KR101913736B1 - 조절부가 구비된 플라즈마 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 플라즈마 장치는 플라즈마 가공되는 기판이 수용되는 챔버; 상기 챔버 내의 제1 위치에 제1 플라즈마를 생성하는 제1 안테나; 상기 챔버 내의 제2 위치에 제2 플라즈마를 생성하는 제2 안테나; 상기 제1 안테나에 의해서 발생되는 플라즈마의 밀도와 상기 제2 안테나에 의해서 발생되는 플라즈마의 밀도 중 적어도 하나를 조절하는 조절부;를 포함하고,
제1 안테나에 고주파 전력이 인가되는 동안 제1 안테나의 회전 속도의 변화에 따라 제1 안테나에서 유기되는 가변 회전 전자기장이 제2 안테나에 상호 유도 작용을 일으켜 전자기장을 변화시킬 수 있다.

Description

조절부가 구비된 플라즈마 장치{PLASMA DEVICE}

본 발명은 고주파 전력을 인가받아 기판 등 가공물을 플라즈마 처리하는 플라즈마 장치에 관한 것이다.

반도체 wafer나 LCD 유리기판 등의 가공물의 표면에 미세패턴을 형성하는 표면 처리 기술에 있어서 플라즈마(Plasma)가 이용된다. 플라즈마를 생성하는 플라즈마 소오스는, 반도체 미세 회로 선폭 또는 LCD 크기에 따라 발전해 왔다.

플라즈마 소오스의 대표적인 방법으로는 용량 결합 플라즈마 (capacitive coupling Plasma, CCP)와 안테나 코일에 의해 유도되는 유도 결합 플라즈마 (Inductive coupling Plasma, ICP)가 있다. CCP 방식은 일본의 TEL(Tokyo electron)사와 미국의 LRC( Lam Research )사 등이 주도하며, ICP 방식은 미국의 AMT(Applied Materials)사와 LRC사가 주도한다.

ICP 방식은, 낮은 압력에서 플라즈마를 발생시킬 수 있는 장점과 플라즈마의 밀도가 우수하여 미세 회로 대응성이 좋다. 반면에, 안테나의 구조적인 문제에서 비롯된 플라즈마 처리의 균일성 저하가 단점이다.

CCP 방식은 균일한 플라즈마를 발생하는 장점이 있지만, 전기장이 가공물에 직접 영향을 미쳐 미세 패턴에 손상을 줄 염려가 있다. 또한, ICP 방식에 비하여 플라즈마 밀도가 낮아 미세 패턴 형성에 불리하다. 또한, 대형 유리 기판에서 넓은 면적(7세대,8세대)에 높은 power를 인가함에 따라, 전극에 균일한 power전달이 어려울 뿐만 아니라, 높은 power에 따른 가공물 및 장치 손상이 발생한다.

한국등록특허공보 제0324792호에는 저주파 전력에 의한 변조파를 고주파 전력에 가하는 기술이 개시되고 있으나, 플라즈마 처리의 균일성 확보에 대하여는 언급하지 않고 있다.

한국등록특허공보 제0324792호

본 발명은 부위에 상관없이 기판 전체가 고르게 플라즈마 가공되는 플라즈마 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 플라즈마 장치는 플라즈마 가공되는 기판이 수용되는 챔버; 상기 챔버 내의 제1 위치에 제1 플라즈마를 생성하는 제1 회전 안테나; 상기 챔버 내의 제2 위치에 제2 플라즈마를 생성하는 제2 회전 또는 고정 안테나; 상기 제1 안테나에 의해 발생되는 플라즈마의 밀도와 상기 제2 안테나에 의해 발생되는 플라즈마의 밀도 중 적어도 하나를 조절할 수 있는 조절부;를 안테나 회로에 포함할 수 있다.

본 발명의 플라즈마 장치는 챔버에 마련된 복수의 안테나에서 생성된 각 플라즈마의 밀도를 조절하는 조절부를 안테나 회로에 포함할 수 있다.

조절부에 의해 대표적으로 각 안테나에 인가되는 저항(C: 가변 커패시턴스, L: 가변 인덕턴스)을 조절하여 안테나에서 발생되는 전자기장을 변화시켜 기판 위에 영역별로 다른 밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다.

필요에 따라 영역별로 다른 밀도의 플라즈마가 인가된 기판은 영역에 상관없이 균일하게 플라즈마 처리될 수 있다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 제1 안테나와 제2 안테나를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 제1 안테나의 주변에 고정 상태의 제2 안테나가 외곽 귀퉁이마다 배치된 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 플라즈마 장치를 나타낸 회로도이다.
도 6 및 도 7은 제1 안테나 및 제2 안테나에 고주파 전력이 인가되는 다양한 실시예를 나타낸 측단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 플라즈마 장치는 챔버(190), 제1 안테나(110), 제2 안테나(120), 조절부(130)를 포함할 수 있다.

챔버(190)에는 플라즈마 가공되는 기판(10)이 수용될 수 있다. 챔버(190)에서 이루어지는 기판(10)의 플라즈마 가공은 기판(10)의 표면을 식각하는 식각(etching) 공정, 기판(10)의 표면을 세척하는 세척(cleaning) 공정, 기판(10)의 표면을 증착하는 증착(deposition) 공정 등을 포함할 수 있다.

기판(10)의 식각, 세척, 증착은 기판(10)에 접촉되거나 기판(10)을 타격하는 플라즈마 이온의 양과 속도가 증가할수록 보다 강하게 이루어질 수 있다. 기판(10)을 타격하는 플라즈마의 양 또는 속도가 설정값을 만족하도록, 안테나로 입력되는 고주파 전력의 주파수, 전압, 전류 등이 설정될 수 있다.

챔버(190)에는 기판(10)이 수용되는 수용 공간(80)이 마련될 수 있다. 수용 공간(80)은 플라즈마 공정시 외부로부터 폐쇄될 수 있다.

챔버(190) 내의 수용 공간(80)에는 척 유니트(90)가 마련될 수 있다. 기판(10)은 척 유니트(90) 상에 안착될 수 있다.

척 유니트(90)는 챔버(190) 내에 마련되는 것으로, 챔버(190) 내부의 수용 공간(80)에 수납된 기판(10)을 지지할 수 있다. 척 유니트(90)에 지지된 기판(10)이 플라즈마 처리되도록 척 유니트(90)는 안테나에 대면하게 설치되는 것이 좋다. 일 예로, 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)가 챔버(190)의 상부에 마련될 때, 척 유니트(90)는 챔버(190) 내부의 하부에 마련될 수 있다. 챔버(190)의 수용 공간(80)에 대면한 척 유니트(90)는 정전 척(electrostatic chuck)을 포함할 수 있다. 기판(10)이 지지되는 척 유니트(90)의 지지면은 평평하게 형성될 수 있다.

단일 안테나로 ICP 소스를 구성할 경우, 기판(10)의 센터 부위와 에지 부위가 다르게 플라즈마 처리되는 경향이 있다.

비교 실시예로서, 하나의 안테나가 챔버(190)의 상부에 기하학적으로 고르게 분포 배치될 수 있다. 그러나, 현실적으로 하나의 안테나를 고르게 배치한다 하더라도, 안테나 주변에 생성되는 전자기파의 분포가 균일하지 않으므로, 불균일한 전자기파 방사로 인한 플라즈마의 특성 또는 밀도는 균일하지 않다. 왜냐하면, 고주파 전류가 흐르는 안테나의 전체 저항, 즉 임피던스가 안테나의 위치별로 다르기 때문이다. 또한, 안테나의 구조 변경 등을 통해 플라즈마를 고르게 분포시킨다 하더라도, 척 유니트(90)에 배치된 기판(10)의 온도 및 배치 상태, 챔버(190) 내부의 상태(형상, 크기) 등에 따라 플라즈마의 영향을 다르게 받기 때문에 기판(10)이 고르게 가공되지 못할 수 있다.

부위에 상관없이 기판(10) 전체가 균일하게 플라즈마 처리되도록, 본 발명의 플라즈마 장치는 복수의 안테나를 포함할 수 있다.

일 예로, 본 발명의 플라즈마 장치는 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120)를 포함할 수 있다. 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120)는 챔버(190)의 외부 또는 내부에 마련될 수 있다. 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120)는 전자기장을 변화시킬 수 있도록 적어도 한 개 이상 회전할 수 있다.

제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)는 챔버(190)의 일측, 예를 들어 챔버(190)의 상부에 마련될 수 있다. 챔버(190)의 수용 공간(80)에 연결된 펌프(PUMP)에 의해 챔버(190) 내부는 진공 상태가 될 수 있다.

제1 안테나(110)는 고주파 전력이 인가되면 챔버(190) 내의 제1 위치 p1에 제1 플라즈마를 생성할 수 있다.

제2 안테나(120)는 고주파 전력이 인가되면 챔버(190) 내의 제2 위치 p2에 제2 플라즈마를 생성할 수 있다.

부위에 상관없이 단일 기판(10)의 전체 부위가 균일하게 플라즈마 처리되거나, 챔버(190)에 수용된 복수의 기판(10)이 배치 위치에 상관없이 균일하게 플라즈마 처리되도록, 제1 플라즈마의 밀도와 제2 플라즈마의 밀도는 서로 다르게 조절되는 것이 좋다.

일 예로, 제1 안테나(110)는 기판(10)의 센터를 포함하는 제1 위치 p1에 대면하게 배치될 수 있다. 제1 안테나(110)는 기판(10)의 센터에 제1 플라즈마를 형성할 수 있다.

제2 안테나(120)는 기판(10)의 에지를 포함하는 제2 위치 p2에 대면하게 배치될 수 있다. 제2 안테나(120)는 기판(10)의 에지에 제2 플라즈마를 형성할 수 있다.

기판(10)에 대면되는 위치에 단일 안테나만 배치되는 경우, 기판(10)의 에지는 기판(10)의 센터와 다르게 플라즈마 처리될 수 있다. 기판(10)의 부위별로 플라즈마 처리 상태가 다른 것은 ICP 소스, 안테나의 구조적 문제, 챔버(190) 내의 구조물의 기하학적 공간 구조, 가스의 유체 흐름 분포 및 기판의 온도 분포 등에 기인한 것일 수 있다.

일 예로, 기판(10)의 센터에 생성된 제1 플라즈마의 밀도와 기판(10)의 에지에 생성된 제2 플라즈마의 밀도가 동일하더라도, 기판(10)의 센터와 에지는 다르게 플라즈마 처리될 수 있다. 왜냐하면, 일 예로, 기판(10)의 에지에 대면되는 챔버(190)의 내측벽, 챔버(190) 내에 마련된 척 유니트(90), 챔버(190)의 측면 또는 밑면에 형성된 배기구 등에 기인한 공간 구조적 또는 기하학적 문제가 발생되기 때문이다. 이러한 공간 구조적 문제로 인해 실제 기판(10)을 타격하는 플라즈마 이온량 또는 타격 속도가 달라질 수 있기 때문이다. 따라서, 각 챔버(190)에 형성된 수용 공간(80)의 크기, 수용 공간(80)의 형상 등에 따라 제1 플라즈마의 밀도와 제2 플라즈마의 밀도가 각각 적응적으로 조절될 필요가 있다. 이때, 단일 안테나만으로는 제1 플라즈마의 밀도와 제2 플라즈마의 밀도가 각각 독립적으로 조절되기 어렵다.

본 발명에 따르면, 제1 플라즈마를 생성하는 제1 안테나(110)와 제2 플라즈마를 생성하는 제2 안테나(120)가 구분되어 마련되므로, 제1 플라즈마의 밀도와 제2 플라즈마의 밀도를 각각 조절할 수 있는 기반이 제공될 수 있다.

조절부(130)는 제1 위치 p1에 생성된 제1 플라즈마의 밀도와 제2 위치 p2에 생성된 제2 플라즈마의 밀도 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.

일 예로, 조절부(130)는 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)를 독립 제어할 수 있다. 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)의 독립 제어는 각 안테나에 인가되는 고주파 전력의 상태, 접지 상태, 각 안테나의 회전 각속도, 각 안테나의 회전 방향, 각 안테나와 기판(10) 간의 거리에 해당하는 각 안테나의 Z축 높이, 각 안테나의 회전 궤적의 형상, 각 안테나의 회전 궤적의 Z축 위치, 각 안테나의 회전 궤적의 반경 방향 위치 중 적어도 하나가 다르게 제어되는 상태로 정의될 수 있다.

본 발명의 플라즈마 장치는 고주파 전원부(150), 접지부(160)를 포함할 수 있다.

고주파 전원부(150)는 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)에 고주파 전력을 인가할 수 있다. 고주파 전원부(150)는 고주파 전력을 생성하는 RF 제너레이터를 포함할 수 있다.

접지부(160)에는 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)가 접지될 수 있다.

제1 안테나(110)는 고주파 전원부(150) 및 접지부(160)에 전기적으로 연결되면서 회전 운동할 수 있다. 제1 안테나(110)는 평면상으로 챔버(190)의 가운데에 배치될 수 있다.

제2 안테나(120)는 평면상으로 제1 안테나(110)의 외곽에 배치될 수 있다.

조절부(130)는 제1 안테나(110)의 회전 속도, 고주파 전원부(150)와 접지부(160)의 사이에 마련되는 가변 커패시터(170)의 커패시턴스 등을 조절할 수 있다. 조절부(130)는 기판(10)의 센터에 형성되는 제1 플라즈마를 기판(10)의 에지에 형성되는 제2 플라즈마와 다르게 형성할 수 있다.

일 예로, 제1 안테나(110)는 챔버(190)에 대하여 회전하게 형성될 수 있다. 제1 안테나(110)는 회전축(111)을 회전 중심으로 회전 운동할 수 있다.

제1 안테나(110)는 회전축(111)을 중심으로 회전하면서, 회전 방향 또는 각운동 방향을 따라 균일한 밀도의 플라즈마를 생성할 수 있다. 반면, 기판(10)의 반지름 방향으로 플라즈마 가공의 균일성이 보장되기 어렵다.

기판(10)의 반지름 방향을 따라 기판(10)이 균일하게 플라즈마 처리되도록 제2 안테나(120)가 이용될 수 있다.

제2 안테나(120)는 챔버(190)에 대해 이동되는 상태 또는 고정된 상태로 제1 안테나(110)의 주변에 배치될 수 있다. 제1 안테나(110)의 회전 궤적이 가상의 원주를 형성할 때, 제2 안테나(120)는 가상의 원주의 바깥쪽을 따라 원호 형상으로 형성될 수 있다.

제2 안테나(120)는 기판(10)의 센터로부터 에지를 향해 갈수록 변하는 제1 플라즈마의 밀도를 보강하는 제2 플라즈마를 생성할 수 있다. 이때, 기판(10)이 균일하게 플라즈마 가공되도록 제1 플라즈마의 밀도와 제2 플라즈마의 밀도는 다르게 제어될 필요가 있다.

일 예로, 조절부(130)는 제1 안테나(110)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 본 발명의 플라즈마 장치는 제1 안테나(110)를 회전시키는 모터 등의 회전 수단(113)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1 안테나(110)는 회전축(111)에 일단이 연결되고 접지부(160)에 타단이 연결될 수 있다. 고주파 전원부(150)의 고주파 전력은 회전축(111)을 거쳐 제1 안테나(110)로 입력될 수 있다.

회전 수단(113)은 제1 안테나(110)에 연결된 회전축(111)을 회전시켜 제1 안테나(110)를 회전시킬 수 있다. 이때, 조절부(130)는 회전 수단(113)을 제어해서 제1 안테나(110)의 회전 속도를 조절할 수 있다.

제1 안테나(110)의 회전 속도에 따라 제1 플라즈마의 밀도 또는 제2 플라즈마의 밀도가 조절될 수 있다. 제1 안테나(110)의 회전 속도에 따라 각 플라즈마의 밀도가 조절되는 것은 고주파 전력이 제1 안테나(110)에 흐르는 동안 제1 안테나(110)의 회전 속도의 변화에 따라, 제1 안테나(110)에서 유기되는 가변 회전 전자기장이 제2 안테나(120)에 상호 유도 작용을 일으켜 전자기장을 변화시키는 것에 기인한 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 기판 또는 척 유니트의 제1 영역에 대면되는 제1 안테나(110)와 기판 또는 척 유니트의 제2 영역에 대면되는 제2 안테나(120) 등이 마련될 수 있다.

이때, 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120) 중 적어도 하나는 회전할 수 있으며, 회전 속도의 변화에 따라 제2 안테나(120)의 전자기장의 크기와 방향이 변화될 수 있다.

특정 안테나가 회전하면, 고정된 다른 안테나의 전자기장의 크기와 방향이 조절될 수 있다. 다른 안테나에 대한 특정 안테나의 상호 유도 작용은 두 안테나의 상대 회전 속도에 따라 조절될 수 있다.

챔버 내에 플라즈마가 생성되는 관점에서 살펴보면, 회전 중인 안테나의 전자기장 크기와 방향을 조절하기 위하여 제1 안테나(110) 또는 제2 안테나(120)의 회전 속도가 조절될 수 있다.

어느 한 안테나의 회전 속도 변화에 따라 그 주변에 고정된 다른 안테나의 전 영역에 대해서 상호 유도 작용 간섭이 다이나믹하게 발생될 수 있다.

다이나믹 상호 유도 작용에 따른 전자기파의 영향으로, 기판 상에 형성된 플라즈마 입자의 반응 에너지가 효과적으로 최적화될 수 있다. 그 결과, 기판에 대한 식각이나 증착이 좀더 용이하게 수행될 수 있다.

고정 안테나에 대한 회전 안테나의 회전 속도 차이로 인하여 전자기장의 크기와 방향을 조절할 뿐만 아니라, 고정 안테나 또는 회전 안테나에 인가되는 고주파 전원을 가변 커패시터를 사용하여 조절하면, 주변에 배치된 다른 안테나의 전 영역에 대해서 상호 유도 작용 간섭이 다이나믹하게 조절될 수 있다.

제1 안테나(110)의 회전 속도가 조절부(130)에 의해 제어될 경우, 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)에는 동일한 고주파 전력이 위상차를 가지고 인가되어도 무방하다. 제1 플라즈마의 밀도와 제2 플라즈마의 밀도가 확실하게 독립적으로 제어되도록, 서로 다른 고주파 전력이 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120)에 인가될 수도 있다.

도 2는 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

제2 안테나(120)는 제1 안테나(110)의 회전 궤적의 바깥쪽에 구부러진 'U'자 형상 또는 일측이 개구된 폐곡선 형상으로 설치될 수 있다.

일 예로, 전도성의 코일을 이용해서 고주파 전원부(150) 및 접지부(160)를 시작점 및 종점으로 하여 일측에 개구부(129)를 갖는 폐곡선 형상을 만들 수 있다. 일측에 개구부(129)를 갖는 폐곡선 형상이 만들어지면, 특정 위치에서 두 가닥의 코일로 이루어진 제2 안테나(120)가 되고, 제2 안테나(120)의 특정 위치에 인가되는 전압의 평활화가 달성될 수 있다.

만약, 제1 안테나(110)에 제1 주파수의 제1 고주파 전력이 인가되고, 제2 안테나(120)에 제2 주파수의 제2 고주파 전력이 인가되면, 이중 주파수에 의해 기판(10)의 가공 균일성이 개선될 수 있다.

도 3은 제1 안테나(110)의 주변에 고정 상태의 제2 안테나(120)가 외곽 귀퉁이마다 배치된 실시예를 나타낸 평면도이다.

예를 들어 챔버(190)의 단면이 사각형이라고 가정하면, 제1 안테나(110)는 회전하는 구조이므로 본질적으로 사각형 꼭지부(51)에 플라즈마의 취약 부분이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 회전하는 제1 안테나(110)의 외곽 꼭지부(51)에 제2 안테나(120)가 고정 상태 또는 회전 상태로 배치될 수 있다.

즉, 회전하는 제1 안테나(110)의 회전 궤적이 가상의 원주를 형성할 때, 가상의 원주를 포함하는 가상의 사각 윈도우(50)가 정의될 수 있다. 사각 윈도우(50)는 챔버(190)의 단면 형상과 일치되거나 닮은꼴일 수 있다.

제1 안테나(110)는 사각 윈도우(50)의 네 꼭지부(51)에 각각 배치되는 제1 보조 안테나(121), 제2 보조 안테나(122), 제3 보조 안테나(123), 제4 보조 안테나(124)를 포함할 수 있다.

사각 윈도우(50)의 네 꼭지부(51)에 제1 보조 안테나(121), 제2 보조 안테나(122), 제3 보조 안테나(123), 제4 보조 안테나(124)를 배치하면, 기판(10)의 에지에 형성되는 제2 플라즈마의 밀도가 효과적으로 조절될 수 있다.

도시된 실시예는 제1 보조 안테나(121) 내지 제4 보조 안테나(124)가 고정 상태로 배치되는 예이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제1 보조 안테나(121) 내지 제4 보조 안테나(124)가 제1 안테나(110)와 동일한 속도로 회전하거나 다른 속도로 회전하는 실시예가 얼마든지 가능하다.

회전하는 제1 안테나(110)에는 제1 주파수의 고주파 전력이 인가되고, 제1 보조 안테나(121) 내지 제4 보조 안테나(124)에는 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 고주파 전력이 인가될 수 있다.

예를 들면, 회전하는 제1 안테나(110)는 제1 주파수의 고주파 전력을 생성하는 제1 전원부(151)에 연결될 수 있다.

제1 보조 안테나(121) 내지 제4 보조 안테나(124)의 일단부는 제2 주파수의 고주파 전력을 생성하는 제2 전원부(152)에 연결될 수 있다. 제1 보조 안테나(121) 내지 제4 보조 안테나(124)의 타단부는 접지부(160)에 연결될 수 있다.

제1 보조 안테나(121) 내지 제4 보조 안테나(124)는 회전하는 제1 안테나(110)의 중심축 또는 회전축(111)을 기준으로 축 대칭으로 배치될 수 있다. 축 대칭 형상의 배치는 배치 위치가 다르더라도 동일한 형상의 제2 안테나(120)로 대응할 수 있는 장점이 있다.

제1 보조 안테나(121) 내지 제4 보조 안테나(124) 일단부에서 타단부에 이르기까지 지그재그로 구부려서 단위 면적당 코일이 지나가는 횟수를 증가시킬 수 있고 이에 따르면, 특정 위치에서 제2 안테나(120)에 인가되는 평균 전압을 일정하게 만드는 효과가 있다. 각 보조 안테나 사이에서 회전하는 제1 안테나(110)의 회전 속도에 의해 제1 플라즈마의 밀도와 제2 플라즈마의 밀도가 조절될 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 플라즈마 장치를 나타낸 회로도이다.

제1 플라즈마의 밀도 또는 제2 플라즈마의 밀도는 가변 커패시터(170) 또는 가변 코일에 의해 조절될 수 있다.

제1 안테나(110)에 연결되는 고주파 전원부(150) 및 접지부(160) 사이에 제1 가변 커패시터(171)가 마련될 수 있다. 제2 안테나(120)에 연결되는 고주파 전원부(150) 및 접지부(160) 사이에 제2 가변 커패시터(172)가 마련될 수 있다.

조절부(130)는 제1 가변 커패시터(171)의 커패시턴스 또는 제2 가변 커패시터(172)의 커패시턴스를 조절함으로써, 기판(10)의 센터에 형성되는 제1 플라즈마의 밀도와 기판(10)의 에지에 형성되는 제2 플라즈마의 밀도를 다르게 형성할 수 있다.

일 예로, 고주파 전원부(150)에서 출력된 고주파 전력을 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120)로 분배하는 분배 수단(140)이 마련될 수 있다.

분배 수단(140)은 도 4와 같이 제1 안테나(110)와 고주파 전원부(150) 사이에 마련될 수 있다. 또는 분배 수단(140)은 도 5와 같이 제1 안테나(110)와 접지부(160) 사이에 마련될 수 있다.

제1 안테나(110)와 분배 수단(140)의 사이 또는 제2 안테나(120)와 분배 수단(140)의 사이 중 적어도 하나에는 가변 커패시터(170)가 설치될 수 있다. 이때, 조절부(130)는 가변 커패시터(170)를 제어할 수 있다.

가변 커패시터(170)의 제어에 의해 제1 안테나(110)로 인가되는 제1 고주파 전력과 제2 안테나(120)로 인가되는 제2 고주파 전력 중 적어도 하나가 조절될 수 있다.

도 6 및 도 7은 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)에 고주파 전력이 인가되는 다양한 실시예를 나타낸 측단면도이다.

도 6과 같이 제1 전원부(151)와 제2 전원부(152)가 각각 마련될 수 있다.

제1 전원부(151)는 제1 안테나(110)에 제1 플라즈마를 생성하는 제1 고주파 전력을 인가할 수 있다.

제2 전원부(152)는 제2 안테나(120)에 제2 플라즈마를 생성하는 제2 고주파 전력을 이가할 수 있다.

조절부(130)는 제1 전원부(151)와 제2 전원부(152) 중 하나를 제어할 수 있다. 조절부(130)의 제어에 의해 제1 고주파 전력의 주파수, 전압, 전류 등이 조절될 수 있다. 조절부(130)의 제어에 의해 제2 고주파 전력의 주파수, 전압, 전류 등이 조절될 수 있다. 따라서, 제1 고주파 전력에 의해 생성된 제1 플라즈마의 밀도 또는 제2 고주파 전력에 의해 생성된 제2 플라즈마의 밀도가 독립적으로 조절될 수 있다.

도 7은 매처(MATCHER)(181, 182)가 포함된 상태일 수 있다. 매처는 전체 임피던스 저항을 일정하게 자동 조정할 수 있다. 매처는 고주파 전원부(150)로부터 출력된 고주파 전력이 각 안테나에 최적으로 인가되도록 한다.

매처는 고주파 전원부(150)로부터 출력된 고주파 전력을 제1 안테나(110)로 인가하는 제1 매처(181), 고주파 전원부(150)로부터 출력된 고주파 전력을 제2 안테나(120)로 인가하는 제2 매처(182)를 포함할 수 있다.

조절부(130)는 제1 매처(181)와 제2 매처(182) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 매처의 제어에 의해 각 안테나를 포함한 전체 임피던스가 조절되면, 제1 매처(181)로부터 출력되는 제1 고주파 전력 또는 제2 매처(182)로부터 출력되는 제2 고주파 전력이 최적화되어 각 안테나에 전달된다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10...기판 80...수용 공간
90...척 유니트 110...제1 안테나
111...회전축 113...회전 수단
120...제2 안테나 121...제1 보조 안테나
122...제2 보조 안테나 123...제3 보조 안테나
124...제4 보조 안테나 129...개구부
130...조절부 140...분배 수단
150...고주파 전원부 151...제1 전원부
152...제2 전원부 160...접지부
170...가변 커패시터 171...제1 가변 커패시터
172...제2 가변 커패시터 181...제1 매처
182...제2 매처 190...챔버

Claims (10)

1. 플라즈마 가공되는 기판이 수용되는 챔버;
   상기 챔버 내의 제1 위치에 제1 플라즈마를 생성하는 제1 안테나;
   상기 챔버 내의 제2 위치에 제2 플라즈마를 생성하는 제2 안테나;
   상기 제1 플라즈마의 밀도와 상기 제2 플라즈마의 밀도 중 적어도 하나를 조절하는 조절부;를 포함하고,
   상기 제1 안테나는 상기 제2 안테나에 대해 일방향으로만 회전되며,
   상기 제2 안테나는 고주파 전력이 흐르는 상기 제1 안테나의 회전 속도 변화에 따라 상호 유도 작용이 발생되어 전자기장을 변화시키고,
   상기 조절부는 상기 제1 안테나의 회전 각속도를 조절해서 상기 제1 플라즈마의 밀도와 상기 제2 플라즈마의 밀도를 서로 다르게 조절하는 플라즈마 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나는 상기 기판의 센터를 포함하는 상기 제1 위치에 대면되고 상기 제1 플라즈마를 상기 기판의 센터에 형성하고,
   상기 제2 안테나는 상기 기판의 에지를 포함하는 상기 제2 위치에 대면되고 상기 제2 플라즈마를 상기 기판의 에지에 형성하는 플라즈마 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원부;
   상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 접지되는 접지부;를 포함하고,
   상기 제1 안테나는 상기 고주파 전원부 및 상기 접지부에 전기적으로 연결되면서 회전하며,
   상기 제1 안테나는 평면상으로 상기 챔버의 가운데에 배치되고,
   상기 제2 안테나는 평면상으로 상기 제1 안테나의 외곽에 배치되며,
   상기 조절부는 상기 고주파 전원부와 접지부의 사이에 마련되는 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절하고,
   상기 조절부는 상기 기판의 센터에 형성되는 상기 제1 플라즈마를 상기 기판의 에지에 형성되는 상기 제2 플라즈마와 다르게 형성하는 플라즈마 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에는 동일한 고주파 전력이 인가되는 플라즈마 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나는 상기 챔버에 대하여 회전하고,
   상기 제1 안테나의 회전 궤적이 가상의 원주를 형성할 때,
   상기 제2 안테나는 상기 가상의 원주의 바깥쪽을 따라 원호 형상으로 형성되고, 고정된 상태로 상기 제1 안테나의 주변에 배치되며,
   상기 제2 안테나는 상기 제1 안테나의 회전 궤적의 바깥쪽에 구부러진 U자 형상 또는 일측이 개구된 폐곡선 형상으로 설치되는 플라즈마 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나는 상기 챔버에 대하여 회전되고,
   상기 제1 안테나의 회전 궤적이 가상의 원주를 형성할 때,
   상기 가상의 원주를 포함하는 가상의 사각 윈도우가 정의되며,
   상기 제2 안테나는 상기 사각 윈도우의 네 꼭지부에 각각 배치되는 제1 보조 안테나, 제2 보조 안테나, 제3 보조 안테나, 제4 보조 안테나를 포함하는 플라즈마 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원부;
   상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 접지되는 접지부;를 포함하고,
   상기 제1 안테나에 연결되는 상기 고주파 전원부 및 상기 접지부 사이에 제1 가변 커패시터가 마련되거나, 상기 제2 안테나에 연결되는 상기 고주파 전원부 및 상기 접지부 사이에 제2 가변 커패시터가 마련되며,
   상기 조절부는 상기 제1 가변 커패시터의 커패시턴스 또는 상기 제2 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절함으로써, 상기 기판의 센터에 형성되는 상기 제1 플라즈마와 상기 기판의 에지에 형성되는 상기 제2 플라즈마를 다르게 형성하는 플라즈마 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원부;
   상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 접지되는 접지부;를 포함하고,
   상기 고주파 전력을 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나로 분배하는 분배 수단이 마련되며,
   상기 분배 수단은 상기 제1 안테나와 상기 고주파 전원부 사이에 마련되거나, 상기 제1 안테나와 상기 접지부 사이에 마련되며,
   상기 제1 안테나와 상기 분배 수단의 사이 또는 상기 제2 안테나와 상기 분배 수단의 사이 중 적어도 하나에는 가변 커패시터가 설치되고,
   상기 조절부는 상기 가변 커패시터를 제어하며,
   상기 가변 커패시터의 제어에 의해 상기 제1 안테나로 인가되는 제1 고주파 전력과 상기 제2 안테나로 인가되는 제2 고주파 전력 중 적어도 하나가 조절되는 플라즈마 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나에 상기 제1 플라즈마를 생성하는 제1 고주파 전력을 인가하는 제1 전원부, 상기 제2 안테나에 상기 제2 플라즈마를 생성하는 제2 고주파 전력을 인가하는 제2 전원부가 마련되고,
   상기 조절부는 상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부 중 적어도 하나를 제어하고,
   상기 조절부에 의해 상기 제1 전원부로부터 출력되는 상기 제1 고주파 전력 또는 상기 제2 전원부로부터 출력되는 상기 제2 고주파 전력이 조절되는 플라즈마 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원부;
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 접지되는 접지부;
    상기 고주파 전력을 상기 제1 안테나로 인가하는 제1 매처;
    상기 고주파 전력을 상기 제2 안테나로 인가하는 제2 매처;를 포함하고,
    상기 조절부는 상기 제1 매처와 상기 제2 매처 중 적어도 하나를 제어하고,
    상기 조절부에 의해 상기 제1 매처로부터 출력되는 제1 고주파 전력 또는 상기 제2 매처로부터 출력되는 제2 고주파 전력이 조절되는 플라즈마 장치.

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