KR102045059B1 - 고밀도 선형 유도 결합형 플라즈마 소스 - Google Patents

고밀도 선형 유도 결합형 플라즈마 소스 Download PDF

Info

Publication number
KR102045059B1
KR102045059B1 KR1020180024264A KR20180024264A KR102045059B1 KR 102045059 B1 KR102045059 B1 KR 102045059B1 KR 1020180024264 A KR1020180024264 A KR 1020180024264A KR 20180024264 A KR20180024264 A KR 20180024264A KR 102045059 B1 KR102045059 B1 KR 102045059B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
chamber
processing chamber
plasma processing
power
Prior art date
Application number
KR1020180024264A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190104080A (ko
Inventor
김용환
Original Assignee
주식회사 인포비온
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 주식회사 인포비온 filed Critical 주식회사 인포비온
Priority to KR1020180024264A priority Critical patent/KR102045059B1/ko
Priority to KR1020190088313A priority patent/KR102340365B1/ko
Publication of KR20190104080A publication Critical patent/KR20190104080A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102045059B1 publication Critical patent/KR102045059B1/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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • 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
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF 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
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • 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
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32467—Material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 플라즈마 소스에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스는 전자빔 및 이온빔 중 어느 하나를 외부로 제공하는 플라즈마 챔버; 및 상기 플라즈마 챔버와 연통되어, 상기 플라즈마 챔버 내부로 다수 개의 전자들을 공급하는 하나 또는 둘 이상의 전자 발생기;를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스는 전자 발생기를 이용하여 플라즈마 챔버 내에 형성된 플라즈마에 다수 개의 전자들을 공급함으로써, 플라즈마의 밀도를 높일 수 있게 된다.

Description

고밀도 선형 유도 결합형 플라즈마 소스{High Density Linear ICP Source}
본 발명은 고밀도 플라즈마 소스에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 플라즈마 챔버와 연결되어 상기 플라즈마 챔버 내로 전자들을 공급하는 다수의 플라즈마를 이용한 전자 공급 장치를 구비하고 안테나의 구조를 이용하여 전자공급기의 플라즈마를 균등하게 만들어 균일한 양의 전자를 공급함으로써, 대면적에 고밀도 플라즈마를 발생시킬 수 있는 고밀도 플라즈마 소스에 관한 것이다.
결과적으로 이러한 대면적에 걸친 균일한 고밀도 플라즈마 소스의 플라즈마 처리실로부터 이온빔 또는 전자빔을 균일하게 high current로 뽑아낼 수 있는 소스를 제공하고자 하는 것이다.
플라즈마(Plasma)란 전기적인 방전으로 인해 생기는 전하를 띈 양이온 및 전자들의 집단으로, 짝짓지 않은 전자를 갖는 원자단인 라디칼을 포함한다. 플라즈마 내부에는 활발하게 움직이는 전자, 이온 및 라디칼(radical)이 존재하므로 다른 물질을 여기 또는 전리시키는 화학적 반응을 일으킬 수 있다. 또한, 플라즈마 외부에 전계를 걸어줌으로써, 전자 및 이온의 운동 속도를 조절하여 다른 물질과 충돌을 유발하는 물리적 반응을 일으킬 수 있다. 상기 플라즈마에 의한 화학적 반응 및 물리적 반응은 물질을 증착하는 공정에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 물질을 식각하는 공정에도 적용할 수도 있다.
일반적으로 플라즈마를 이용한 처리장치로는 박막 증착을 위한 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vaper Deposition) 장치, 증착된 박막을 식각하여 패터닝하는 식각장치, 스퍼터(Sputter), 애싱(Ashing) 장치, 이온빔 소스, 전자빔 소스 등이 있다.
또한, 이러한 플라즈마 발생장치는 RF 전력의 인가방식에 따라 용량결합형(Capacitively Coupled Plasma; 이하 CCP)와, 유도결합형(Inductively Coupled Plasma; 이하, ICP) 장치로 구분된다.
상기 용량결합형은 서로 대향되는 평행형판 전극에 RF 전렬을 인가하여 전극 사이에 수직으로 형성되는 RF 전력을 인가하여 전극 사이에 수직으로 형성되는 RF 전기장을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 방식인 반면, 상기 유도결합형은 진공으로 유지 가능한 플라즈마 처리를 실시하기 위하여 플라즈마 챔버의 외부에 고주파 안테나가 설치되고, 상기 고주파 안테나와 플라즈마 처리실 사이의 벽(window)은 유전체로 구성된다. 상기 고주파 안테나는 고주파 전력이 공급되어 플라즈마 챔버 내부에 유도전기장이 형성되고, 상기 유도전기장에 의해 상기 플라즈마 챔버에 도입된 처리 가스가 플라즈마화 되어 기판의 플라즈마 처리가 실시되는 방식이다. 상기 유도결합형은 상기 고주파 안테나의 모양과 외부자기장에 따라 ICP(Inductively Coupled Plasma), TCP(Transformer Coupled Plasma), 헬리칼 플라즈마(Helical Plasma), 헬리콘 플라즈마(Helicon Plasma), ECR 등으로 구분된다.
그런데, LCD나 PDP와 같은 플라즈마 처리를 통해 생산되는 제품들이 점점 대형화가 되어가면서, 피처리 기판인 유리 기판의 사이즈도 점점 커지게 되고, 이를 플라즈마 처리하기 위한 장치들 또한 대형화가 불가피한 추세이다.
한편, 플라즈마는 낮은 진공압인 고진공 상태에서는 낮은 전압으로도 쉽게 방전이 일어나지만, 진공압이 높아지게 되면 더 큰 전압을 인가하여야 방전이 일어나기 때문에, 높은 진공압에서는 플라즈마가 형성되기가 어렵다. 따라서, 플라즈마 챔버는 낮은 진공압으로 유지하여 플라즈마를 형성하고, 파워 소스의 주변은 대기압 상태로 유지시켜 플라즈마가 형성되지 않도록 하는 것이 이상적이다. 그러나, 전술한 바와 같이 플라즈마 처리장치가 대형화될수록 외부의 대기압과 플라즈마 챔버 내외의 큰 압력 차이를 견디기 위해서 상기 고주파 안테나와 플라즈마 챔버 사이의 윈도우(window)는 그 두께는 두꺼워질 수 밖에 없다.
하지만, 상기와 같이 윈도우의 폭을 두껍게 할 경우 고주파 안테나와 플라즈마 영역과의 거리가 멀어지기 때문에 에너지 효율이 저하되어 플라즈마 밀도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 유전체로 이루어지는 윈도우의 두께가 두꺼워질수록, 플라즈마 처리 장치의 제조 비용이 높아지는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 한국공개특허 제10-2010-0053255호의 "이단 진공 챔버를 가지는 유도결합 플라즈마 장치"는 도 1의 유도결합 플라즈마 장치에 도시된 바와 같이, 챔버(530)를 고주파 안테나가 배치되는 안테나실(510)과 플라즈마 처리가 실시되는 기판처리실(520)로 나누고, 배기부(550)를 이용하여 상기 안테나실(510)과 기판처리실(520)을 모두 진공상태를 가지도록 하고 있다.
그러나, 상기 안테나실(510)과 기판처리실(520)이 하나의 배기부(550)를 이용하여 모두 진공상태로 유지되는 경우, 상기 안테나실(510)과 기판처리실(520)은 플라즈마가 쉽게 일어날 수 있는 동일한 진공압을 갖게 되어 상기 안테나실(510)에 오히려 플라즈마 영역이 형성되는 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 최근 반도체 기판의 직경이 8 인치를 초과하는 대구경 웨이퍼 사용이 증가함에 따라, 플라즈마 처리장치 내에서 플라즈마 밀도를 균일하게 형성하는 것에 대한 요구도 커지고 있다. 즉, 상기 플라즈마 처리 장치 내로 반응가스가 유입되는 부분과 다른 부분에서 상기 반응가스의 밀도가 불균일하여, 상기 기판의 플라즈마 표면처리 결과가 불균일하게 나타난다. 이러한 표면처리 결과의 불균일은 상기 기판의 크기가 커질수록, 상기 프로세스 챔버의 크기가 커질수록 더욱 심화된다.
특히, TFT-LCD를 비롯한 PDP, FED와 같은 여러 가지 형태의 평판 디스플레이 장치의 경우 반도체 웨이퍼에 비하여 대면적의 기판이 사용되고 있을 뿐만 아니라, 평판 디스플레이 장치용 기판은 원형에 한정되지 않고, 사각형 및 다각형 형태를 가진다. 따라서, 점차 기판의 대형화와 다양한 형태의 기판에 유연하게 대응하기 위해서는 기판의 중앙 부분뿐만 아니라 에지(edge) 부분까지 플라즈마의 밀도를 균일하게 발생시키는 것이 중요하다.
또한, 기존의 플라즈마 처리 장치는 기판의 표면처리를 위해 프로세스 챔버 내로 유입되는 반응가스의 상당량이 플라즈마로 변화되지 못하므로, 반응가스의 소비량이 크고, 신속하게 반응가스와 플라즈마의 공급이 어렵다. 그리고, 이로 인해 상기 기판에 대한 표면처리 속도가 저하되는 문제점이 있었다.
한국특허공개공보 제10-2010-0053255호
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고밀도 플라즈마 소스에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 플라즈마 챔버와 연결되어 상기 플라즈마 챔버 내로 전자들을 공급하는 다수의 플라즈마를 이용한 전자 공급 장치를 구비하고 안테나의 구조를 이용하여 전자공급기의 플라즈마를 균등하게 만들어 균일한 양의 전자를 공급함으로써, 대면적에 고밀도 플라즈마를 발생시킬 수 있는 고밀도 플라즈마 소스를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 대면적에 걸쳐 플라즈마를 균일하게 생성시킬 수 있도록 하는 유도 결합형 플라즈마용 안테나 구조를 제공하는 것이다.
결과적으로 대면적에 걸친 균일한 고밀도 플라즈마 소스의 플라즈마 처리실로부터 이온빔과 전자빔을 균일하게 뽑아낼 수 있는 소스를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 고밀도 플라즈마 소스는, 전자빔 및 이온빔 중 어느 하나를 외부로 제공하는 플라즈마 챔버; 및 상기 플라즈마 챔버와 연통되어, 상기 플라즈마 챔버 내부로 다수 개의 전자들을 공급하는 하나 또는 둘 이상의 전자 발생기;를 구비하고,
상기 전자 발생기는 텅스텐 필라멘트(W filament), ICP형 안테나, CCP형 전극판, 할로우캐소드(Hollow cathode) 중 어느 하나를 이용하여 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마를 통해 상기 플라즈마 챔버 내부로 다수 개의 전자들을 공급하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 고밀도 플라즈마 소스는 상기 전자 발생기 내부로 제1 공정가스를 공급하는 제1 가스공급부;를 더 구비하는 것이 바람직하다.
삭제
전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는 제1 면에 외부로 전자빔 또는 이온빔을 방출하는 그리드부를 포함하며, 제1 진공압을 유지하는 플라즈마 처리실; 제2 진공압을 유지하며, 파워 소스(power source)가 배치되어 상기 플라즈마 처리실로 파워를 제공하는 파워공급실; 및 상기 플라즈마 처리실과 파워공급실의 사이에 배치되는 윈도우(Window);를 구비하고, 상기 플라즈마 처리실의 제2 진공압은 대기압보다 작고, 제1 진공압보다 크며, 상기 전자 발생기는 상기 윈도우가 배치되지 않은 상기 플라즈마 처리실의 제2 면에 형성된 관통홀을 통해 상기 플라즈마 처리실과 연통되는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는 원통형(Cylindrical type)으로 형성되며, 상기 파워공급실은 원통형의 플라즈마 처리실을 둘러싸도록 배치되는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 전자발생기 내의 플라즈마로부터 추출된 전자는 상기 관통홀을 통해 상기 플라즈마 처리실에 공급됨으로써 플라즈마 처리실의 플라즈마 밀도를 높이는데 기여하게 되고, 이로부터 플라즈마 처리실은 파워 공급실의 RF 파워이외에도 전자 발생기로부터 전자를 공급받아 고밀도 플라즈마를 만드는 주요 인자를 제공받게 된다. 이와 같이, 전자 발생기와 플라즈마 처리실 사이의 상기 관통홀에 있어서, 상기 플라즈마 처리실과 연결된 부분의 상기 관통홀의 제2 직경이 상기 전자발생기와 연결된 관통홀 부분의 제1 직경보다 더 큰 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 플라즈마 처리실의 제2 면은 적어도 상기 전자 발생기로부터 공급되는 다수 개의 전자들에 노출되는 영역이 세라믹 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 고밀도 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 처리실로 전원을 공급하는 제1 전원공급장치; 및 상기 하나 또는 둘 이상의 전자발생기로 전원을 공급하는 하나 또는 둘 이상의 제2 전원공급장치;를 더 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 전자발생기는 둘 이상으로 이루어지는 경우, 한 쌍의 전자 발생기를 제1 그룹으로 하여, 하나 또는 둘 이상의 제1 그룹으로 이루어지며, 상기 제2 전원공급장치는 하나당 상기 제1 그룹 또는 짝수 개의 제1 그룹과 연결되어, 동일한 제2 전원을 공급하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 제1 그룹은 상기 전자발생기가 ICP형 안테나를 이용하여 플라즈마를 생성하는 경우, 상기 한 쌍의 전자발생기에 ICP형 안테나를 하나로 연결하는 제1 안테나를 구비하고, 상기 제1 안테나는 각각의 전자발생기에 배치되는 ICP형 안테나의 권선수 및 길이가 동일하도록 연결하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 한쌍의 전자 발생기가 이루는 제1 그룹은 상기 제1 안테나와 좌우대칭으로 형성되는 제2 안테나를 더 구비하고, 상기 제2 전원공급장치는 상기 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 제2 전원을 상기 제1 그룹으로 공급하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 제1 전원 및 제2 전원은 고주파(Radio Frequency) 전원이며, 서로 다른 주파수를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 고밀도 플라즈마 소스는 전자 발생기 내부로 제1 공정가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징을 갖는 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는 상기 플라즈마 처리실로 제1 공정가스를 공급하는 제2 가스공급부; 상기 파워공급실로 제2 가스를 공급하는 제3 가스공급부; 상기 플라즈마 처리실 내부를 배기하고 제1 진공압 상태를 유지하는 제1 배기부; 및 상기 파워공급실 내부를 배기하고 제2 진공압 상태를 유지하는 제2 배기부;를 더 구비하는 것이 바람직하다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스는 플라즈마 챔버를 플라즈마 처리실과 파워공급실로 구성하고, 파워공급실의 진공압을 대기압보다는 작고 플라즈마 처리실의 진공압보다는 크게 함으로써, 플라즈마 처리실과 파워공급실을 나누는 윈도우의 두께를 얇게 할 수 있어 파워소스의 파워를 효과적으로 플라즈마 처리실로 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 비용을 낮출 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 파워공급실의 진공압이 플라즈마 처리가 일어나는 플라즈마 처리실의 진공압보다 크기 때문에, 파워공급실의 파워 소스 주변에서 원치 않는 플라즈마가 형성되는 것을 막을 수 있어, 더욱 효과적으로 플라즈마 처리실에서 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스는 전자 발생기를 이용하여 플라즈마 챔버 내에 형성된 플라즈마에 다수 개의 전자들을 공급함으로써, 플라즈마의 밀도를 높일 수 있게 된다. 고주파 전원을 사용하는 ICP형 플라즈마 챔버의 경우, 플라즈마를 발생시킬 때 플라즈마의 밀도는 공정가스, 진공도, 고주파 전원 등의 몇가지 변수에 의하여 영향을 받지만, 일반적으로 저압 10E-4 Torr 압력 대에서의 플라즈마 밀도는 한정되어 있다. 전자빔 또는 이온빔을 외부로 제공하는 플라즈마 소스의 경우, 플라즈마에서 전자 또는 이온을 빔(beam) 형태로 추출하여 조사하는 형태이므로, 플라즈마의 밀도를 직접적으로 높임으로써, 플라즈마 소스의 이온빔 또는 전자빔 플럭스(flux)를 높일 수 있게 된다.
다시 말해, 플라즈마의 밀도가 높아지면 플라즈마 내에 존재하는 이온 또는 전자의 양도 같이 증가하기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 챔버에 연통되는 전자발생기를 통해 플라즈마 챔버 내부로 전자들을 공급함으로써, 플라즈마 챔버 내에 고밀도 플라즈마를 형성하고, 이를 통해, 고밀도의 이온빔 또는 전자빔을 제공할 수 있는 플라즈마 소스를 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스는 전자 발생기들을 한 쌍의 제1 그룹으로 하는 다수 개의 제1 그룹들로 형성하고, 상기 제1 그룹 또는 제1 그룹의 짝수배에 하나의 제2 전원공급장치를 이용하여 동일한 제2 전원을 공급함으로써, 제2 전원을 공급해야 하는 제2 전원공급장치의 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 각 전자발생기에 동일하게 제2 전원을 공급하게 되어 균일한 전자의 발생을 유도하여 결론적으로 균일한 고밀도 플라즈마 소스를 구현할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 소스를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 전자발생기와 플라즈마 처리실을 연통하는 관통홀을 확대한 그림이다.
도 4는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스를 대형화로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 제1 그룹에 제2 전원을 공급하는 방법을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 소스의 구조 및 동작 원리에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 소스를 개략적으로 도시한 구조도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 소스(30)는 전자빔 및 이온빔 중 어느 하나를 외부로 제공하는 플라즈마 챔버(100) 및 상기 플라즈마 챔버와 연통되어, 상기 플라즈마 챔버 내부로 다수 개의 전자(electron)들을 공급하는 하나 또는 둘 이상의 전자 발생기(300)을 구비한다. 도 2에서는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스(30)이 하나의 전자 발생기(300)를 구비하는 것을 예시로 도시하고, 그 동작 원리에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 플라즈마 챔버(100)에 대하여 설명하기로 한다.
상기 플라즈마 챔버(100)는 제1 면에 외부로 전자빔 또는 이온빔을 방출하는 그리드부(118)를 포함하며, 제1 진공압을 유지하는 플라즈마 처리실(110) 및 제2 진공압을 유지하며, 파워소스(135)가 배치되어 상기 플라즈마 처리실(110)로 파워를 제공하는 파워공급실(130) 및 상기 플라즈마 처리실(110)과 파워공급실(130)의 사이에 배치되는 윈도우(120)를 구비하고, 제2 진공압은 대기압보다 작고, 제1 진공압보다 크며, 상기 전자발생기(300)는 상기 윈도우(120)가 배치되지 않은 상기 플라즈마 처리실(110)의 제2 면에 형성된 관통홀(150)을 통해 상기 플라즈마 처리실(110)과 연통되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스의 플라즈마 챔버(100)는 파워공급실(130)에 중진공 상태를 유지함으로써, 종래에 윈도우에 가해지는 대기압과 플라즈마 처리실의 진공압 차이에 비해 그 압력 차이를 현격하게 줄일 수 있어, 윈도우(120)의 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 파워 소스(135) 주변이 플라즈마 처리실(110)의 제1 진공압보다 큰 제2 진공압을 갖게 함으로써, 플라즈마 처리실이 아닌 파워 소스 주변에 원치않는 플라즈마가 형성되는 것을 막을 수 있다.
본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스의 플라즈마 챔버(100)는 형태가 원통형(Cylindrical type)인 것이 바람직하다. 원통형인 경우, 상기 파워공급실(130)은 원통형의 플라즈마 처리실(110)을 둘러싸도록 배치된다.
상기 플라즈마 처리실(110)은 제1 면에 그리드(grid)부를 포함한다. 상기 그리드부(118)는 상기 플라즈마 처리실 내에 생성된 플라즈마의 기준 준위를 제공하는 1차 그리드 및 상기 플라즈마 내의 전자 또는 이온을 제어하여 상기 플라즈마 처리실로부터 외부로 방출되도록 제어하는 2차 그리드를 포함하며, 외부로 방출된 전자 또는 이온이 2차 그리드 주변으로 진입하지 못하도록 차폐하는 3차 그리드를 더 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 고밀도 플라즈마 소스에서 이온을 제공하는 경우에는 상기 1차 그리드는 양의 전압, 상기 2차 그리드는 음의 전압, 상기 3차 그리드는 Ground가 인가되며, 고밀도 플라즈마 소스에서 전자를 제공하는 경우에는 전술한 것과 반대로 상기 1차 그리드는 음의 전압, 상기 2차 그리드는 양의 전압, 상기 3차 그리드는 Ground가 인가되는 것이 바람직하다.
상기 윈도우(120)는 플라즈마 처리가 진행되는 플라즈마 처리실(110) 및 파워 소스(135)가 배치되는 파워공급실(130)의 사이에 배치된다. 도 3에서와 같이, 상기 윈도우(120)는 동심원 형태의 플라즈마 처리실(110)과 파워공급실(130)의 사이에 배치된다. 상기 윈도우(120)는 상기 파워소스(135)로부터 형성되는 파워를 상기 플라즈마 처리실(110)로 효과적으로 전달하기 위하여 유전체로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 파워소스(135)는 상기 파워공급실(130) 내부에 배치되되, 상기 윈도우(120)의 정면에 배치되고, 상기 플라즈마 처리실(110)로 파워를 형성하여 전달한다. 상기 파워 소스(135)는 전자기 파워(Electro magnetic power)를 형성하여 전달하는 고주파 안테나(RF Antenna)인 것이 바람직하다.
상기 파워소스(135)가 고주파 안테나인 경우, 상기 고주파 안테나는 그 형태에 따라 ICP(Indective Coupled Plasma)형, TCP(Transformer Coupled Plasma)형, 헬리콘파(Helicon Wave)형, 헬리칼(Helical Wave)형, 사다리형 등과 같은 다양한 종류로 구분될 수 있다. 상기 고주파 안테나(135)의 형태에 따라 상기 플라즈마챔버의 형태가 달라지는데, ICP형인 경우, 공정챔버는 원통형(Cylindrical type)으로 형성되는 것이 바람직하며, TCP형인 경우, 공정챔버는 평면형(Planner type)으로 형성되는 것이 바람직하다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예는 원통형의 챔버의 외벽을 따라서 감는 ICP(Indective Coupled Plasma)형 안테나를 사용한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 소스(30)의 플라즈마 챔버(130)는 상기 윈도우(120)로 나눠진 플라즈마 처리실(110)과 파워공급실(130)에 가스 공급 및 배기하는 구성을 각각 구비하는 것을 특징으로 한다. 즉, 플라즈마 처리가 일어나는 플라즈마 처리실(110)에는 상기 제2 가스공급부(도시하지 않음)를 통해 제1 공정가스가 공급되고, 상기 제1 배기부(도시하지 않음)를 통해 배기하여 제1 진공압 상태로 유지한다. 또한, 파워소스(135)가 배치되는 파워공급실(130)에는 상기 제3 가스공급부(도시하지않음)를 통해 제3 공정가스가 공급되고, 상기 제2 배기부(도시하지 않음)를 통해 배기하여 제2 진공압 상태로 유지한다. 상기 제1 배기부 및 제2 배기부는 제2 및 제3 가스공급부로부터 가스가 공급되기 전 파워공급실(130) 및 플라즈마 처리실(110)의 내부가 진공이 되도록 하고, 처리 반응이 완료되면 상기 제1 및 제2 공정가스를 각각 외부로 배출하는 진공펌프 등을 포함한다.
전술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 소스의 플라즈마 챔버는 플라즈마 처리실(110)과 파워공급실(130)의 진공압을 각각 제1 진공압 및 제2 진공압으로 개별적으로 조절할 수 있으며, 이에 따라 플라즈마 처리가 일어나는 플라즈마 처리실(130)은 10-2~10-3 Torr와 같은 제1 진공압을 갖는 고진공 상태로 유지할 수 있으며, 파워공급실(140)은 상기 플라즈마 처리실(130)의 진공압보다는 높되, 대기압(760 Torr)보다는 작은 제2 진공압을 갖는 중진공 상태로 유지할 수 있게 된다. 바람직하게는 파워공급실의 진공압은 10 Torr 보다 크고, 760 Torr 보다 작도록 설정한다.
여기서, 상기 전자발생기(300)는 상기 플라즈마 처리실(110)의 제2 면에 형성된 관통홀을 통해 연통되므로, 상기 플라즈마 처리실(110)의 제1 진공압과 동일한 상태로 유지되는 것이 가능하며, 추가적인 제1 공정가스의 공급을 위하여 상기 고밀도 플라즈마 소스(30)는 제1 가스공급부를 더 구비할 수 있다.
한편, 플라즈마는 낮은 진공압인 고진공 상태에서는 낮은 전압으로도 쉽게 방전이 일어나지만, 진공압이 높아지게 되면 더 큰 전압을 인가하여야 방전이 일어나기 때문에, 높은 진공압에서는 플라즈마가 형성되기가 어렵다. 따라서, 파워 소스의 주변은 대기압 상태로 유지시켜 플라즈마가 형성되지 않도록 하는 것이 이상적이나, 전술한 바와 같이 플라즈마 처리장치가 대형화될수록 플라즈마 처리실과 대기압의 진공압차를 견디기 위하여 윈도우의 두께가 두꺼워질 수밖에 없게 되어, 제조비용을 높일 뿐만 아니라, 파워 소스로부터 형성된 파워가 플라즈마 처리실로 효과적으로 전달될 수 없게 된다. 본 발명에 따른 플라즈마 챔버는 파워 소스가 배치되는 파워공급실을 따로 구비하고, 상기 파워공급실(130)의 진공압을 대기압보다는 작지만, 플라즈마 처리실보다는 크게 함으로써, 상기 플라즈마 처리실과의 진공압차를 대기압과의 차이보다는 작게 할 수 있어 상기 윈도우(120)의 두께를 얇게 할 수 있으며, 원치 않는 곳에 플라즈마가 형성되는 것을 막아 플라즈마 처리실에 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있게 된다.
이때, 상기 제1 공정가스와 제2 공정가스는 동일한 플라즈마 반응가스를 사용할 수 있으며, 상기 제1 공정가스와 제2 공정가스는 각각 플라즈마 반응가스와 플라즈마 비반응가스로 구분하여 사용할 수 있다. 후자의 경우, 상기 파워공급실에 플라즈마가 잘 형성되지 않는 플라즈마 비반응가스를 공급함으로써, 플라즈마 처리실보다는 높지만 대기압보다는 낮은 진공압을 갖는 파워공급실에 플라즈마가 형성되는 것을 더욱 효과적으로 막을 수 있게 된다. 상기 플라즈마 반응가스는 아르곤(Ar)과 같은 일반적인 비활성 기체이며, 상기 플라즈마 비반응가스는 질소(N2) 등이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 고밀도 플라즈마 소스의 플라즈마 챔버는 제3 가스공급부, 가스 연결부, 배기부를 구비하며, 제2 가스공급부를 더 구비할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 고밀도 플라즈마 소스의 플라즈마 챔버는 가스연결부를 구비하여 하나의 제3 가스공급부 및 배기부만으로도 파워공급실과 플라즈마 처리실의 진공압차를 유지할 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태는 구성요소가 가스 연결부를 제외하고, 바람직한 실시예의 그것과 동일하다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 고밀도 플라즈마 소스의 플라즈마 챔버는 상기 윈도우로 나눠진 플라즈마 처리실과 파워공급실을 유량 조절이 가능한 가스 연결부를 구비하여, 하나의 배기부를 통해 상기 플라즈마 처리실과 파워공급실의 진공압을 서로 다르게 유지할 수 있다. 즉, 제2 가스공급부는 상기 파워공급실에 제1 공정가스를 공급하고, 상기 가스 연결부는 상기 플라즈마 처리실과 파워공급실을 연결하여 상기 파워공급실의 제1 공정가스가 상기 플라즈마 처리실로 유입되도록 한다. 이때, 상기 제2 가스공급부 및 가스 연결부는 제1 공정가스의 유량을 조절함으로써, 플라즈마 처리실과 연결된 배기부를 통해 플라즈마 처리실 및 파워공급실이 동시에 배기가 되더라도 진공압은 차이를 갖게 된다. 다시 말해, 상기 파워공급실에는 제1 공정가스가 상기 플라즈마 처리실에 비해 더 많은 양이 유입되도록 하여 진공압을 더 크게 유지할 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 고밀도 플라즈마 소스의 플라즈마 챔버는 상기 플라즈마 처리실 내부로 제1 공정가스를 공급하는 제2 가스공급부를 더 구비하여, 상기 가스연결부를 통해 공급되는 제1 공정가스가 부족할 경우 더 보충하여 진공상태를 더욱 효과적으로 유지할 수 있다.
마찬가지로, 상기 전자발생기(300)는 상기 플라즈마 처리실(110)의 제2 면에 형성된 관통홀을 통해 연통되므로, 상기 플라즈마 처리실(110)의 제1 진공압과 동일한 상태로 유지되는 것이 가능하며, 추가적인 제1 공정가스의 공급을 위하여 상기 고밀도 플라즈마 소스(30)는 제1 가스공급부를 더 구비할 수 있다.
다음, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 소스의 전자 발생기(300)에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 전자 발생기(300)는 플라즈마를 이용하는 방법을 통해 전자를 생성하여 공급할 수 있다.
플라즈마를 이용하는 경우, 상기 전자 발생기(300)는 텅스텐 필라멘트(W filament), ICP형 안테나, CCP형 전극판, 할로우 캐소드(Hollow Cathod) 중 어느 하나를 이용하여 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마를 통해 상기 플라즈마 챔버 내부, 즉, 플라즈마 처리실 내부로 다수 개의 전자들을 공급하게 된다. 이때, 플라즈마를 형성하기 위해서, 상기 전자 발생기(300) 내부에 제1 공정가스를 주입하여야 한다. 전술한 바와 같이, 상기 고밀도 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 처리실(110)로 제1 공정가스를 공급하는 제2 가스공급부만을 이용하여 연통된 상기 전자 발생기로 제1 공정가스를 공급할 수 있으며, 따로 상기 전자발생기로 제1 공정가스를 공급하는 제1 가스공급부를 더 구비할 수 있다.
삭제
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 플라즈마 챔버(100) 및 전자 발생기(300)는 플라즈마 처리실(110)의 제2 면에 형성된 관통홀(150)을 통해 연통된다. 상기 관통홀(150)은 플라즈마 처리실(110)을 이루는 외벽에 있어서, 상기 윈도우(120)가 형성되지 않은 제2 면에 형성되며, 특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 이온 또는 전자가 방출되는 제1 면의 그리드부(118)에 대향되는 제2 면에 관통홀이 형성되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 전자발생기와 플라즈마 처리실을 연통하는 관통홀을 확대한 그림이다. 도 3을 참조하면, 상기 관통홀(150)은 상기 전자 발생기와 연결된 부분의 제1 직경(d1) 및 상기 플라즈마 처리실과 연결된 부분의 제2 직경(d2)로 이루어진다. 상기 제1 직경(d1)은 상기 제2 직경(d2)보다 작게 형성되며, 그 크기는 수학식 1에 의해 결정된다.
Figure 112018020621464-pat00001
여기서, d1은 상기 관통홀의 제1 직경이며, t는 플라즈마 처리실의 외벽, 자세히는 제2 면의 두께이다. 상기 제1 직경의 크기에 제한을 두는 이유는 상기 관통홀이 너무 커지면 상기 전자발생기와 상기 플라즈마 처리실의 플라즈마가 연결되는 브릿지(bridge)가 생기기 때문이다. 따라서, 상기 제1 직경은 전자들은 빠져나갈 수 있되, 플라즈마는 지나갈 수 없는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 플라즈마 처리실(110)의 외벽, 특히 제2 면(115)은 적어도 상기 전자발생기(300)로부터 공급되는 다수 개의 전자들에 의해 노출되는 영역이 세라믹 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제2 면(115)이 금속으로 이루어지는 경우, 상기 제2 면은 그 금속의 포텐셜(potential)이 어느 것이든지, 다시 말해, 양의 전압, 음의 전압, 그라운드(ground), 플로팅(floating) 중 어느 것이든지 간에 상기 전자발생기(300)로부터 방출되는 전자들에 의해 생긴 이온들이 충돌하여 식각(etching)된다. 이렇게 식각된 물질은 플라즈마 챔버 내부에서 오염물질로 작동되므로, 이를 방지하기 위하여 제2 면의 적어도 전자들에 의해 노출되는 영역은 세라믹 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 소스는 플라즈마 챔버를 플라즈마 처리실과 파워공급실로 형성하고, 파워공급실의 진공압을 대기압보다는 작고 플라즈마 처리실의 진공압보다는 크게 함으로써, 플라즈마 처리실과 파워공급실을 나누는 윈도우의 두께를 얇게 할 수 있어 파워소스의 파워를 효과적으로 플라즈마 처리실로 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 비용을 낮출 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 파워공급실의 진공압이 플라즈마 처리가 일어나는 플라즈마 처리실의 진공압보다 크기 때문에, 파워공급실의 파워 소스 주변에서 원치 않는 플라즈마가 형성되는 것을 막을 수 있어, 더욱 효과적으로 플라즈마 처리실에서 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있게 된다.
또한, 상기 플라즈마 챔버(100)와 전자 발생기(300)로 이루어지는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스(30)는 상기 전자 발생기(300)를 이용하여 상기 플라즈마 챔버(100) 내에 형성된 플라즈마에 다수 개의 전자들을 공급함으로써, 플라즈마의 밀도를 높일 수 있게 된다. 고주파 전원을 사용하는 ICP형 플라즈마 챔버의 경우, 플라즈마를 발생시킬 때 플라즈마의 밀도는 공정가스, 진공도, 고주파 전원 등의 몇가지 변수에 의하여 영향을 받지만, 일반적으로 저압 10E-4 Torr 압력 대에서의 플라즈마 밀도는 한정되어 있다. 전자빔 또는 이온빔을 외부로 제공하는 플라즈마 소스의 경우, 플라즈마에서 전자 또는 이온을 빔(beam) 형태로 추출하여 조사하는 형태이므로, 플라즈마의 밀도를 직접적으로 높임으로써, 플라즈마 소스의 이온빔 또는 전자빔 플럭스(flux)를 높일 수 있게 된다.
다시 말해, 플라즈마의 밀도가 높아지면 플라즈마 내에 존재하는 이온 또는 전자의 양도 같이 증가하기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스는 상기 플라즈마 챔버에 연통되는 전자발생기를 통해 플라즈마 챔버 내부로 전자들을 공급함으로써, 플라즈마가 발생할 확률을 높여주어 플라즈마 챔버 내에 고밀도 플라즈마를 형성하고, 이를 통해, 고밀도의 이온빔 또는 전자빔을 제공할 수 있는 플라즈마 소스를 구현할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스를 대형화로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스는 둘 이상의 전자발생기를 구비하며, 대면적에 이온빔 또는 전자빔을 제공할 수 있게 된다.
상기 고밀도 플라즈마 소스(50)는 상기 플라즈마 챔버(100)에 제1 전원을 공급하는 제1 전원공급장치(도시하지 않음) 및 상기 하나 또는 둘 이상의 전자 발생기(300)에 제2 전원을 공급하는 하나 또는 둘 이상의 제2 전원공급장치를 더 구비할 수 있다. 도 5에서는 둘 이상의 전자 발생기를 구비하는 대형화된 고밀도 플라즈마 소스를 예로 든다.
도 4에서와 같이, 상기 전자발생기는 대형화된 플라즈마 챔버에 전자들을 균일하게 공급하기 위하여 둘 이상이 대칭적으로 상기 플라즈마 챔버의 제2 면에 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 전자 발생기(300)는 둘 이상으로 이루어지는 경우, 한 쌍의 전자 발생기를 제1 그룹으로 하여, 하나 또는 둘 이상의 제1 그룹으로 이루어진다. 도 4에서는 총 12개의 전자발생기(300)가 배치되는 것을 예로 들었으며, 이러한 12개의 전자 발생기를 한 쌍의 전자 발생기들로 이루어지는 제1 그룹으로 나누면, 총 6개의 제1 그룹으로 이루어짐을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스에 있어서, 상기 제1 그룹에 제2 전원을 공급하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 5의 (a)를 참조하면, 상기 제1 그룹은 상기 전자 발생기가 ICP형 안테나를 이용하여 플라즈마를 생성하는 경우, 상기 한 쌍의 전자발생기(300)의 ICP형 안테나를 하나로 연결하는 제1 안테나(302)를 구비하게 된다. 이때, 상기 제1 안테나(302)의 왼쪽 단자에는 고주파(RF) 전원이 인가되며, 오른쪽 단자는 접지(ground)와 연결되거나 capacitor를 통하여 접지와 연결된다. 도 5의 (b)는 상기 제1 안테나(302)와 좌우대칭으로 형성되는 제2 안테나(304)를 도시하였다. 상기 제2 안테나(304)는 상기 제1 안테와 반대로 왼쪽 단자는 접지(ground)와 연결되거나 capacitor를 통하여 접지와 연결되고, 오른쪽 단자에 고주파 전원이 인가된다.
도 5의 (c) 및 (d)를 참조하면, 본 발명에서는 상기 제1 그룹의 상기 제1 안테나(도 5의 a)와 제2 안테나(도 5의 b) 모두를 사용하여 대칭으로 고주파 안테나를 한 쌍의 전자발생기(c)로 제공하는 것을 특징으로 한다. 즉 도 5의 제1안테나(a) 및 제2안테나(b)를 한꺼번에 전자발생기(300) 2개에 끼워 사용함으로써 도면 (c)와 같은 대칭형의 안테나를 만들게 된 것이다. 이는 하나의 파워를 사용하여 양쪽 2개의 전자발생기(300)를 작동시켜주되 파워를 입력(RF IN)한 것이 한쪽 전자발생기에서 안테나 회전에 의한 induction power 일부가 소모되고 반대쪽 전자발생기에 출력의 끝단에 해당하는 안테나의 회전에 의해 나머지 induction power가 소모된 후 그라운드(earth)로 빠지게 됨으로써 양단의 전자발생기에 파워를 배분하여 주게 된다. 그러나 이때 파워 입력(RF IN)에서 그라운드(earth)까지 하나의 안테나만으로 파워가 흘러버리면 양쪽의 전자발생기의 파워 소모가 균일하지 못하고 이것이 전자발생기의 플라즈마 밀도를 균일하게 만들지 못한다. 그러므로 여기서 발생한 전자의 양도 다르게 되어 도 2의 플라즈마 처리실(110)에 넣어주는 전자의 양도 달라지게 되어서 결국 플라즈마 처리실(110)의 플라즈마 밀도를 균일하게 만들지 못하게 된다. 도 5의 (e)에서와 같이 파워 입력(RF IN)이 전자발생기 양단으로 나누어져서 양쪽 전자발생기로 분리되어 나가게 되고 양쪽 전자발생기 각자에는 입력쪽에 가까운 전자발생기의 제1 안테나 사이로 제2 안테나의 출력 부분이 통과되어 제1안테나의 입력 부분과 제2안테나의 출력 부분에 해당하는 파워를 중첩시킴으로써 양쪽 전자발생기에 배분되는 파워를 균등하게 만들 수 있게 된다. 이때, ICP형 안테나인 제1 안테나 및 제2 안테나의 권선수 및 길이가 동일하도록 형성하며, 전자발생기에 공급하는 제2 전원공급장치를 통해 균형있게 상기 제1 그룹으로 고주파 전원을 제공하게 된다.
또한, 제2 전원공급장치는 이러한 제1 그룹을 하나의 기본단위(도 5의 d)로 하여 짝수개의 제1 그룹을 연결하여 동일한 제2 전원을 공급할 수 있다. 도 5의 (e)를 참조하면, 상기 고주파 플라즈마 소스는 상기 제1 그룹의 2개를 연결하고, 하나의 제2 전원공급장치를 통해 동일한 제2 전원을 공급할 수 있으며, 하나의 제2 전원공급장치로 공급할 수 있는 제1 그룹의 수는 짝수배의 갯수로 형성되는 것이 바람직하다. 도 5의 (f)는 총 24개의 전자발생기 즉, 총 12개의 제1 그룹에 3개의 제2 전원공급장치를 이용하여 균일하게 제2 전원을 공급하는 방법을 도시하였다. 이와 같이, 2개, 4개, 8개 등의 전자발생기에 하나의 제2 전원공급장치를 이용하여 제2 전원을 공급함으로써, 각 전자발생기에 동일한 제2 전원을 공급할 수 있고, 대형의 플라즈마 챔버에도 균일한 전자를 공급할 수 있게 된다.
이때, 제1 전원 및 제2 전원은 고주파(Radio Frequency) 전원이며, 상기 제1 전원의 고주파와 제2 전원의 고주파끼리 충돌할 수 있으므로, 상기 제1 전원의 고주파와 제2 전원의 고주파 주파수를 서로 다르게 하여 공급할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스는 전자 발생기들을 한 쌍의 제1 그룹으로 하는 다수 개의 제1 그룹들로 형성하고, 상기 제1 그룹 또는 제1 그룹의 짝수배에 하나의 제2 전원공급장치를 이용하여 동일한 제2 전원을 공급함으로써, 제2 전원을 공급해야 하는 제2 전원공급장치의 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 각 전자발생기에 동일하게 제2 전원을 공급하게 되어 균일한 전자의 발생을 유도하여 결론적으로 균일한 고밀도 플라즈마 소스를 구현할 수 있게 된다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 소스는 플라즈마를 이용하는 모든 분야에 널리 사용될 수 있다. 특히, LCD 또는 PDP와 같이 점점 대형화 추세에 있는 디스플레이 분야에서 플라즈마를 이용한 식각 공정이나 증착 공정에 이용될 수 있으며, 이온빔 소스 또는 전자빔 소스로 활용될 수 있다.
30, 50 : 고밀도 플라즈마 소스
100 : 플라즈마 챔버
110 : 플라즈마 처리실
115 : 플라즈마 처리실의 제2 면
118 : 그리드부 (플라즈마 처리실의 제1면)
120 : 윈도우
130 : 파워공급실
135 : 파워소스
150 : 관통홀
300 : 전자발생기
302 : 제1 안테나
304 : 제2 안테나

Claims (22)

  1. 그리드부가 제1면에 형성되고 하나 또는 둘 이상의 관통홀들이 제2면에 형성된 플라즈마 처리실을 구비하고, 상기 플라즈마 처리실에서 플라즈마를 생성하고, 상기 그리드부를 통해 상기 플라즈마 처리실의 플라즈마로부터 전자빔 및 이온빔 중 어느 하나를 추출하여 외부로 제공하는 플라즈마 챔버; 및
    상기 플라즈마 챔버의 관통홀을 통해 상기 플라즈마 챔버의 플라즈마 처리실과 연결되고, 내부에서 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마로부터 전자들을 추출하고, 상기 추출된 전자들을 상기 관통홀을 통해 상기 플라즈마 챔버의 플라즈마 처리실로 공급하는 하나 또는 둘 이상의 전자 발생기;
    를 구비하고, 상기 전자 발생기는 전자들을 상기 플라즈마 챔버의 플라즈마 처리실로 공급하고, 플라즈마 챔버의 플라즈마 처리실은 상기 전자 발생기로부터 공급받은 전자에 의해 플라즈마 발생 확률이 증가됨으로써 플라즈마 처리실 내부의 플라즈마 밀도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 소스.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고밀도 플라즈마 소스는
    상기 전자 발생기 내부로 제1 공정가스를 공급하는 제1 가스공급부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 소스.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는
    제1 면에 외부로 전자빔 또는 이온빔을 방출하는 그리드부를 포함하며, 제1 진공압을 유지하는 플라즈마 처리실;
    제2 진공압을 유지하며, 파워 소스(power source)가 배치되어 상기 플라즈마 처리실로 파워를 제공하는 파워공급실; 및
    상기 플라즈마 처리실과 파워공급실의 사이에 배치되는 윈도우(Window);
    를 구비하고,
    상기 제2 진공압은 대기압보다 작고, 제1 진공압보다 크며,
    상기 전자 발생기는 상기 윈도우가 배치되지 않은 상기 플라즈마 처리실의 제2 면에 형성된 관통홀을 통해 상기 플라즈마 처리실과 연통되는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 소스.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 관통홀은
    상기 제1 면에 대향되는 제2 면에 형성되며, 상기 전자발생기와 연결된 부분의 제1 직경이 하기 수학식에 의해 결정되어, 전자 발생기의 플라즈마로부터 추출된 전자들이 플라즈마 챔버의 플라즈마 처리실의 내부로 공급되어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 소스.
    [수학식]
    d1/t = 0.2 내지 0.3
    여기서, d1은 상기 관통홀의 제1 직경이며, t는 플라즈마 처리실의 제2 면의 두께임.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 관통홀은
    상기 전자발생기와 연결된 부분의 제1 직경보다 상기 플라즈마 처리실과 연결된 부분의 제2 직경이 더 큰 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 소스.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 플라즈마 처리실의 제2 면은
    적어도 상기 전자 발생기로부터 공급되는 다수 개의 전자들에 노출되는 영역이 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 소스.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 고밀도 플라즈마 소스는
    상기 플라즈마 챔버에 전원을 공급하는 제1 전원공급장치; 및
    상기 하나 또는 둘 이상의 전자발생기에 전원을 공급하는 하나 또는 둘 이상의 제2 전원공급장치;
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 소스.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 전자발생기는 둘 이상으로 이루어지는 경우, 한 쌍의 전자 발생기를 제1 그룹으로 하여, 하나 또는 둘 이상의 제1 그룹으로 이루어지며,
    상기 제2 전원공급장치는 하나당 상기 제1 그룹 또는 짝수 개의 제1 그룹과 연결되어, 동일한 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 소스.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전원공급장치는
    고주파(Radio Frequency) 전원이며, 서로 다른 주파수를 갖는 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 소스.
  15. 삭제
  16. 제 5항에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는
    상기 플라즈마 처리실로 제1 공정가스를 공급하는 제2 가스공급부;
    상기 파워공급실로 제2 공정가스를 공급하는 제3 가스공급부;
    상기 플라즈마 처리실 내부를 배기하고 제1 진공압 상태를 유지하는 제1 배기부; 및
    상기 파워공급실 내부를 배기하고 제2 진공압 상태를 유지하는 제2 배기부;
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 소스.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
KR1020180024264A 2018-02-28 2018-02-28 고밀도 선형 유도 결합형 플라즈마 소스 KR102045059B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180024264A KR102045059B1 (ko) 2018-02-28 2018-02-28 고밀도 선형 유도 결합형 플라즈마 소스
KR1020190088313A KR102340365B1 (ko) 2018-02-28 2019-07-22 유도 결합형 플라즈마 소스용 안테나 구조

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180024264A KR102045059B1 (ko) 2018-02-28 2018-02-28 고밀도 선형 유도 결합형 플라즈마 소스

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190088313A Division KR102340365B1 (ko) 2018-02-28 2019-07-22 유도 결합형 플라즈마 소스용 안테나 구조

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190104080A KR20190104080A (ko) 2019-09-06
KR102045059B1 true KR102045059B1 (ko) 2019-12-03

Family

ID=67950010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180024264A KR102045059B1 (ko) 2018-02-28 2018-02-28 고밀도 선형 유도 결합형 플라즈마 소스

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102045059B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230140357A (ko) 2022-03-29 2023-10-06 주식회사 인포비온 대형 리니어 플라즈마 소스, 이를 이용한 대형 리니어 하전입자빔 소스 및 대형 리니어 하전입자빔 소스용 그리드

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102328322B1 (ko) * 2020-04-03 2021-11-19 인제대학교 산학협력단 대기압 중주파 플라즈마 처리장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100785404B1 (ko) 2006-12-22 2007-12-13 세메스 주식회사 유도 결합형 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 기판 처리장치와 방법
KR100800396B1 (ko) 2007-02-28 2008-02-01 주식회사 유진테크 Ｉｃｐ 안테나 및 이를 이용한 플라즈마 발생장치
KR101084495B1 (ko) 2008-10-15 2011-11-17 김용환 에너지빔 조사를 이용한 실리콘 박막 제조방법
KR101424487B1 (ko) 2007-08-31 2014-07-31 최대규 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100489596B1 (ko) * 2002-10-15 2005-05-16 주식회사 아이엠티 플라즈마 표면처리 장치
US20110199027A1 (en) * 2008-10-16 2011-08-18 Yong Hwan Kim Electron beam generator having adjustable beam width
KR20100053255A (ko) 2008-11-12 2010-05-20 세메스 주식회사 이단 진공 챔버를 가지는 유도결합 플라즈마 장치
KR101165723B1 (ko) * 2010-06-03 2012-07-18 피에스케이 주식회사 플라즈마 발생 유닛, 플라즈마 처리 장치 및 방법
KR101297269B1 (ko) * 2011-03-18 2013-08-14 최대규 플라즈마 처리 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100785404B1 (ko) 2006-12-22 2007-12-13 세메스 주식회사 유도 결합형 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 기판 처리장치와 방법
KR100800396B1 (ko) 2007-02-28 2008-02-01 주식회사 유진테크 Ｉｃｐ 안테나 및 이를 이용한 플라즈마 발생장치
KR101424487B1 (ko) 2007-08-31 2014-07-31 최대규 다중 무선 주파수 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마반응기
KR101084495B1 (ko) 2008-10-15 2011-11-17 김용환 에너지빔 조사를 이용한 실리콘 박막 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230140357A (ko) 2022-03-29 2023-10-06 주식회사 인포비온 대형 리니어 플라즈마 소스, 이를 이용한 대형 리니어 하전입자빔 소스 및 대형 리니어 하전입자빔 소스용 그리드

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190104080A (ko) 2019-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0396398B1 (en) Plasma etching apparatus with surface magnetic fields
EP0428161B1 (en) Dry process system
US7854213B2 (en) Modulated gap segmented antenna for inductively-coupled plasma processing system
US7863582B2 (en) Ion-beam source
US6653791B1 (en) Method and apparatus for producing uniform process rates
KR100394484B1 (ko) 플라즈마 처리 방법 및 장치
US20080317965A1 (en) Plasma processing apparatus and method
US20040255864A1 (en) ICP antenna and plasma generating apparatus using the same
KR20100031960A (ko) 플라즈마 발생장치
TW201715560A (zh) 用於原子精度之蝕刻而具備在電漿密度、基組成及離子能上之獨立控制的低電子溫度蝕刻腔室
KR20120004040A (ko) 플라즈마 발생장치
KR100845890B1 (ko) 대면적 유도 결합 플라즈마 반응기
WO2002078044A2 (en) Method of processing a surface of a workpiece
US6216632B1 (en) Plasma processing system
KR102045059B1 (ko) 고밀도 선형 유도 결합형 플라즈마 소스
JP6944949B2 (ja) 電荷が中和されたイオンビームのための無線周波数抽出システム
WO2002078407A2 (en) Neutral particle beam processing apparatus
KR102340365B1 (ko) 유도 결합형 플라즈마 소스용 안테나 구조
JPH08255782A (ja) プラズマ表面処理装置
KR20070097232A (ko) 반도체 기판 공정 챔버에 사용되는 다중 플라즈마 발생소스
TWI744747B (zh) 真空處理設備及用於真空電漿處理至少一個基板或用於製造基板的方法
US6403490B1 (en) Method of producing a plasma by capacitive-type discharges with a multipole barrier, and apparatus for implementing such a method
US11043362B2 (en) Plasma processing apparatuses including multiple electron sources
KR101914902B1 (ko) 플라즈마 발생장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR20040025587A (ko) 플라스마 소스

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right