KR101779474B1 - 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치 - Google Patents
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Abstract
그라운드 연결 없이 안테나 코일의 양단에 고주파 전력을 공급하는 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치가 소개된다.
본 발명의 따른 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치는, 고주파 전력이 공급되어 플라즈마를 발생하기 위한 유도 전자계를 형성하는 안테나 코일; 상기 안테나 코일의 일단과 제1라인을 통해 연결되고, 상기 안테나 코일의 타단과 상기 제1라인에서 분기된 제2라인을 통해 연결되어 고주파 전력을 공급하는 고주파 발생부; 및 상기 제1라인에 연결되고, 통과하는 고주파 전력의 위상을 변환하는 제1위상 변환부;를 포함하고, 상기 제1위상 변환부를 거쳐 상기 안테나 코일의 일단에 공급되는 고주파 전력의 위상은 상기 안테나 코일의 타단에 공급되는 고주파 전력의 위상과 역 위상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 따른 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치는, 고주파 전력이 공급되어 플라즈마를 발생하기 위한 유도 전자계를 형성하는 안테나 코일; 상기 안테나 코일의 일단과 제1라인을 통해 연결되고, 상기 안테나 코일의 타단과 상기 제1라인에서 분기된 제2라인을 통해 연결되어 고주파 전력을 공급하는 고주파 발생부; 및 상기 제1라인에 연결되고, 통과하는 고주파 전력의 위상을 변환하는 제1위상 변환부;를 포함하고, 상기 제1위상 변환부를 거쳐 상기 안테나 코일의 일단에 공급되는 고주파 전력의 위상은 상기 안테나 코일의 타단에 공급되는 고주파 전력의 위상과 역 위상인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 플라즈마 기판 처리 장치에 설치되어 플라즈마를 발생시키는 장치로서, 더 상세하게는 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시키는데 필요한 유도 전자계를 생성하는 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.
플라즈마 기판 처리 장치는, 대표적으로 플라즈마 식각 장비와 플라즈마 증착 장비로 구분될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 플라즈마 기판 처리 장치는, 챔버(1) 내부에서 형성된 플라즈마(P)를 이용하여 척(2)에 안착된 기판(3)을 식각 또는 증착함으로써, 기판(3)을 처리한다. 이때, 안테나 코일(10)에는 고주파 전력(High-frequency power)이 공급되어 챔버(1) 내부에는 유도 전자계(Induction field)가 형성되며, 이로 인해 챔버(1) 내부에는 플라즈마(P)가 발생하게 된다.
일반적으로 안테나 코일의 일단(11)은 고주파 발생부(20)와 연결되고, 그 타단(12)은 그라운드와 연결되는데, 고주파 발생부(20)에서 발생한 고주파 전력은 안테나 코일의 일단(11)에서 타단(12)으로 전달되는 과정에서 손실이 발생하게 되고, 이로 인해 챔버(1) 내부의 플라즈마(P) 밀도가 영역별로 상이해지는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 문제점은 결과적으로 기판 처리에도 영향을 주게 되는데, 이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 고주파 전력이 안테나 코일의 일단(11)에서 안테나 코일의 타단(12)으로 전달되는 과정에서 손실되는 부분을 고려하여 기준치보다 높은 전위(Electric potential)의 고주파 전력을 안테나 코일의 일단(11)에 공급하였다.
그러나 이러한 높은 전위의 고주파 전력을 공급하여 발생된 플라즈마(P)는 높은 에너지를 가지고 있어, 챔버(1)의 내벽, 척(2)은 물론, 기판(3)을 불필요하게 손상시키는 문제점이 존재한다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 제안된 것으로, 별도의 그라운드 연결 없이도 안테나 코일의 양단에 고주파 전력을 공급할 수 있는 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치는, 고주파 전력이 공급되어 플라즈마를 발생하기 위한 유도 전자계가 생성되는 안테나 코일; 상기 안테나 코일의 일단과 제1라인을 통해 연결되고, 상기 안테나 코일의 타단과 상기 제1라인에서 분기된 제2라인을 통해 연결되어 고주파 전력을 공급하는 고주파 발생부; 및 상기 제1라인에 연결되고, 통과하는 고주파 전력의 위상을 변환하는 제1위상 변환부;를 포함하고, 상기 제1위상 변환부를 거쳐 상기 안테나 코일의 일단에 공급되는 고주파 전력의 위상은 상기 안테나 코일의 타단에 공급되는 고주파 전력의 위상과 역 위상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치는, 상기 제1라인에 연결되되, 상기 제1위상 변환부 및 상기 안테나 코일 일단 사이에 연결되어, 통과하는 고주파 전력을 증폭하는 제1전력 증폭부; 및 상기 제2라인에 연결되되, 상기 고주파 발생부 및 상기 안테나 코일 타단 사이에 연결되어, 통과하는 고주파 전력을 증폭하는 제2전력 증폭부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1위상 변환부는, 위상을 180˚ 진상하는 하나 이상의 커패시터가 직렬로 연결된 고역 통과 필터일 수 있다.
상기 제1위상 변환부는, 위상을 180˚ 지연하는 하나 이상의 코일이 직렬로 연결된 저역 통과 필터일 수 있다.
상기 제1위상 변환부는 위상을 180˚ 지연하는 동축 케이블일 수 있다.
상기 제2라인에 연결된 제2위상 변환부를 더 포함하고, 상기 제1위상 변환부를 통과한 고주파 신호의 위상은 90˚ 지연되고, 상기 제2위상 변환부를 통과한 고주파 신호의 위상은 270˚ 지연되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2라인에 연결된 제2위상 변환부를 더 포함하고, 상기 제1위상 변환부를 통과한 고주파 신호의 위상은 90˚ 지연되고, 상기 제2위상 변환부를 통과한 고주파 신호의 위상은 270˚ 지연되는 것을 특징으로 한다.
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상기 제1위상 변환부 및 제2위상 변환부는 위상을 지연하는 동축 케이블일 수 있다.
본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치는, 상기 제1라인에 연결되되, 상기 제1위상 변환부 및 상기 안테나 코일 일단 사이에 연결되어, 통과하는 고주파 전력을 증폭하는 제1전력 증폭부; 및 상기 제2라인에 연결되되, 상기 제2위상 변환부 및 상기 안테나 코일 타단 사이에 연결되어, 통과하는 고주파 전력을 증폭하는 제2전력 증폭부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치는, 상기 제1라인에 연결되되, 상기 제1위상 변환부 및 안테나 코일의 일단 사이에 연결되어, 고주파 전력의 용량을 보상하는 제1용량 조절부; 및 상기 제2라인에 연결되되, 상기 제2위상 변환부 및 안테나 코일의 타단 사이에 연결되어, 고주파 전력의 용량을 보상하는 제2용량 조절부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1용량 조절부는, 상기 제1라인에 직렬로 연결되되, 상기 제1위상 변환부 및 안테나 코일 일단 사이에 설치되는 제1가변 커패시터; 및 상기 제1가변 커패시터의 출력 용량을 조절하는 제1모터;를 포함하고, 상기 제2용량 조절부는, 상기 제2라인에 직렬로 연결되되, 상기 제2위상 변환부 및 안테나 코일 타단 사이에 설치되는 제2가변 커패시터; 및 상기 제2가변 커패시터의 출력 용량을 조절하는 제2모터를 포함할 수 있다.
상기 제1용량 조절부는, 상기 제1라인의 상기 제1위상 변환부 및 제1가변 커패시터 사이에 설치되어, 고주파 전력의 용량을 검출하는 제1센서부;를 더 포함하고, 상기 제2용량 조절부는, 상기 제2라인의 상기 제2위상 변환부 및 제2가변 커패시터 사이에 설치되어, 고주파 전력의 용량을 검출하는 제2센서부;를 더 포함하며, 상기 제1모터는 상기 제1센서부에 의해 검출된 용량에 따라 제1가변 커패시터의 출력 용량을 조절하고, 상기 제2모터는 상기 제2센서부에 의해 검출된 용량에 따라 제2가변 커패시터의 출력 용량을 조절할 수 있다.
상기 제1용량 조절부는, 상기 제1라인의 상기 제1가변 커패시터 및 안테나 코일 일단 사이에 직렬로 연결되어, 고주파 전력의 임피던스를 증가시키는 제1임피던스 코일;을 더 포함하고, 상기 제2용량 조절부는, 상기 제2라인의 상기 제2가변 커패시터 및 안테나 코일 타단 사이 직렬로 연결되어, 고주파 전력의 임피던스를 증가시키는 제2임피던스 코일;을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 아래와 같은 다양한 효과를 구현할 수 있게 된다.
첫째, 그라운드 연결 없이 안테나 코일의 일단 및 안테나 코일의 타단에 각각 고주파 전력이 공급되므로 안테나 코일의 일단 및 안테나 코일의 타단 사이에서 발생하는 플라즈마의 밀도가 균일해지는 이점이 있다.
둘째, 제1전력 증폭부 및 제2전력 증폭부를 이용하여, 제1라인 및 제2라인으로 분기됨으로써, 약해진 고주파 전력의 세기를 증폭할 수 있는 이점이 있다.
셋째, 안테나 코일의 일단 및 안테나 코일의 타단 각각에 공급되는 고주파 전력이 제1위상 변환부 및 제2위상 변환부에 의해 각각 위상이 변환되면, 안테나 코일의 일단 및 안테나 코일의 타단에 각각 공급되는 고주파 전력이 동일한 환경에 노출되어 손실이 동일해지므로, 고주파 전력의 용량 차이를 최소화하는 이점이 있다.
넷째, 안테나 코일의 일단 및 안테나 코일의 타단 각각에 공급되는 고주파 전력이 동축 케이블로 구성된 제1위상 변환부 및 제2위상 변환부에 의해 각각 위상이 변환되면, 안테나 코일의 일단 및 안테나 코일의 타단에 각각 공급되는 고주파 전력이 동일한 환경에 노출되어 손실 및 변화가 동일해지므로, 고주파 전력의 차이를 최소화하고, 나아가 플라즈마의 발생에 주는 영향을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
다섯째, 제1용량 조절부 및 제2용량 조절부에서 고주파 전력의 용량을 보상함으로써, 플라즈마 발생에 필요한 용량을 가지는 고주파 전력을 안테나 코일의 일단 및 안테나 코일의 타단에 각각 공급할 수 있는 이점이 있다.
여섯째, 제1가변 커패시터 및 제2가변 커패시터는 각각 제1모터 및 제2모터에 의해 출력 용량이 개별적으로 조절되므로, 최종적으로 동일한 용량의 고주파 전력이 안테나 코일의 일단 및 안테나 코일의 타단에 각각 공급되는 이점이 있다.
일곱째, 제1가변 커패시터 및 제2가변 커패시터는 제1센서부 및 제2센서부에 의해 검출된 용량에 따라 정밀하게 출력 용량을 조절하여, 고주파 전력의 용량의 차이를 최소화하는 이점이 있다.
여덟째, 제1임피던스 코일 및 제2임피던스 코일은 안테나 코일의 일단 및 안테나 코일의 타단에 공급되는 고주파 전력의 임피던스를 높여주는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 기판 처리 장치의 개략적인 도면,
도 2는 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 위상 변화 모습을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 다른 위상 변화 모습을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 일요부인 제1용량 조절부 및 제2용량 조절부의 세부 회로도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 위상 변화 모습을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 다른 위상 변화 모습을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 일요부인 제1용량 조절부 및 제2용량 조절부의 세부 회로도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치는, 안테나 코일(10), 고주파 발생부(20) 및 제1위상 변환부(30)를 포함한다.
안테나 코일(10)은 고주파 전력을 공급받아, 플라즈마를 발생에 필요한 유도 전자계를 생성한다.
고주파 발생부(20)는 안테나 코일의 일단(11)과 제1라인(L1)을 통해 연결되고, 안테나 코일의 타단(12)과는 제1라인(L1)에서 분기된 제2라인(L2)을 통해 연결되어 고주파 전력을 공급한다.
제1위상 변환부(30)는 제1라인(L1)에 연결되어, 제1라인(L1)을 통과하는 고주파 전력의 위상을 변환하는바, 제1위상 변환부(30)를 거쳐 안테나 코일의 일단(11)에 공급되는 고주파 전력의 위상은 안테나 코일의 타단(12)에 공급되는 고주파 전력의 위상과 역 위상이 된다.
이때, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 각각 공급되는 고주파 전력이 서로 역 위상이 된다는 것은, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 각각 공급되는 고주파 전력의 위상이 서로 180˚ 차이가 난다는 것을 의미한다.(도 3 참조). 즉, 안테나 코일의 일단(11)에 공급되는 고주파 전력이 회로, 동축케이블 등으로 구성된 제1위상 변환부(30)를 통과하게 되면, 고주파 전력의 위상은 180˚ 변환되며, 안테나 코일의 타단(12)에 공급되는 고주파 전력과의 위상차가 180˚에 이르게 되어, 역 위상이 되는 것이다.
이와 같이, 역 위상이 되는 고주파 전력을 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 각각 공급하게 되면, 안테나 코일(10)에서 전위차가 줄어들게 되므로, 종래 안테나 코일의 타단(12)에 연결된 그라운드가 불필요하게 되는바, 그라운드 연결 없이 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 각각 고주파 전력이 공급되므로, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12) 사이에서 전달되는 고주파 전력이 균일해지는 것은 물론, 이로 인해 챔버 내부에서 발생하는 플라즈마의 밀도가 균일해지는 이점이 있다.
한편, 고주파 발생부(20)로부터 공급되는 고주파 전력은 제1라인(L1) 및 제2라인(L2)으로 분기되어, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 공급되므로, 고주파 전력의 세기가 약해지는 문제점이 존재한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치는 제1전력 증폭부(A1) 및 제2전력 증폭부(A2)를 구비함으로써, 상술한 문제점을 해결하였다.
제1전력 증폭부(A1)는 제1라인(L1)에 연결되되, 제1위상 변환부(30) 및 안테나 코일(10)의 일단(11) 사이에 연결되어, 통과하는 고주파 전력을 증폭하고, 제2전력 증폭부(A2)는 제2라인(L2)에 연결되되, 고주파 발생부(20) 및 안테나 코일(10)의 타단 사이에 연결되어, 통과하는 고주파 전력을 증폭하는바, 제1전력 증폭부(A1) 및 제2전력 증폭부(A2)를 이용하여 제1라인(L1) 및 제2라인(L2)으로 분기됨으로써, 약해지는 고주파 전력의 세기를 증폭할 수 있는 이점이 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치는 제2위상 변환부(40)를 포함할 수 있다.
안테나 코일의 일단(11)에 공급되는 고주파 전력의 위상만을 변환시켜 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 각각 공급되는 고주파 전력을 역 위상이 되도록 변환하는 경우, 위상 변환된 고주파 전력에 손실이 발생하게 되는바, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12) 사이에서 고주파 전력의 용량 차이가 발생하게 되고, 이로 인해 챔버 내부의 플라즈마도 불균일해지는 문제점이 있다.
본 발명자는 제2위상 변환부(40)를 적용함으로써, 이러한 문제점을 해결하였는바, 제2위상 변환부(40)는 제2라인(L2)에 연결되어, 제2라인(L2)을 통과하는 고주파 전력의 위상을 변환한다.
제2위상 변환부(40)는 제1위상 변환부(30)를 통과한 고주파 전력의 위상과 180 °차이가 날 수 있도록 제2라인(L2)을 통과하는 고주파 전력의 위상을 변환시킨다.
예를 들어, 제1위상 변환부(30) 및 제2위상 변환부(40)는 각각 위상을 지연하는 회로 또는 동축 케이블로 구성될 수 있으며, 제1위상 변환부(30)를 통과한 고주파 전력의 위상은 90˚ 지연되고, 제2위상 변환부(40)를 통과한 고주파 전력의 위상은 270˚ 지연되어, 위상 변환 값의 차이가 180˚가 되도록 할 수 있다.(도 6 참조)
이와 같이, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 각각 공급되는 고주파 전력이 제1위상 변환부(30) 및 제2위상 변환부(40)에 의해 각각 위상 변환되면, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 각각 공급되는 고주파 전력이 동일한 환경에 노출되어 손실 역시 동일하게 발생되므로, 고주파 전력의 용량 차이를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 위상을 180˚ 지연하는 단일의 동축 케이블을 사용하면, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 각각 공급되는 고주파 전력의 위상을 역 위상으로 형성할 수 있으나, 동축 케이블은 손실의 문제점 이외에도, 그 길이가 길어 매칭박스의 외부에 설치되어야 하는바, 외부 환경에 노출됨으로써, 변화가 발생하고, 나아가 플라즈마 발생에도 영향을 주는 문제점이 존재한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명자는 제1위상 변환부(30) 및 제2위상 변환부(40)를 위상을 지연하는 동축 케이블로 구성함으로써, 상술한 문제점을 해결하였다. 즉, 제1위상 변환부(30)를 통과한 고주파 전력의 위상은 90˚ 지연되고, 제2위상 변환부(40)를 통과한 고주파 전력의 위상은 270˚ 지연되어 위상 변환 값의 차가 180˚가 되도록 한 것이다. 이때, 제1위상 변환부(30) 및 제2위상 변환부(40)를 구성하는 동축 케이블은, 그 길이만 다를 뿐, 동일한 임피던스를 갖는 것이 바람직하고, 제1위상 변환부(30)의 길이는 제2위상 변환부(40)의 길이의 약 1/3 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12) 각각에 공급되는 고주파 전력이 동축 케이블로 구성된 제1위상 변환부(30) 및 제2위상 변환부(40)에 의해 각각 그 위상이 변환되면, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 각각 공급되는 고주파 전력이 동일한 환경에 노출되어, 손실 및 변화가 동일하게 발생되므로, 고주파 전력의 차이를 최소화하고, 나아가 플라즈마 발생에 주는 영향을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
한편, 제1위상 변화부(30) 및 제2위상 변화부(40)를 포함하는 경우에도, 고주파 발생부(20)로부터 공급되는 고주파 전력은 제1라인(L1) 및 제2라인(L2)으로 분기되어, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 공급되므로 고주파 전력의 세기가 약해지는 문제점이 존재한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치는 제1전력 증폭부(A1) 및 제2전력 증폭부(A2)를 더 구비함으로써, 상술한 문제점을 해결하였는바, 제1전력 증폭부(A1)는 제1라인(L1)에 연결되되, 제1위상 변환부(30) 및 안테나 코일의 일단(11) 사이에 연결되고, 제2전력 증폭부(A2)는 제2라인(L2)에 연결되되, 제2위상 변환부(40) 및 안테나 코일의 타단(12) 사이에 연결되어, 각각 통과하는 고주파 전력을 증폭한다.
이와 같이, 제1전력 증폭부(A1) 및 제2전력 증폭부(A2)를 설치함으로써, 제1라인(L1) 및 제2라인(L2)으로 분기되어 약해진 고주파 전력의 세기를 증폭할 수 있는 이점이 있다.
도 4, 도 5, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치는, 제1용량 조절부(50) 및 제2용량 조절부(60)를 더 포함할 수 있다.
고주파 전력은 제1위상 변환부(30) 및 제2위상 변환부(40)를 통과하여 그 위상이 변환되는 과정에서 용량이 저하되는데, 이는 플라즈마 발생에 장애 요소가 될 수 있는바, 상술한 제1용량 조절부(50) 및 제2용량 조절부(60)는 각각 고주파 전력의 용량을 보상하는 기능을 한다.
제1용량 조절부(50)는 제1라인(L1)에 연결되되, 제1위상 변환부(30) 및 안테나 코일의 일단(11) 사이에 설치되어, 고주파 전력의 용량을 보상하고, 제2용량 조절부(60)는 제2라인(L2)에 연결되되, 제2위상 변환부(40) 및 안테나 코일의 타단(12) 사이에 설치되어, 고주파 전력의 용량을 보상한다.
이와 같이, 제1용량 조절부(50) 및 제2용량 조절부(60)가 고주파 전력의 용량을 각각 보상함으로써, 플라즈마 발생에 필요한 용량을 갖는 고주파 전력을 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 각각 공급할 수 있게 된다.
한편, 제1용량 조절부(50) 및 제2용량 조절부(60)에 공급되는 고주파 전력은 각각 제1위상 변환부(30) 및 제2위상 변환부(40)를 거치면서 그 용량이 동일하지 않고, 각각 서로 다른 용량을 가질 수도 있다.
본 발명자는 제1용량 조절부(50)를 제1가변 커패시터(51) 및 제1모터(52)를 포함할 수 있도록 구성하고, 제2용량 조절부(60)는, 제2가변 커패시터(61) 및 제2모터(62)를 포함하도록 구성하여 상술한 문제점을 해결하였다.
제1가변 커패시터(51)는 제1라인(L1)에 직렬로 연결되되, 제1위상 변환부(30) 및 안테나 코일(10) 일단 사이에 연결되고, 제2가변 커패시터(61)는 제2라인(L2)에 직렬로 연결되되, 제2위상 변환부(40) 및 안테나 코일(10) 타단 사이에 연결된다.
또한, 제1모터(52)는 제1가변 커패시터(51)의 출력 용량을 조절하고, 제2모터(62)는 제2가변 커패시터(61)의 출력 용량을 조절한다.
이와 같이, 제1모터(52) 및 제2모터(62)는 각각 제1가변 커패시터(51) 및 제2가변 커패시터(61)의 출력 용량을 개별적으로 조절하므로, 최종적으로 동일한 용량의 고주파 전력을 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 각각 공급할 수 있게 된다.
한편, 제1용량 조절부(50) 및 제2용량 조절부(60)는 각각 제1센서부(53) 및 제2센서부(63)를 더 포함할 수도 있다.
제1센서부(53)는 제1위상 변환부(30) 및 제1가변 커패시터(51) 사이에 설치되어, 제1라인(L1)을 통과하는 고주파 전력의 용량을 검출하고, 검출된 용량에 따라 제1모터(52)는 제1가변 커패시터(51)의 출력 용량을 조절한다.
제2센서부(63)는 제2위상 변환부(40) 및 제2가변 커패시터(61) 사이에 설치되어, 제2라인(L2)을 통과하는 고주파 전력의 용량을 검출하고, 검출된 용량에 따라 제2모터(62)는 제2가변 커패시터(61)의 출력 용량을 조절한다.
이와 같이, 제1가변 커패시터(51) 및 제2가변 커패시터(61)는 제1센서부(53) 및 제2센서부(63)에 의해 검출된 용량에 따라 정밀하게 출력 용량을 조절하여, 고주파 전력의 용량 차이를 최소화할 수 있게 된다.
제1용량 조절부(50) 및 제2용량 조절부(60)를 거친 고주파 전력은 임피던스가 낮아질 수 있는데, 제1용량 조절부(50) 및 제2용량 조절부(60)는 제1임피던스 코일(54) 및 제2임피던스 코일(64)을 더 구비함으로써, 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
제1임피던스 코일(54)은 제1라인(L1)에 직렬로 연결되되, 제1가변 커패시터(51) 및 안테나 코일의 일단(11) 사이에 연결되며, 제2임피던스 코일(64)은 제2라인(L2)에 직렬로 연결되되, 제2가변 커패시터(61) 및 안테나 코일 타단(12) 사이에 연결되어, 안테나 코일의 일단(11) 및 안테나 코일의 타단(12)에 공급되는 고주파 전력의 임피던스를 높여줄 수 있게 된다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
10 : 안테나 코일 11 : 안테나 코일의 일단
12 : 안테나 코일의 타단 20 : 고주파 발생부
30 : 제1위상 변환부 31 : 제1코일
32 : 제2코일 33 : 직렬 커패시터
40 : 제2위상 변환부 41 : 제1커패시터
42 : 제2커패시터 43 : 직렬 코일
50 : 제1용량 조절부 51 : 제1가변 커패시터
52 : 제1모터 53 : 제1센서부
54 : 제1임피던스 코일 60 : 제2용량 조절부
61 : 제2가변 커패시터 62 : 제2모터
63 : 제2센서부 64 : 제2임피던스 코일
A1 : 제1전력 증폭부 A2 : 제2전력 증폭부
L1 : 제1라인 L2 : 제2라인
12 : 안테나 코일의 타단 20 : 고주파 발생부
30 : 제1위상 변환부 31 : 제1코일
32 : 제2코일 33 : 직렬 커패시터
40 : 제2위상 변환부 41 : 제1커패시터
42 : 제2커패시터 43 : 직렬 코일
50 : 제1용량 조절부 51 : 제1가변 커패시터
52 : 제1모터 53 : 제1센서부
54 : 제1임피던스 코일 60 : 제2용량 조절부
61 : 제2가변 커패시터 62 : 제2모터
63 : 제2센서부 64 : 제2임피던스 코일
A1 : 제1전력 증폭부 A2 : 제2전력 증폭부
L1 : 제1라인 L2 : 제2라인
Claims (13)
- 고주파 전력이 공급되어 플라즈마를 발생하기 위한 유도 전자계를 생성하는 안테나 코일;
상기 안테나 코일의 일단과 제1라인을 통해 연결되고, 상기 안테나 코일의 타단과 상기 제1라인에서 분기된 제2라인을 통해 연결되어 고주파 전력을 공급하는 고주파 발생부; 및
상기 제1라인에 연결되고, 통과하는 고주파 전력의 위상을 변환하는 제1위상 변환부;를 포함하고,
상기 제1위상 변환부를 거쳐 상기 안테나 코일의 일단에 공급되는 고주파 전력의 위상은 상기 안테나 코일의 타단에 공급되는 고주파 전력의 위상과 역 위상인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1라인에 연결되되, 상기 제1위상 변환부 및 상기 안테나 코일 일단 사이에 연결되어, 통과하는 고주파 전력을 증폭하는 제1전력 증폭부; 및
상기 제2라인에 연결되되, 상기 고주파 발생부 및 상기 안테나 코일 타단 사이에 연결되어, 통과하는 고주파 전력을 증폭하는 제2전력 증폭부;를 더 포함하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제1위상 변환부는, 위상을 180˚ 진상하는 하나 이상의 커패시터가 직렬로 연결된 고역 통과 필터인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제1위상 변환부는, 위상을 180˚ 지연하는 하나 이상의 코일이 직렬로 연결된 저역 통과 필터인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제1위상 변환부는 위상을 180˚ 지연하는 동축 케이블인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2라인에 연결된 제2위상 변환부를 더 포함하고,
상기 제1위상 변환부를 통과한 고주파 신호의 위상은 90˚ 지연되고,
상기 제2위상 변환부를 통과한 고주파 신호의 위상은 270˚ 지연되는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
- 청구항 7에 있어서,
상기 제1위상 변환부 및 제2위상 변환부는 위상을 지연하는 동축 케이블인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
- 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 제1라인에 연결되되, 상기 제1위상 변환부 및 상기 안테나 코일 일단 사이에 연결되어, 통과하는 고주파 전력을 증폭하는 제1전력 증폭부; 및
상기 제2라인에 연결되되, 상기 제2위상 변환부 및 상기 안테나 코일 타단 사이에 연결되어, 통과하는 고주파 전력을 증폭하는 제2전력 증폭부;를 더 포함하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
- 청구항 9에 있어서,
상기 제1라인에 연결되되, 상기 제1위상 변환부 및 안테나 코일의 일단 사이에 연결되어, 고주파 전력의 용량을 보상하는 제1용량 조절부; 및
상기 제2라인에 연결되되, 상기 제2위상 변환부 및 안테나 코일의 타단 사이에 연결되어, 고주파 전력의 용량을 보상하는 제2용량 조절부;를 더 포함하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
- 청구항 10에 있어서,
상기 제1용량 조절부는,
상기 제1라인에 직렬로 연결되되, 상기 제1위상 변환부 및 안테나 코일 일단 사이에 설치되는 제1가변 커패시터; 및
상기 제1가변 커패시터의 출력 용량을 조절하는 제1모터;를 포함하고,
상기 제2용량 조절부는,
상기 제2라인에 직렬로 연결되되, 상기 제2위상 변환부 및 안테나 코일 타단 사이에 설치되는 제2가변 커패시터; 및
상기 제2가변 커패시터의 출력 용량을 조절하는 제2모터를 포함하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
- 청구항 11에 있어서,
상기 제1용량 조절부는,
상기 제1라인의 상기 제1위상 변환부 및 제1가변 커패시터 사이에 설치되어, 고주파 전력의 용량을 검출하는 제1센서부;를 더 포함하고,
상기 제2용량 조절부는,
상기 제2라인의 상기 제2위상 변환부 및 제2가변 커패시터 사이에 설치되어, 고주파 전력의 용량을 검출하는 제2센서부;를 더 포함하며,
상기 제1모터는 상기 제1센서부에 의해 검출된 용량에 따라 제1가변 커패시터의 출력 용량을 조절하고,
상기 제2모터는 상기 제2센서부에 의해 검출된 용량에 따라 제2가변 커패시터의 출력 용량을 조절하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
- 청구항 12에 있어서,
상기 제1용량 조절부는,
상기 제1라인의 상기 제1가변 커패시터 및 안테나 코일 일단 사이에 직렬로 연결되어, 고주파 전력의 임피던스를 증가시키는 제1임피던스 코일;을 더 포함하고,
상기 제2용량 조절부는,
상기 제2라인의 상기 제2가변 커패시터 및 안테나 코일 타단 사이 직렬로 연결되어, 고주파 전력의 임피던스를 증가시키는 제2임피던스 코일;을 더 포함하는, 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020170062336A KR101779474B1 (ko) | 2017-05-19 | 2017-05-19 | 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치 |
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| KR101779474B1 true KR101779474B1 (ko) | 2017-09-18 |
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|---|---|---|---|
| KR1020170062336A KR101779474B1 (ko) | 2017-05-19 | 2017-05-19 | 플라즈마 기판 처리 장치용 플라즈마 발생 장치 |
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|---|---|
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-
2017
- 2017-05-19 KR KR1020170062336A patent/KR101779474B1/ko active IP Right Grant
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