KR101813497B1 - 플라즈마 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마의 균일성을 개선하기 위한 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 진공챔버 내에 대향하여 배치되는 한 쌍의 소스 전극부(110) 및 바이어스 전극부(120)와, 상기 소스 전극부(110) 및 상기 바이어스 전극부(120)에 각각 RF전원을 공급하는 RF전원부(132)와 바이어스 RF전원부(142)를 포함하는 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 소스 전극부(110)의 테두리를 따라서 배치되는 복수 개의 접점(cp)과 결선되는 공통접점(cc)과; 상기 공통접점(cc)과 연결되어 임피던스의 조절이 가능한 임피던스 콘트롤러(150);를 포함한다.

Description

플라즈마 발생장치{Plasma generator}
본 발명은 반도체 제조 공정 등에 사용되는 플라즈마의 균일성을 개선하기 위한 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.
플라즈마는 고체, 액체, 기체가 아닌 제4의 물질로 기체의 일부가 전리된 가스로서, 중성 입자와 이온, 전자들로 구성되어 있다. 그러나 단순히 이온과 전자들이 모여 있다하여 플라즈마라고 정의하지는 않으며, 플라즈마 상태가 되기 위해서는 우선, 통계적 처리가 가능하도록 충분한 개수의 "이온-전자" 쌍이 주어진 시스템 내에 존재하여야 하며, 두 번째로 시스템 전체를 거시적으로 바라보았을 때 전기적으로 중성이어야 하며, 따라서 일반적인 중성 가스계에서 보는 바와 같이 플라즈마도 집합적 거동 특성(collective behavior)을 갖는다.
도 1을 참고하면, 종래기술의 플라즈마 발생장치는, 진공챔버(10) 내에 소스 전극(11)과 정전척(susceptor)(12)으로 구성된 두개의 평판 전극을 상하로 일정간격 이격되게 설치되며, 소스 전극부(11)는 RF전원부(21)가 연결되고 정전척(12)은 바이어스 RF전원부(31)가 연결된다. 도면부호 22와 32는 각각 RF전원부(21)와 바이어스 RF전원부(31)에서 소스 전극(11)과 정전척(12)에 인가되는 RF전원을 최적화하여 전달하기 위한 임피던스 매칭부이다.
이와 같이 구성된 플라즈마 발생장치는, 정전척(12) 상면에 기판(1)이 위치하여 외부에서 소스 전극(1)과 정전척(12)에 RF전원이 인가되며, 소스 전극(1)과 정전척(12) 사이에서 강력한 전자기장이 형성되도록 함으로써 진공챔버(10) 내에 플라즈마(PS)가 발생된다. 이렇게 발생된 플라즈마는 반도체 제조 장치, LCD 장치나 태양광 제조용 장치에서 증착이나 에칭 등에 사용된다.
한편, 최근에는 기판의 크기가 대면적화되는 추세이며, 이로 인해 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나의 크기 역시 증가하여야 한다. 하지만, 소스 전극부(11)인 판형 안테나는 플로팅(floating)되어 있기 때문에 경계조건이 확정되지 않고, 이로 인해 소스 전극(11)의 중심과 에지(edge) 간에 전기장의 균일성이 저하되어 도 2에 도시된 바와 같이 소스 전극의 에지부위에 전달되는 RF 파워가 감소하게 된다. 이러한 전자기장의 불균일은 스탠딩 웨이브 효과를 야기시켜서 판형안테나의 에지부위에서 발생되는 플라즈마의 균일도를 떨어뜨리게 된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 출원인은 등록특허공보 제10-1091556호(공고일자: 2011.12.13)에서 정전결합에 의해 플라즈마를 발생시키기 위한 소스 전극부의 외주면에 복수개의 임피던스 박스가 구비되어 개별 임피던스 박스의 임피던스 값을 조절하여 진공챔버 내에 형성되는 플라즈마의 균일성을 개선할 수 있는 대면적 플라즈마 소스장치를 제안한 바 있다.
본 발명은 이러한 정전경합에 의해 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생장치를 지속적으로 연구 개량하여 플라즈마 균일성을 높일 수 있는 플라즈마 발생장치를 발명하여 이를 출원하는 것이다.
삭제
등록특허공보 제10-1091556호(공고일자: 2011.12.13)
본 발명은 반도체 제조 공정 등에 사용되는 플라즈마의 균일성을 개선할 수 있으며, 또한 플라즈마의 분포를 용이하게 조절할 수 있는 플라즈마 발생장치를 제공하고자 하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 일 형태에 따른 플라즈마 발생장치는, 진공챔버 내에 대향하여 배치되는 한 쌍의 소스 전극부 및 바이어스 전극부와, 상기 소스 전극부 및 상기 바이어스 전극부에 각각 RF전원을 공급하는 RF전원부와 바이어스 RF전원부를 포함하는 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 소스 전극부의 테두리를 따라서 배치되는 복수 개의 접점과 결선되는 공통접점; 상기 공통접점과 연결되어 임피던스의 조절이 가능한 임피던스 콘트롤러;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 RF전원부는 상기 소스 전극부의 기하학적 중심에 위치하는 전원접점에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 바이어스 전극부는 테두리를 따라서 배치되는 복수 개의 제2군 접점과 결선되는 제2공통접점과; 상기 제2공통접점과 연결되어 임피던스의 조절이 가능한 제2임피던스 콘트롤러를 더 포함한다.
다음으로 본 발명의 다른 형태에 따른 플라즈마 발생장치는, 진공챔버 내에 대향하여 배치되는 한 쌍의 소스 전극부 및 바이어스 전극부와, 상기 소스 전극부 및 상기 바이어스 전극부에 각각 RF전원을 공급하는 RF전원부와 바이어스 RF전원부를 포함하는 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 소스 전극부는 유도 결합형 플라즈마이며, 상기 바이어스 전극부는 테두리를 따라서 복수 개의 접점이 배치되고 이 접점들은 공통접점에서 결선되어 임피던스 조절이 가능한 임피던스 콘트롤러와 연결됨을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 바이어스 RF전원부는 상기 바이어스 전극부의 기하학적 중심에 위치하는 전원접점에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 접점은 상기 소스 전극부의 기하학적 중심에 대해 회전 대칭되게 배치됨을 특징으로 한다.
다음으로 본 발명의 또 다른 형태에 따른 플라즈마 발생장치는, 진공챔버 내에 대향하여 배치되는 한 쌍의 소스 전극부 및 바이어스 전극부와, 상기 소스 전극부 및 상기 바이어스 전극부에 각각 RF전원을 공급하는 RF전원부와 바이어스 RF전원부를 포함하는 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 소스 전극부의 테두리를 따라서 일정 폭을 갖고 마련된 판형 캐패시터와; 상기 판형 캐패시터와 접점에 의해 연결되어 임피던스의 조절이 가능한 임피던스 콘트롤러;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 바이어스 전극부는, 테두리를 따라서 일정 폭을 갖고 마련된 제2판형 캐패시터와; 상기 제2판형 캐패시터와 연결되어 임피던스의 조절이 가능한 제2임피던스 콘트롤러;를 더 포함한다.
다음으로 본 발명의 또 다른 형태에 따른 플라즈마 발생장치는, 진공챔버 내에 대향하여 배치되는 한 쌍의 소스 전극부 및 바이어스 전극부와, 상기 소스 전극부 및 상기 바이어스 전극부에 각각 RF전원을 공급하는 RF전원부와 바이어스 RF전원부를 포함하는 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 소스 전극부는, 유도 결합형 플라즈마이며, 상기 바이어스 전극부는 테두리를 따라서 일정 폭을 갖고 마련된 판형 캐패시터와; 상기 판형 캐패시터와 접점에 의해 연결되어 임피던스 조절이 가능한 임피던스 콘트롤러;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 판형 캐패시터는, 상기 소스 전극부의 테두리를 따라서 일정 폭을 갖고 구비되는 유전체 박막층과; 상기 유전체 박막층의 상면에 마련되는 금속층;을 포함한다.
본 발명의 플라즈마 발생장치는, 진공챔버 내에서 서로 대면하는 한 쌍의 전극부 중에서 적어도 하나 또는 모두에 테두리를 따라서 배치되는 복수의 접점을 하나의 공통접점으로 결선하여 임피던스 콘트롤러와 연결하거나, 전극부의 테두리를 따라서 일정 폭을 갖고 마련된 판형 캐패시터와 임피던스 콘트롤러를 연결함으로써, 하나의 임피던스 콘트롤러의 조절만으로 플라즈마의 균일성을 확보할 수 있으며, 또는 플라즈마의 분포를 용이하게 조정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술의 플라즈마 발생장치의 구성도,
도 2는 소스 전극부의 반경 거리와 단위면적당 파워의 관계를 보여주는 그래프,
도 3의 (a)(b)는 각각 제1비교예에 따른 소스 전극부의 전기장 세기분포를 시뮬레이션하기 위한 플라즈마 발생장치 모델의 정면 구성도 및 평면 구성도,
도 4는 도 3의 제1비교예에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 이미지,
도 5의 (a)(b)는 각각 제2비교예에 따른 소스 전극부의 전기장 세기분포를 시뮬레이션하기 위한 플라즈마 발생장치 모델의 정면 구성도 및 평면 구성도,
도 6은 도 5의 제2비교예의 시뮬레이션 결과를 보여주는 이미지,
도 7의 (a)(b)는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 정면 구성도 및 평면 구성도,
도 8은 도 7의 제1실시예에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 이미지,
도 9의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 발생장치에 의한 구현 가능한 플라즈마 분포를 예시하여 보여주는 도면,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 평면 구성도,
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 정면 구성도,
도 12의 (a)(b)는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 정면 구성도 및 평면 구성도,
도 13은 도 12의 제4실시예에 대한 등가회로에 대한 구성도.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다"등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 3의 (a)(b)는 각각 제1비교예에 따른 소스 전극부의 전기장 세기분포를 시뮬레이션하기 위한 플라즈마 발생장치 모델의 정면 구성도 및 평면 구성도로서, 소스 전극부(42)에 100㎒의 RF전원이 인가되고 소스 전극부(42) 주변으로 300㎊의 임피던스(capacitance)(43)가 연결되었으며, 도 4는 그 결과를 보여주는 이미지다. 도 4에서 확인할 수 있듯이, 임피던스가 설치되어 있는 지점에서 파워가 높게 나타나는 것을 알 수 있다.
다음으로, 도 5의 (a)(b)는 각각 제2비교예에 따른 소스 전극부의 전기장 세기분포를 시뮬레이션하기 위한 플라즈마 발생장치 모델의 정면 구성도 및 평면 구성도로서, 소스 전극부(52)에 100㎒의 RF전원이 인가되고 소스 전극부(52) 주변으로 4개의 300㎊의 임피던스(capacitance)(53)가 서로 등각(90°)을 이루면서 연결되었으며, 도 6은 그 결과를 보여주는 이미지다. 도 6에서 확인할 수 있듯이, 임피던스가 설치되어 있는 네 지점에서 파워가 높게 나타나는 것을 알 수 있다.
이와 같이 소스 전극부의 임피던스가 설치된 위치에서 파워가 집중되어 불균일하게 분포가 됨을 알 수 있으며, 따라서 소스 전극부에 설치되는 임피던스를 대칭적으로 배치하며, 또한 설치되는 임피던스의 숫자를 증가시킴으로써 균일한 전기장(즉, 균일한 플라즈마)을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
그러나, 소스 전극부 주변에 많은 수의 임피던스를 배치하기 위해서는 현실적으로 공간적인 제한이 따르며, 또한 그에 따른 제작 단가의 상승 등의 문제점이 발생한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적인 실시예를 설명한다.
제1실시예
도 7을 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 발생장치는, 진공챔버(미도시) 내에 구비되는 소스 전극부(110)와 바이어스 전극부(120)로 구성된 평판 전극을 포함하며, 소스 전극부(110)는 임피던스 매칭부(131)가 개재되어 RF전원부(132)와 연결되고 바이어스 전극부(120)는 바이어스 임피던스 매칭부(141)가 개재되어 바이어스 RF전원부(142)와 연결된다.
바람직하게는, RF전원부(132)는 소스 전극부(110)의 제1전원접점(p1)에 의해 연결되며, 이때 제1전원접점(p1)은 소스 전극부(110)의 기하학적 중심(geometric center)이며, 보다 바람직하게는, 전자기학적 임피던스 중심(Electromagnetic Impedance Center)에 위치한다.
바람직하게는, 바이어스 RF전원부(142)는 바이어스 전극부(120)의 제2전원접점(p2)에 의해 연결되며, 이때 제2전원접점(p2)은 바이어스 전극부(120)에 위치한다.
참고로, 본 발명에서 '기하학적 중심'은 밀도가 균일한 조건에서 무게중심과 동일하며, 원형의 박형 디스크에서는 중앙의 회전축이 기하학적 중심에 해당되며, '전자기학적 임피던스 중심'은 공통 중심점에서 각 접점까지 연결되는 도선의 임피던스가 동일하게 설계되었음을 이해하여야 할 것이다.
소스 전극부(110)는 원형의 판상 전극으로서 테두리를 따라서 복수 개의 접점(cp1-cp8)과 각각 연결선에 의해 연결되는 하나의 공통접점(cc)을 가지며, 이 공통접점(cc)은 임피던스 콘트롤러(150)와 연결된다. 참고로, 이하 설명에서 접점의 도면부호는 'cp'로 표기하고 구분이 필요한 경우에는 도면부호의 말미에 숫자를 같이 기재하여 '제1접점(cp1)' 등으로 지칭할 수 있다.
바람직하게는, 복수 개의 접점(cp1-cp8)은 소스 전극부(110)의 기하학적 중심에 대해 회전 대칭(360°/n; n은 접점의 수)되게 배치되며, 본 실시예에서는 소스 전극부(110)의 테두리를 따라서 8개의 접점이 45°의 사잇각(θ)을 갖게 배치됨을 보여주고 있다.
바람직하게는, 공통접점(cc), 제1전원접점(p1) 및 제2전원접점(p2)은 동일한 수직축 상에 위치하게 되며, 참고로, 도 7의 (b)에서 공통접점(cc)과 제1전원접점(p1)은 평면상에 표현하기 위하여 전원접점(p1)이 공통접점(cc)에서 오프셋되어 도시되었음을 이해하여야 할 것이다.
바람직하게는, 임피던스 콘트롤러(150)는 임피던스의 조정이 가능하며, 예를 들어, 저항(R), 인덕터(L), 캐패시턴스(C)의 단독 또는 직렬 또는 병렬로 조합된 가변 공진회로에 의해 제공될 수 있다.
이와 같이 원형의 소스 전극부(110)의 테두리에 회전 대칭되게 배치되는 복수 개의 접점은 각각 연결선에 의해 하나의 공통접점(cc)에서 결선이 소스 전극부(110)의 테두리는 등전위(equipotential)를 이루게 되며, 각 접점에 대한 임피던스는 하나의 임피던스 콘트롤러(150)에 의해 조절이 이루어질 수 있다.
도 8은 도 7의 제1실시예에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 이미지로서, 100㎒의 RF전원이 인가되고 임피던스 콘트롤러의 임피던스 값이 2400㎊의 조건에서 소스 전극부의 전기장을 시뮬레이션한 것이다. 도 8에서 확인할 수 있듯이, 균일한 전기장이 발생됨을 알 수 있다.
도 9의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 발생장치에 의한 구현 가능한 플라즈마 분포를 예시하여 보여주는 도면으로, 임피던스 콘트롤러의 임피던스(Z) 값이 '영'인 경우에는 기판(1)의 중심에서 플라즈마의 밀도가 높게 분포하게 되며, 또는 임피던스(Z1)(Z2)(Z3)를 적절히 조절함으로써 중심축에 대해 회전 대칭인 다양한 형태의 플라즈마 프로파일을 구현할 수 있다.
제2실시예
도 10은 제2실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 평면 구성도로서, 제1실시예와 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
제2실시예에 따른 플라즈마 발생장치는, 사각형의 판형 소스 전극부(210)를 포함하며, 소스 전극부(210)의 테두리를 따라서 복수 개의 접점(cp1-cp8)과 각각 연결선에 의해 연결되는 하나의 공통접점(cc)을 가지며, 이 공통접점(cc)은 임피던스 콘트롤러(250)와 연결된다. 바람직하게는, 공통접점(cc)은 사각형의 판형 소스 전극부(210)의 기하학적 중심 또는 전자기학적 임피던스 중심에 위치하게 되며, 기하학적 중심에는 임피던스 매칭부(231)가 개재되어 RF전원부(232)가 제1전원접점(p1)에 위해 연결된다.
본 실시예에서 사각형의 판형 소스 전극부(210)에 배치되는 복수 개의 접점은 소스 전극부(210)의 각 꼭지점에 위치하는 제2접점(cp2), 제4접점(cp4), 제6접점(cp6) 및 제8접점(cp8)과, 기하학적 중심에 대해 90° 회전대칭인 모서리에 위치하는 제1접점(cp1), 제3접점(cp3), 제5접점(cp5), 및 제7접점(cp7)으로 구성될 수 있다.
이와 같이 판형 소스 전극부(210)의 테두리를 따라서 배치되는 접점(cp1-cp8)은 하나의 공통접점(cc)에서 결선되어 하나의 임피던스 콘트롤러(250)에 연결되어 임피던스 값의 조절이 이루어질 수 있으며, 임피던스 콘트롤러(250)에서 임피던스 값의 조절에 의해 다양한 형태의 플라즈마 분포를 얻을 수 있다.
제3실시예
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 정면 구성도로서, 제1,2실시예와 중복되는 설명은 생략하고 특징되는 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 11을 참고하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 발생장치는, 테두리를 따라서 배치된 복수 개의 접점(cp)을 갖는 소스 전극부(310)와, 각 접점(cp)이 연결선을 통해 결선된 공통접점(cc)을 통해 연결되는 임피던스 콘트롤러(350)와, 소스 전극부(310)의 기하학적 중심 또는 전자기학적 임피던스 중심에 제1전원접점(p1)을 통해 연결되는 RF전원부(332)를 포함하는 것은 제1실시예와 동일하다.
한편, 소스 전극부(310)와 함께 한 쌍의 평판 전극을 구성하게 되는 바이어스 전극부(320) 역시도 테두리를 따라서 복수 개의 제2군 접점(cp')이 마련되며, 이 제2군 접점(cp')은 제2공통접점(cc')에서 결선되어 제2임피던스 콘트롤러(360)와 연결되어 바이어스 전극부(320)의 테두리는 제2임피던스 콘트롤러(360)에 의해 임피던스 조정이 가능한 등전위를 형성한다.
바이어스 전극부(320)에 인가되는 바이어스 RF전원부(333)는 바이어스 전극부(320)의 기하학적 중심 또는 전자기학적 임피던스 중심에 위치하는 제2전원접점(p2)과 연결된다.
이와 같이 구성된 제3실시예에 따른 플라즈마 발생장치는, 소스 전극부(310)에 마련된 임피던스 콘트롤러(350)를 통해 임피던스의 조절이 가능하며, 또한 바이어스 전극부(320)에 마련된 제2임피던스 콘트롤러(360)의 임피던스 조절이 가능하여 보다 플라즈마의 프로파일 조정이 이루어질 수 있다.
한편, 다른 변형예로서 상부에 위치하는 소스 전극부는 고주파 유도 결합 플라즈마(inductive coupled plasma)에 의해 제공되고 바이어스 전극부(320)에 복수 개의 접점에 테두리를 따라서 배치되고, 이 접점들은 하나의 공통접점에서 결선되어 임피던스 콘트롤러와 연결됨으로써 임피던스 콘트롤러만으로 임피던스의 조절이 이루어질 수 있다.
제4실시예
도 12의 (a)(b)는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 정면 구성도 및 평면 구성도로서, 본 발명의 제4실시예 따른 플라즈마 발생장치는, 소스 전극부(410)는 상면 테두리를 따라서 일정 폭을 갖고 형성된 고리 형상의 유전체 박막층(411)과, 유전체 박막층(411)을 따라서 상면에 형성된 금속층(412)을 포함한다.
금속층(412)은 임피던스 콘트롤러(450)와 접점(cp)에 의해 연결된다.
소스 전극부(410)는 기하학적 중심에 제1전원접점(p1)이 위치하여 RF전원부(432)와 연결된다.
이와 같이, 소스 전극부(410)에 형성된 유전체 박막층(411)과 금속층(412)으로 구성된 판형 캐패시터는 다음의 [수학식 1]로 표현되는 커패시턴스(capacitance)(C d )를 갖는다.
[수학식 1]
Figure 112016061360197-pat00001
위 식에서 ε는 유전율, A는 금속층의 면적, d는 유전체 박막층의 두께(소스 전극부와 금속층 사이의 거리)임.
본 발명에서 유전체 박막층(411)의 두께(d)는 0 < d < 2㎜가 바람직하다.
이와 같이 소스 전극부(410)의 테두리를 따라서 형성된 유전체 박막구조는 등전위를 이루게 되며, 앞서 실시예에와 동일하게 임피던스 콘트롤러(450)의 조절에 의해 균일한 플라즈마를 형성하거나 다양한 형태의 플라즈마 프로파일을 구현할 수 있다.
도 13은 도 12의 제4실시예에 대한 등가회로에 대한 구성도이다.
도 13을 참고하면, 소스 전극부(410)의 테두리에 대한 유효 캐퍼시턴스(Cs)는 다음의 [수학식 2]와 같다.
[수학식 2]
Figure 112016061360197-pat00002
위 식에서 Cc는 임피던스 콘트롤러의 임피던스(캐퍼시턴스) 값임.
한편, Cd ≫ Cc 인 경우에는
Figure 112016061360197-pat00003
임을 알 수 있다.
다음으로 본 실시예에 대한 다른 변형 가능한 변형예로서는, 소스 전극부가 사각형의 판상일 수 있으며(제2실시예, 도 10 참고), 소스 전극부와 함께 바이어스 전극부에도 동일하게 테두리를 따라서 판형 캐패시터가 마련되어 임피던스 조정이 가능하게 할 수 있으며(제3실시예, 도 11 참고), 또는 상부에 위치하는 소스 전극부는 고주파 유도 결합 플라즈마(inductive coupled plasma)에 의해 제공되고 바이어스 전극부의 테두리를 따라서 판형 캐패시터가 마련되고 판형 캐패시터는 임피던스 콘트롤러와 연결됨으로써 임피던스 콘트롤러만으로 임피던스의 조절이 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
110, 210, 310, 410 : 소스 전극부 120, 320, 420 : 바이어스 전극부
131, 231 : 임피던스 매칭부 132, 232, 332, 432 : RF전원부
141 : 바이어스 임피던스 매칭부 142 : 바이어스 RF전원부
150, 250, 350, 350 : 임피던스 콘트롤러
cc : 공통접점
cp : 접점
p1 : 제1전원접점
p2 : 제2전원접점

Claims (11)

  1. 진공챔버 내에 대향하여 배치되는 한 쌍의 소스 전극부 및 바이어스 전극부와, 상기 소스 전극부 및 상기 바이어스 전극부에 각각 RF전원을 공급하는 RF전원부와 바이어스 RF전원부를 포함하는 플라즈마 발생장치에 있어서,
    상기 소스 전극부의 테두리를 따라서 배치되는 복수 개의 접점과 결선되는 공통접점;
    상기 공통접점과 연결되어 임피던스의 조절이 가능한 임피던스 콘트롤러;를 포함하며,
    상기 공통접점은 상기 소스 전극부의 기하학적 중심 또는 전자기학적 임피던스 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
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  3. 제1항에 있어서, 상기 접점은 4개 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 전극부는 테두리를 따라서 배치되는 복수 개의 제2군 접점과 결선되는 제2공통접점과; 상기 제2공통접점과 연결되어 임피던스의 조절이 가능한 제2임피던스 콘트롤러를 더 포함하는 플라즈마 발생장치.
  5. 진공챔버 내에 대향하여 배치되는 한 쌍의 소스 전극부 및 바이어스 전극부와, 상기 소스 전극부 및 상기 바이어스 전극부에 각각 RF전원을 공급하는 RF전원부와 바이어스 RF전원부를 포함하는 플라즈마 발생장치에 있어서,
    상기 소스 전극부는 유도 결합형 플라즈마이며, 상기 바이어스 전극부는 테두리를 따라서 복수 개의 접점이 배치되고 이 접점들은 공통접점에서 결선되어 임피던스 조절이 가능한 임피던스 콘트롤러와 연결되며,
    상기 공통접점은 상기 소스 전극부의 기하학적 중심 또는 전자기학적 임피던스 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 바이어스 RF전원부는 상기 바이어스 전극부의 기하학적 중심에 위치하는 전원접점에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 접점은 상기 소스 전극부의 기하학적 중심에 대해 회전 대칭되게 배치됨을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
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