar), 네온(Ne), 헬륨(He), 크세논(Xe) 등이 있고, 반응 가스로는 질소(N2), 산소(O2), 메탄(CH4), 불화탄소(CF4) 등이 있다. 경우에 따라서는 비반응 가스와 반응 가스를 혼합하여 사용할 수 있다. 공정 챔버(10)의 일측에는 진공 펌프가 결합될 수 있는데, 진공 펌프는 내부 공간을 소정의 공정 압력으로 유지시킨다.
기판 캐리어(20)는 공정 챔버(10) 내에 구비될 수 있다. 기판 캐리어(20)는 기판(S)을 지지할 수 있다. 기판 캐리어(20)는 공정 챔버(10) 내에서 고정되거나 또는 이동하는 형태로 구성할 수 있다.
이온 소스(30)는 공정 챔버(10) 내에서 공정 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하여 기판(S)으로 공급할 수 있다. 이온 소스(30)는 엔드홀 이온 소스를 이용할 수 있다. 엔드홀 이온 소스는 자기장부, 전극 등으로 구성할 수 있다.
자기장부는 자석, 자극, 자심 등으로 구성되고, 내부에 원형 또는 타원형의 가속 루프 공간을 형성할 수 있다. 자기장부가 형성하는 가속 루프 공간은 자극 방향으로는 개방되고, 자심 방향으로는 폐쇄될 수 있다.
자석은 자극과 자심 사이에 배치될 수 있다. 자석은 영구자석 또는 전자석으로 구성할 수 있으며, 예를들어 상단이 N극, 하단이 S극이 되게 구성할 수 있다. 1개의 가속 루프를 형성하는 경우, 양측 자극은 자석의 하단에서 자심으로 연결하여 구성할 수 있으므로, 자석은 중앙 자극의 하부에만 구비할 수 있다.
자극은 기판(S) 방향에 소정 간격으로 이격 배치될 수 있다. 자극은 가속 루프를 사이에 두고 N극과 S극이 교대로 배치될 수 있다. 1개의 가속 루프를 형성하는 경우, 중앙 자극은 N극, 양측 자극은 S극으로 구성할 수 있다. 이 경우, 중앙 자극은 자석의 상단인 N극에 결합되고, 양측 자극은 자심을 통해 자석의 하단인 S극에 자기 결합될 수 있다.
자심은 자석의 하단과 양측 자극을 자기 결합하는 것으로, 자석의 하단인 S극의 자기력선을 유도할 수 있다. 자심은 양측 자극과 연결되어 양측 자극을 S극으로 만들며, 아울러 자석의 하단인 S극의 자기력선이 상단인 N극의 자기력선에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
전극은 자기장부의 내부에서 자극 사이의 공간, 즉 가속 루프 공간의 하부에 자기장부와 전기적으로 이격 배치될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 엔드홀 이온 소스에서, 전극에 플러스 고전압을 인가하고 자극을 접지하면, 전극과 기판 캐리어(20) 사이에 형성되는 전기장에 의해 내부 전자 또는 플라즈마 전자가 가속 루프 공간의 전극 쪽으로 이동할 수 있다. 이때, 자극 사이에 발생하는 자기장과 전극과 자극 사이에 발생하는 전기장에 의해 내부 전자 또는 플라즈마 전자가 힘을 받아 가속 루프를 따라 고속 이동할 수 있다. 가속 루프를 따라 고속 이동하는 전자는 가속 루프 내의 공정 가스를 이온화시키고, 이온화된 플라즈마 이온 중에서 양이온은 전극과 기판 캐리어(20) 사이의 전위차에 의해 기판 캐리어(20) 쪽으로 이동하여 기판(S)에 세정, 식각, 표면 개질 등의 작용을 할 수 있다.
엔드홀 이온 소스는 자기장부의 측방 및 후방에 공정 가스를 주입하기 위한 가스 주입구를 포함하지 않고 폐쇄시킬 수 있다. 이 경우, 엔드홀 이온 소스는 측방 및 후방으로부터 공정 가스를 공급받지 않고 공정 챔버(10) 내의 공정 가스로부터 플라즈마 이온을 생성할 수 있다.
전하량 측정기(40)는 공정 챔버(10) 내, 특히 기판(S)의 영역에서 전하량을 측정할 수 있다. 전하량 측정기(40)는 패러데이 컵(Faraday Cup)을 이용할 수 있다. 패러데이 컵은 상방에 개구를 구비하고 측방과 후방을 폐쇄한 컵 형상으로 구성할 수 있다. 이온 또는 전자가 패러데이 컵에 주입되어 축적되면 전류가 생성되는데, 이 전류값을 통해 이온 빔 또는 전자 빔의 전하량을 측정할 수 있다.
패러데이 컵은 다양한 형태로 구현할 수 있다. 예를들어, 패러데이 컵은 컵부, 구동부 등으로 구성할 수 있다. 전하량 측정이 필요할 때, 구동부가 컵 부를 기판(S) 쪽으로 이동시킬 수 있다. 컵 부는 기판(S)에 조사되고 있는 이온 또는 전자를 포집할 수 있다.
패러데이 컵은 컵 부, 빔 디플렉터 등으로 구성할 수도 있다. 이 경우, 컵 부는 중앙에 이온 빔을 통과시키는 관통부를 구비할 수 있다. 관통부는 격벽을 통해 내부 공간과 분리되고, 상부에는 휘어진 이온 빔이 입사되는 입구를 구비할 수 있다. 빔 디플렉터는 컵 부의 상측에 구비되어, 전하량 측정이 필요할 때, 이온 빔을 컵 부의 입구 방향으로 유도할 수 있다.
전원부(50)는 이온 소스(30), 전하량 측정기(40)에 전원을 공급할 수 있다. 전원부(50)는 이온 소스(30)의 전극에 플러스 DC 고전압을 인가할 수 있다. 전원부(50)는 전하량 측정기(40)에 플러스 전압과 마이너스 전압을 포집 이온에 따라 선택적으로 인가할 수 있다. 즉, 전원부(50)는, 전하량 측정기(40)가 전자나 마이너스 이온을 포집하는 경우에는 플러스 DC 전압을, 전하량 측정기(40)가 플러스 이온을 포집하는 경우에는 마이너스 DC 전압을 인가할 수 있다. 이온 소스(30)를 포함하는 제1 실시예의 경우, 이온 소스(30)에서 방출되는 이온 빔의 극성이 플러스를 띄므로, 전하량 측정기(40)에는 마이너스 DC 전압을 인가할 수 있다.
제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 수신하는 측정 전하량이 기판(S)의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스(30), 예를들어 이온 소스(30)의 전극에 인가되는 전압을 제어할 수 있다.
기판(S)의 최적 전하량은 기판(S)의 물성, 예를들어 표면 에너지에 따라 결정될 수 있다. 기판(S)의 최적 전하량은 실험 등을 통해 도출해 낼 수 있고, 그러한 최적 전하량은 기판(S)의 종류와 매칭하여 데이터베이스화할 수 있다. 또한, 기판(S)의 최적 전하량은 공정 환경에 따라 변할 수도 있으며, 이 경우에는 공정을 진행하기 전에 기판(S)의 최적 전하량을 찾아내어 활용할 수도 있다. 기판(S)의 최적 전하량은 기판(S)이 도체보다 절연체에서 더 중요할 수 있다. 기판(S)이 절연체인 경우에는 빔 이온이 기판(S)의 표면에 쌓이면서 기판(S) 표면에 극성을 유발하고, 기판(S)이 도체인 경우에는 기판(S)에 도달한 전하는 방전되어 기판(S) 표면에 극성을 유발하지 않을 수 있기 때문이다.
도체 기판의 경우에는 기판(S)의 최적 전하량을 고려할 필요가 없을 수도 있다. 다만, 기판(S)이 도체일 경우에도 기판(S)으로 이동하는 빔 이온의 결집으로 인해 도체 기판(S)의 표면에 극성이 나타날 수 있다. 이러한 경우, 도체 기판이라도 측정 전하량이 최적 전하량에 근접하도록 제어할 수 있다.
제어부(60)는 전하량 측정기(40)에 마이너스 DC 전압을 인가할 수 있다. 제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신할 수 있다.
제어부(60)는, 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신하면서, 이온 소스(30)의 전극에 인가하는 플러스 DC 전압을 조절할 수 있다. 제어부(60)는 수신하는 측정 전하량과 저장된 최적 전하량을 비교하여, 일치하는 시점의 이온 소스(30) 인가 전압을 확인할 수 있다. 제어부(60)는 확인한 이온 소스(30)의 인가 전압을 공정 조건으로 설정하고, 기판(S)에 대해 세정, 식각, 표면 개질 등의 공정을 수행하게 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제2 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제2 실시예의 플라즈마 공정 장치는 제1 실시예에서 중화기(70)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
중화기(70)는 공정 챔버(10) 내, 특히 이온 소스(30)와 기판 사이에 전자를 공급할 수 있다. 중화기(70)는 이온 소스(30)에서 방출되어 기판(S)으로 이동하는 플라즈마 이온의 플러스 전하량을 감소시킬 수 있다.
중화기(70)는 필라멘트를 전원에 연결하여 구성할 수 있다. 필라멘트는 텅스텐, 니켈 등을 이용할 수 있다. 필라멘트에는 산화알루미늄(알루미나), 산화규소, 산화칼륨 등을 첨가할 수 있는데, 이를 통해 고온에서 필라멘트가 변형되는 것을 막을 수 있다. 필라멘트에 전원이 인가되어 가열되면, 열전자가 방출될 수 있다. 열전자는 중화기(70)에서 튕겨 나와 이온 소스(30)에서 방출되는 양이온과 결합하고, 그 결과 양이온은 중성 또는 완화된 양이온으로 바뀌어 기판(S)으로 이동할 수 있다.
제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 수신하는 측정 전하량이 기판(S)의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스(30)와 중화기(70)에 인가되는 전원 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
제어부(60)는, 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신하면서, 이온 소스(30)에 인가하는 전압을 조절하거나 중화기(70)에 인가하는 전압을 조절할 수 있다. 제어부(60)는 이온 소스(30)의 인가 전압과 중화기(70)의 인가 전압을 모두 조절할 수도 있으나, 중화기(70)의 인가 전원만을 조절하는 것이 수월할 수 있다.
제어부(60)는 수신하는 측정 전하량과 저장된 최적 전하량을 비교하여, 일치하는 시점에서 이온 소스(30)의 인가 전압과 중화기(70)의 인가 전압을 확인할 수 있다. 제어부(60)는 확인한 이온 소스(30)의 인가 전압과 중화기(70)의 인가 전압을 공정 조건으로 설정할 수 있다.
제2 실시예의 나머지 구성은 제1 실시예의 대응 구성과 동일하므로, 나머지 구성에 대한 설명은 제1 실시예의 관련 설명으로 갈음한다.
도 3은 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제3 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제3 실시예의 플라즈마 공정 장치는 제2 실시예에서 스퍼터 캐소드(80)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
스퍼터(80)는 공정 챔버(10) 내에 구비되어 증착 물질을 기판(S)에 공급할 수 있다. 스퍼터링 공정은 공정 챔버(10) 내에 아르곤(Ar) 가스를 주입하고, 스퍼터(80)의 캐소드(Cathode) 측에 재료 물질인 평판형 또는 원통형 타겟을 배치하고, 애노드(Anode) 측인 기판 캐리어(20)를 접지할 수 있다. 캐소드에 마이너스 고전압을 인가하면, 아르곤이 이온화되어 플라즈마 상태가 되고, 이온화된 아르곤 입자(Ar+)는 전압차에 의해 가속되어 캐소드 측의 타겟에 충돌한다. 이때, 타겟 물질이 튀어나와 기판 캐리어(20) 쪽으로 이동하여 기판(S)에 쌓이고, 그 결과 기판(S)에 박막을 형성할 수 있다. 기판(S)으로 이동하는 타겟 물질은 개별 입자로 보면 전하를 띄지 않는 것도 있지만, 전체적으로 음 전하를 띌 수 있다. 타겟 물질은 확산 또는 전위차에 의해 스퍼터(80)에서 기판(S)으로 이동할 수 있다.
제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 수신하는 측정 전하량이 기판(S)의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드의 인가 전압 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
제어부(60)는, 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신하면서, 이온 소스(30)의 전극, 중화기(70), 스퍼터(80)의 캐소드에 인가되는 전압을 조절할 수 있다. 제어부(60)는 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드에 인가되는 전압을 모두 조절할 수도 있으나, 중화기(70)의 인가 전압만을 조절하는 것이 수월할 수 있다.
제어부(60)는 수신하는 측정 전하량과 저장된 최적 전하량을 비교하여 일치하는 시점에서 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드에 인가되는 전압을 확인할 수 있다. 제어부(60)는 확인한 이온 소스(30)의 인가 전압, 중화기(70)의 인가 전압, 스퍼터(80) 캐소드의 인가 전압을 공정 조건으로 설정할 수 있다.
제2 실시예의 나머지 구성은 제1,2 실시예의 대응 구성과 동일하므로, 나머지 구성에 대한 설명은 제1,2 실시예의 관련 설명으로 갈음한다.
덧붙여, 플라즈마 공정 장치는 제1 실시예에서 스퍼터 캐소드를 추가한, 즉 이온 소스와 스퍼터 캐소드를 포함한 구성도 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제1 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
제어부(60)는 기판(S)마다 고유한 최적 전하량, 즉 기판(S)의 표면 에너지 등의 물성에 부합하는 최적 전하량을 데이터베이스화하여 메모리에 저장할 수 있다. 제어부(60)는 외부로부터 기판(S)의 종류를 입력받으면, 해당 기판(S)에 대응하는 최적 전하량을 메모리로부터 추출할 수 있다.(S11)
제어부(60)는 전하량 측정기(40)에 마이너스 DC 전압을 인가할 수 있다. 이 경우, 전하량 측정기(40)는 이온 소스(30)에서 방출되는 플러스 극성의 플라즈마 이온을 수월하게 포집할 수 있다. 제어부(60)는 전하량 측정기(40)가 측정한 전하량을 수신할 수 있다.(S12)
제어부(60)는 이온 소스(30)의 전극에 인가하는 플러스 DC 전압을 조절하면서 전하량 측정기(40)의 측정 전하량을 모니터링할 수 있다. 제어부(60)는 측정 전하량이 최적 전하량에 일치하는 시점에서 이온 소스(30)에 인가하는 전압의 조절을 중지할 수 있다.(S13)
제어부(60)는 전압 조절을 중지한 시점의 이온 소스(30) 인가 전압을 공정 조건으로 설정할 수 있다.(S14)
이후, 제어부(60)는 기판(S)에 대한 세정, 식각, 표면 개질 등의 공정을 수행하게 할 수 있다.(S15)
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제2 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
도 5의 전하량 제어 방법은, 도 4의 방법과 달리, 제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 수신하는 측정 전하량이 기판(S)의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스(30)의 인가 전압을 조절하거나, 중화기(70)의 인가 전압을 조절하거나, 또는 이온 소스(30)와 중화기(70)의 인가 전압을 모두 조절할 수 있다. 다만, 제어의 용이를 위해, 중화기(70)의 인가 전압만을 조절할 수 있다.
제어부(60)가 최적 전하량을 저장하고 검색 추출하는 것은 도 4의 단계(S11)와 동일할 수 있다.(S21)
제어부(60)가 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신하는 것은 도 4의 단계(S12)와 동일할 수 있다.(S22)
제어부(60)는 이온 소스(30)의 전극에 인가하는 플러스 DC 전압과 중화기(70)에 인가하는 전압을 조절하면서 전하량 측정기(40)의 측정 전하량을 모니터링할 수 있다. 제어부(60)는 측정 전하량이 최적 전하량과 일치하는 시점에서 이온 소스(30) 및/또는 중화기(70)의 인가 전압 조절을 중지할 수 있다.(S23)
제어부(60)는 전압 조절을 중지한 시점의 이온 소스(30)와 중화기(70)의 인가 전압을 공정 조건으로 설정할 수 있다.(S24)
이후, 제어부(60)는 기판(S)에 대한 세정, 식각, 표면 개질 등의 공정을 수행하게 할 수 있다.(S25)
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제3 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
도 6의 전하량 제어 방법은, 도 4,5의 방법과 달리, 제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 수신하는 측정 전하량이 기판(S)의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드의 인가 전압 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
제어부(60)가 최적 전하량을 저장하고 검색 추출하는 것은 도 4,5의 단계(S11,S21)와 동일할 수 있다.(S31)
제어부(60)가 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신하는 것은 도 4,5의 단계(S12,S22)와 동일할 수 있다.(S32)
제어부(60)는 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드에 인가하는 전압을 조절하면서 전하량 측정기(40)의 측정 전하량을 모니터링할 수 있다. 제어부(60)는 측정 전하량이 최적 전하량과 일치하는 시점에서 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드의 인가 전압 조절을 중지할 수 있다.(S33) 다만, 중화기(70)의 인가 전압만을 조절하면서 측정 전하량이 최적 전하량에 일치하는지를 모니터링하는 경우에는 중화기(70)의 인가 전압 조절만을 중지할 수 있다.
제어부(60)는 전압 조절을 중지한 시점의 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드의 인가 전압을 공정 조건으로 설정할 수 있다.(S34)
이후, 제어부(60)는 기판(S)에 대한 증착 등의 공정을 수행하게 할 수 있다.(S35)
이상 본 발명을 여러 실시예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면, 위 실시예에 기초하여 본 발명의 기술사상을 다양하게 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 출원의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의해 정해지므로, 그러한 변형이나 수정이 아래의 특허청구범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
10 : 공정 챔버 20 : 기판 캐리어
30 : 이온 소스 40 : 전하량 측정기
50 : 전원부 60 : 제어부
70 : 중화기 80 : 스퍼터

Claims (6)

  1. 플라즈마 공정 장치에 있어서,
    내부에 밀폐 공간을 갖는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 기판 캐리어;
    상기 공정 챔버 내에 위치하며 양이온을 생성하여 상기 기판으로 공급하는 이온 소스;
    상기 공정 챔버 내에 위치하며 음이온을 생성하여 상기 기판으로 공급하는 중화기 또는 스퍼터 캐소드;
    상기 기판의 영역에서 상기 양이온 또는 음이온의 전하량을 측정하는 전하량 측정기; 및
    상기 측정 전하량이 상기 기판의 최적 전하량에 수렴하도록 상기 이온 소스, 중화기, 스퍼터 캐소드에 인가되는 전원 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 기판의 최적 전하량은 상기 기판의 표면 에너지에 따라 산출되는, 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서, 상기 기판은
    절연체인, 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치.
  6. 제1 항 또는 제5 항에 있어서,
    상기 이온 소스는 상기 기판을 향하는 전방에 다수의 자극을 이격 배치하여 가속 루프용 개방 슬릿을 형성하고, 측방 및 후방을 폐쇄하는 자기장부; 및 상기 자기장부의 내부에서 상기 개방 슬릿의 하단에 배치되는 전극을 포함하는 엔드홀 이온 소스이고,
    상기 엔드홀 이온 소스는 상기 측방 및 후방으로부터 공정 가스를 공급받지 않고 상기 공정 챔버 내의 공정 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하고 상기 플라즈마 이온을 상기 전극과 상기 기판 사이의 전위차에 의해 상기 기판으로 이동시키는, 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치.
KR1020160041969A 2016-04-05 2016-04-05 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치 KR101677005B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160041969A KR101677005B1 (ko) 2016-04-05 2016-04-05 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치
JP2018550754A JP6657422B2 (ja) 2016-04-05 2017-04-04 電荷量を調整できるプラズマ工程装置
CN201780021043.XA CN108885964B (zh) 2016-04-05 2017-04-04 可调节电荷量的等离子体工艺设备
PCT/KR2017/003663 WO2017176023A1 (ko) 2016-04-05 2017-04-04 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160041969A KR101677005B1 (ko) 2016-04-05 2016-04-05 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101677005B1 true KR101677005B1 (ko) 2016-11-17

Family

ID=57542361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160041969A KR101677005B1 (ko) 2016-04-05 2016-04-05 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6657422B2 (ko)
KR (1) KR101677005B1 (ko)
CN (1) CN108885964B (ko)
WO (1) WO2017176023A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230050023A (ko) * 2021-10-07 2023-04-14 (주)화인솔루션 양전하 방출 이온빔 조사 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100727263B1 (ko) * 2005-12-26 2007-06-11 동부일렉트로닉스 주식회사 플라즈마 처리 장치 및 그 구동 방법
JP2009205845A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Nissin Ion Equipment Co Ltd イオン源およびイオン注入装置
KR20140128140A (ko) * 2013-04-26 2014-11-05 (주)화인솔루션 이온 소스 및 이를 갖는 이온빔 처리 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05205682A (ja) * 1992-01-27 1993-08-13 Kawasaki Steel Corp イオン源装置
US6368678B1 (en) * 1998-05-13 2002-04-09 Terry Bluck Plasma processing system and method
WO2002097855A1 (en) * 2001-05-29 2002-12-05 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method
KR101337988B1 (ko) * 2006-09-07 2013-12-09 엘아이지에이디피 주식회사 플라즈마 처리장치 및 이를 이용한 기판 처리방법
CN102347196A (zh) * 2010-08-02 2012-02-08 北京中科信电子装备有限公司 一种无灯丝等离子体溢流枪电荷中和体系结构
CN102413627B (zh) * 2011-07-22 2013-03-20 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种改变等离子体参数的方法
KR101856610B1 (ko) * 2011-12-16 2018-05-15 세메스 주식회사 기판상에 축적된 전하량 모니터링 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100727263B1 (ko) * 2005-12-26 2007-06-11 동부일렉트로닉스 주식회사 플라즈마 처리 장치 및 그 구동 방법
JP2009205845A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Nissin Ion Equipment Co Ltd イオン源およびイオン注入装置
KR20140128140A (ko) * 2013-04-26 2014-11-05 (주)화인솔루션 이온 소스 및 이를 갖는 이온빔 처리 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230050023A (ko) * 2021-10-07 2023-04-14 (주)화인솔루션 양전하 방출 이온빔 조사 장치
KR102605711B1 (ko) * 2021-10-07 2023-11-24 (주)화인솔루션 피처리물 표면 대전 중화 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017176023A1 (ko) 2017-10-12
CN108885964A (zh) 2018-11-23
CN108885964B (zh) 2020-11-06
JP6657422B2 (ja) 2020-03-04
JP2019512610A (ja) 2019-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100855002B1 (ko) 플라즈마 이온 주입시스템
KR100337718B1 (ko) 반도체웨이퍼에이온들을주입하는방법,비-래스터주사주입장치,표면을갖는반도체웨이퍼로의주입방법,및워크피스처리방법및장치
JP2648235B2 (ja) イオン銃
KR0158235B1 (ko) 이온 주입 시스템
JP5393696B2 (ja) イオンビーム注入装置用のプラズマ電子フラッドシステム
TWI489515B (zh) 離子束線
US20050016838A1 (en) Ion source apparatus and cleaning optimized method thereof
JP2004527875A (ja) ガスクラスターイオンビームのための充電制御および線量測定システム
WO2006063035A2 (en) Plasma ion implantation system with axial electrostatic confinement
US20210050181A1 (en) Method of low-temperature plasma generation, method of an electrically conductive or ferromagnetic tube coating using pulsed plasma and corresponding devices
US10032610B2 (en) Plasma source
WO2013035983A1 (ko) 플라즈마 이온주입 장치 및 방법
EP1315844A1 (en) Gcib size diagnostics and workpiece processing
KR102017520B1 (ko) 저압형 플라즈마 투입 방식 이온주입기
KR101677005B1 (ko) 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치
TW201621966A (zh) 用於處理可移動基板的帶電粒子裝置以及處理系統中用於處理移動基板的方法
US11600473B2 (en) Ion source with biased extraction plate
US20090159441A1 (en) Plasma Film Deposition System
JP2007277638A (ja) 基材表面処理装置及び基材表面処理方法
TWI655665B (zh) Ion implantation device and control method of ion implantation device
US9824867B2 (en) Plasma generation apparatus, deposition apparatus, and plasma generation method
JP3506717B2 (ja) プラズマ浸漬イオン注入用の変調器
KR102605711B1 (ko) 피처리물 표면 대전 중화 장치
Mishra et al. Electron heating in a multi-dipole plasma by electrostatic plugging
KR101648900B1 (ko) 이온 소스 및 이를 갖는 증착 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191111

Year of fee payment: 4