KR20050059858A - Power supply system comprising a plurality of electrode blocks - Google Patents

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KR20050059858A
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Abstract

본 발명은, RF전원과; 일단이 상기 RF전원에 연결되며, 임피던스를 정합하는 임피던스 정합기와; 다수의 전극 블록으로 구성되는 플라즈마 전극과; 일단은 상기 임피던스 정합기에 연결되고, 타단은 상기 다수의 전극블록을 병렬로 연결하는 다수의 병렬 선로를 포함하는 전원공급 시스템을 제공한다. 또한 본 발명은 다수의 전극블록에 다수의 RF전원이 각 연결되는 전원공급 시스템을 제공한다.The present invention, RF power supply; An impedance matcher having one end connected to the RF power supply and matching an impedance; A plasma electrode composed of a plurality of electrode blocks; One end is connected to the impedance matching device, and the other end provides a power supply system including a plurality of parallel lines connecting the plurality of electrode blocks in parallel. In another aspect, the present invention provides a power supply system in which a plurality of RF power is connected to each of a plurality of electrode blocks.

본 발명에 따르면, 기판의 크기에 관계없이 플라즈마의 균일도를 향상시킴으로서 공정 균일도를 개선할 수 있고, 동일 챔버 내부에서 공정조건이 달라져도 인덕터를 조정함으로써 능동적으로 대응할 수 있게 된다. 또한 본 발명에 의하면 가스유동이 비대칭적이어도, 균일한 플라즈마 밀도를 얻을 수 있게 된다. According to the present invention, process uniformity can be improved by improving the uniformity of the plasma irrespective of the size of the substrate, and it is possible to actively cope by adjusting the inductor even if the process conditions are changed in the same chamber. According to the present invention, even if the gas flow is asymmetric, a uniform plasma density can be obtained.

Description

다수의 전극블록을 포함하는 전원공급 시스템{Power supply system comprising a plurality of electrode blocks} Power supply system comprising a plurality of electrode blocks

본 발명은 액정표시소자의 제조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 플라즈마 공정장비에서 RF전력을 공급하는 전원공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly, to a power supply system for supplying RF power in a plasma processing equipment.

일반적으로 액정표시소자를 제조하기 위해서는, 기판 상에 유전체 물질 등을 박막으로 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝(patterning)하는 식각공정, 잔류물을 제거하기 위한 세정공정 등을 수 차례 반복하여야 하는데, 이들 각 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 챔버 내부에서 진행된다. In general, to manufacture a liquid crystal display device, a thin film deposition process for depositing a dielectric material or the like on a substrate as a thin film, a photolithography process for exposing or hiding selected areas of the thin films using a photosensitive material, The etching process of removing the thin film and patterning it as desired and the cleaning process to remove residues are repeated several times. Each of these processes is performed in a chamber having an optimal environment for the process. .

최근에는 고주파 전력을 이용하여 공정가스를 플라즈마 상태의 활성종으로 여기 시킨 다음, 이를 이용하여 증착, 식각, 세정공정 등을 수행하는 플라즈마 공정장비가 많이 사용되는데, 이러한 플라즈마 공정장비에는 고주파 전원을 이용하여 2개의 전극 사이에 강력한 전계를 형성하고, 이 전계에 의하여 가속된 전자와 중성기체의 충돌을 이용하여 플라즈마 활성종을 생성하는 용량결합방식과, 챔버의 외부에 설치되는 안테나 코일에 의해 챔버 내부에 유도되는 유도자기장과 이에 결합하는 유도전계를 이용하여 플라즈마 활성종을 생성하는 유도결합방식으로 나눌 수 있다.Recently, many plasma processing equipments are used to excite process gas into active species in a plasma state using high frequency power, and then perform deposition, etching, and cleaning processes using such high frequency power. To form a strong electric field between the two electrodes, and to generate plasma active species by collision of electrons and neutral gas accelerated by the electric field, and a chamber coil installed inside the chamber by an antenna coil installed outside the chamber. It can be divided into an inductive coupling method for generating plasma active species using an induced magnetic field induced in and coupled to the induction field.

도 1은 이 중에서 용량결합방식의 플라즈마 공정장비를 도시한 것으로서, 내부에 일정한 반응공간을 형성하는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 내부에 위치하며 상면에 기판(30)을 안치하는 서셉터(20)와, 서셉터(20)의 상부에서 공정가스를 분사하는 샤워헤드(40)와, 외부의 가스 저장부(미도시)에 연결되어 샤워헤드(40)로 공정가스를 유입하는 가스유입관(80)을 포함한다.1 illustrates a capacitively coupled plasma processing apparatus, wherein the chamber 10 forms a constant reaction space therein, and the substrate 30 is disposed inside the chamber 10. It is connected to the susceptor 20, the showerhead 40 for injecting the process gas from the top of the susceptor 20, and connected to an external gas storage unit (not shown) to inject the process gas into the showerhead 40 It includes a gas inlet pipe (80).

또한 샤워헤드(40)의 상부에 위치하여 공정가스에 RF전력을 인가하는 플라즈마 전극(50)과, 상기 플라즈마 전극(50)에 RF전력을 공급하는 RF전원(60)과, 상기 플라즈마 전극(50)에 최대 전력이 인가될 수 있도록 경로 임피던스를 매칭하며, 플라즈마 전극(50)과 RF전원(60) 사이에 위치하는 임피던스 정합기(Impedance Matching Box, 70)를 포함한다. 이때 플라즈마 전극(50)에 대응되는 전극은 접지된 서셉터(20)가 되며, 플라즈마 전극(50)이 샤워헤드(40)와 일체로 형성되는 경우도 있다. In addition, a plasma electrode 50 positioned above the shower head 40 to apply RF power to the process gas, an RF power source 60 supplying RF power to the plasma electrode 50, and the plasma electrode 50. Path impedance is matched so that the maximum power can be applied, and an impedance matching box 70 is disposed between the plasma electrode 50 and the RF power supply 60. In this case, the electrode corresponding to the plasma electrode 50 becomes a grounded susceptor 20, and the plasma electrode 50 may be formed integrally with the shower head 40.

도 1과 같은 구성에서 플라즈마 공정장비를 RF전력이 전달되는 회로도로 구성하면, 도 2와 같은 구성이 되는데, 커패시터(50)는 플라즈마 전극을 나타내며, 보다 엄밀하게는 챔버(10) 내부의 플라즈마 전극(50)과 접지된 서셉터(20) 사이의 커패시턴스를 나타내는 것이다.When the plasma processing equipment is configured as a circuit diagram in which RF power is transmitted in the configuration as shown in FIG. 1, the configuration as shown in FIG. 2 is obtained. The capacitor 50 represents a plasma electrode, and more precisely, the plasma electrode inside the chamber 10. The capacitance between the 50 and the grounded susceptor 20 is shown.

이와 같은 구성을 가지는 플라즈마 공정장비의 동작을 살펴보면, 먼저 미도시된 도어를 통해 기판(30)이 챔버(10) 내부로 반입되어 서셉터(20)에 안치되면, 가스유입관(80)으로 부터 공급되는 공정가스가 샤워헤드(40)를 통해 챔버(10) 내부로 분사된다. 이때 플라즈마 전극(50)에 RF전력을 인가하게 되면, 가속된 전자와 중성기체의 충돌로 인해 생성되는 활성종이 기판(30)으로 입사하여 증착 또는 식각 공정을 수행하게 된다.Referring to the operation of the plasma processing equipment having such a configuration, first, when the substrate 30 is loaded into the chamber 10 through the door not shown and placed in the susceptor 20, from the gas inlet pipe 80 The supplied process gas is injected into the chamber 10 through the shower head 40. In this case, when RF power is applied to the plasma electrode 50, active species generated by the collision of the accelerated electrons and the neutral gas are incident on the substrate 30 to perform a deposition or etching process.

이와 같은 플라즈마 공정장비에서 공정 균일도에 가장 큰 영향을 미치는 변수는, 기판(30)의 상부에서 생성되는 활성종의 균일성 여부이고, 활성종의 균일한 분포는 결국 공정가스의 균일한 분사와, 플라즈마의 균일한 생성으로 확보될 수 있는 것이다.In such a plasma processing equipment, the most influential variable on the process uniformity is whether or not the uniformity of the active species generated on the upper part of the substrate 30 is uniform, and the uniform distribution of the active species results in the uniform injection of the process gas, It can be ensured by the uniform generation of the plasma.

이 중에서도 본 발명과 관계되는 플라즈마의 균일한 생성을 위해 다양한 방법이 시도되고 있는데, 첫째로 플라즈마 전극(50)과 서셉터(20)사이에 형성되는 RF전기장의 균일성을 확보하기 위해 플라즈마 전극(50)의 중심에 RF전력이 공급될 수 있도록 배치하는 방법이 있다. 도 1에서도 RF전력을 플라즈마 전극(50)의 중심에 공급하기 위해 통상 플라즈마 전극(50)의 중심을 관통하는 가스유입관(80)에 RF전원(60)을 연결하고 있다. 이로 인해 RF전기장의 대칭성이 최대한 확보되기 때문이다.Among these methods, various methods have been attempted to uniformly generate the plasma according to the present invention. First, in order to secure uniformity of the RF electric field formed between the plasma electrode 50 and the susceptor 20, the plasma electrode ( 50) there is a method for arranging so that RF power can be supplied to the center. In FIG. 1, in order to supply RF power to the center of the plasma electrode 50, the RF power source 60 is connected to a gas inlet pipe 80 passing through the center of the plasma electrode 50. This ensures maximum symmetry of the RF electric field.

두 번째 방법으로는 공개특허공보 제2001-0071873호에도 개시되어 있는 바와 같이, 단일 주파수 전원 또는 다중 주파수 전원을 다수의 커패시터를 매개로 하여 플라즈마 전극(50)의 여러 대칭적인 지점에 동시에 인가하는 방법이다. 도 3은 이와 같은 경우의 회로 구성을 도시한 것으로서, RF전원(60)이 임피던스 정합기(70)와 여러 커패시터(C1, C2, C3)를 거쳐, 플라즈마 전극(50)에 인가된다. 플라즈마 밀도가 평균보다 너무 높거나, 너무 낮은 부위에 위치하는 커패시터의 용량을 조절하여 인가되는 RF전력을 가감함으로써, 보다 능동적으로 플라즈마 균일도를 조절할 수 있게 된다.As a second method, as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0071873, a method of simultaneously applying a single frequency power source or a multi-frequency power source to several symmetrical points of the plasma electrode 50 via a plurality of capacitors. to be. FIG. 3 shows a circuit configuration in such a case, and the RF power supply 60 is applied to the plasma electrode 50 via the impedance matcher 70 and various capacitors C 1 , C 2 , and C 3 . . By adjusting the capacitance of the capacitor located at a portion where the plasma density is too high or too low than the average, the applied RF power is added and subtracted, thereby more actively controlling the plasma uniformity.

그런데 최근 액정표시소자의 경우 기판이 날로 대형화 되어가고 있기 때문에, 이와 같은 방법만으로는 플라즈마의 균일도를 확보하는 데는 한계가 있다. However, in the case of liquid crystal display devices in recent years, since the substrate is becoming larger in size, there is a limit in securing the uniformity of the plasma only by such a method.

즉, 플라즈마 전극에 공급되는 RF전력은 플라즈마 전극의 표면에서 정재파 성분을 가지게 되므로, RF전력의 불균일한 분포가 불가피한데, 4세대, 5세대의 경우에는 정재파의 파장에 비해 기판의 사이즈가 비교적 작기 때문에 이와 같은 영향을 무시할 수 있었다.In other words, since RF power supplied to the plasma electrode has a standing wave component on the surface of the plasma electrode, non-uniform distribution of RF power is inevitable. In the fourth and fifth generations, the size of the substrate is relatively small compared to the wavelength of the standing wave. This effect could therefore be ignored.

그러나, 최근 상용화 단계에 돌입하고 있는 7세대 기판의 경우만 하더라도 기판의 사이즈가 거의 RF전력의 파장에 근접하고 있어, 이와 같은 크기의 기판에서는 상술한 바와 같이 전극의 정 중앙에 RF전력을 인가하는 것만으로는, 플라즈마의 균일도를 확보하기 힘든 문제가 있다. 또한 다수의 커패시터를 이용하여 플라즈마 전극의 여러곳에 RF전원을 대칭적으로 인가하는 방법은 장치의 구성이 복잡하고, 유지관리에 어려움이 있을 뿐만 아니라 고출력의 RF전원이 요구되는 장비 특성상 커패시터의 가격이 상당히 고가여서 제작비용을 상승시키는 문제가 있다. However, even in the case of the 7th generation substrate, which has recently entered the commercialization stage, the size of the substrate is almost close to the wavelength of the RF power. In such a substrate, the RF power is applied to the center of the electrode as described above. There is a problem that it is difficult to secure the uniformity of plasma alone. In addition, the method of applying the RF power symmetrically to various places of the plasma electrode by using a plurality of capacitors is complicated in the configuration of the device, difficult to maintain, and the cost of the capacitor is high due to the characteristics of the equipment requiring high power RF power. There is a problem that increases the manufacturing cost is quite expensive.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대면적 기판을 처리하는 플라즈마 공정장비에서, 보다 간편하게 플라즈마의 균일도를 향상시키는 방안을 제공하는데 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method of improving plasma uniformity more easily in a plasma processing apparatus for processing a large area substrate.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, RF전원과; 일단이 상기 RF전원에 연결되며, 임피던스를 정합하는 임피던스 정합기와; 다수의 전극 블록으로 구성되는 플라즈마 전극과; 일단은 상기 임피던스 정합기에 연결되고, 타단은 상기 다수의 전극블록을 병렬로 연결하는 다수의 병렬 선로를 포함하는 전원공급 시스템을 제공한다.The present invention to achieve the above object, RF power source; An impedance matcher having one end connected to the RF power supply and matching an impedance; A plasma electrode composed of a plurality of electrode blocks; One end is connected to the impedance matching device, and the other end provides a power supply system including a plurality of parallel lines connecting the plurality of electrode blocks in parallel.

또한 본 발명은 다수의 RF전원과; 일단이 상기 RF전원에 각 연결되며, 임피던스를 정합하는 다수의 임피던스 정합기와; 다수의 전극블록으로 구성되는 플라즈마 전극과; 상기 다수의 전극블록과 다수의 임피던스 정합기를 각 연결하는 다수의 선로를 포함하는 전원공급 시스템을 제공한다.The present invention also provides a plurality of RF power supply; A plurality of impedance matchers, one end of each of which is connected to the RF power source and for matching impedance; A plasma electrode composed of a plurality of electrode blocks; Provided is a power supply system including a plurality of lines connecting each of the plurality of electrode blocks and the plurality of impedance matchers.

상기 다수의 전극블록은 평판 형상의 내부 전극블록과, 상기 내부 전극블록의 외주를 둘러싸는 하나 이상의 외부 전극블록을 포함하는 전원공급 시스템을 제공한다.The plurality of electrode blocks provide a power supply system including an inner electrode block having a flat plate shape and at least one outer electrode block surrounding an outer circumference of the inner electrode block.

상기 플라즈마 전극은 사각평판 형상의 다수의 전극블록이 수평 결합되어 형성되는 전원공급 시스템The plasma electrode is a power supply system formed by horizontally coupling a plurality of square block-shaped electrode blocks

상기 병렬연결 선로 중 하나 이상에는 인덕터가 설치되는 전원공급 시스템을 제공한다.One or more of the parallel connection lines provide a power supply system in which an inductor is installed.

상기 다수의 선로 중 하나 이상에는 인덕터가 설치되는 전원공급 시스템을 제공한다.One or more of the lines provide a power supply system in which an inductor is installed.

상기 인덕터는 가변 인덕터인 전원공급 시스템을 제공한다.The inductor provides a power supply system that is a variable inductor.

상기 다수의 전극블록 사이에는 전기적 절연을 위한 절연체가 삽입되는 전원공급 시스템을 제공한다. It provides a power supply system in which an insulator for electrical insulation is inserted between the plurality of electrode blocks.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예는 챔버 내부에서 공정가스를 분사한 후 이를 플라즈마 상태로 여기시켜, 기판에 대한 공정을 수행하는 PECVD장비나 에처(Etcher) 등에 관한 것이므로 LCD 제조장비뿐만 아니라 반도체 제조장비에도 적용될 수 있는 것이다. 따라서 이하에서 언급하는 기판은 유리기판 뿐만 아니라 반도체 웨이퍼도 포함하는 것이며, 설명의 편의를 위해 이하에서는 PECVD 장비를 예를 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described a preferred embodiment of the present invention; In addition, the embodiment of the present invention relates to a PECVD equipment or an etcher for injecting a process gas in the chamber and exciting it in a plasma state to perform a process on a substrate, so that it is applicable to not only LCD manufacturing equipment but also semiconductor manufacturing equipment. It can be. Therefore, the substrate mentioned below includes not only a glass substrate but also a semiconductor wafer, and for the convenience of description, the following description will be made using PECVD equipment as an example.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 다수의 전극블록으로 구성되는 전극(100)을 도시한 것으로서, 가운데에 개방부가 형성된 제1 전극블록(110)과, 상기 제1 전극블록(110)의 개방부에 삽입되는 제2 전극블록(120)과, 상기 제1 전극블록(110)의 내벽과 제2 전극블록(120)의 외벽 사이에 삽입되어 양 전극블록을 전기적으로 절연하는 절연체(200)로 구성된다. 4 illustrates an electrode 100 composed of a plurality of electrode blocks according to a first embodiment of the present invention, the first electrode block 110 having an opening in the center thereof, and the first electrode block 110. An insulator 200 inserted between the second electrode block 120 inserted into an opening of the second electrode block 120 and an inner wall of the first electrode block 110 and an outer wall of the second electrode block 120 to electrically insulate both electrode blocks. It is composed of

제1,2 전극블록(110, 120)은 상기 절연체(200)로 인해 전기적으로 절연되므로, 각 전극블록마다 RF전력이 공급되어야 한다. 도면에서는 제1 전극블록(110)의 외주와 제1 전극블록(110) 가운데 형성되는 개방부를 모두 직사각형으로 도시하고 있으나, 이는 LCD 기판이 통상 직사각형의 모양을 가지기 때문이므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 모양으로 변형될 수 있다. 그러나 플라즈마 밀도를 고려하면 적어도 대칭적인 형상을 가지는 것이 바람직하다.Since the first and second electrode blocks 110 and 120 are electrically insulated by the insulator 200, RF power must be supplied to each electrode block. In the drawing, both the outer periphery of the first electrode block 110 and the openings formed in the first electrode block 110 are shown as rectangles, but this is because the LCD substrate generally has a rectangular shape, but is not necessarily limited thereto. It can be transformed into various shapes. However, considering the plasma density, it is desirable to have at least a symmetrical shape.

도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면으로 도시된 플라즈마 전극(100)에 RF전원(60)이 연결된 모습을 도시한 것으로서, RF전원(60)에서 공급되는 RF전력이 임피던스 정합기(70)를 거쳐 가장자리의 제1 전극블록(110)과 가운데 부분의 제2 전극블록(120)에 각 공급되는데, 제1 전극블록(110)에는 인덕터(L1)가 연결된다.FIG. 5 is a view illustrating a state in which the RF power supply 60 is connected to the plasma electrode 100 shown in cross section along the line I-I of FIG. 4, wherein the RF power supplied from the RF power supply 60 is an impedance matcher. Each of the edges is supplied to the first electrode block 110 and the second electrode block 120 at the center thereof, and the inductor L 1 is connected to the first electrode block 110.

이를 회로도로 구성하면, 도 6과 같은데, 제1 전극블록(110)과 제2 전극블록(120)은 각각 제1, 2 커패시터(C1, C2)로 나타낼 수 있고, 가장자리의 제1 전극블록에 해당하는 제1 커패시터(C1)에 인덕터(L1)가 연결된다.6, the first electrode block 110 and the second electrode block 120 may be represented by first and second capacitors C 1 and C 2, respectively. The inductor L 1 is connected to the first capacitor C 1 corresponding to the block.

이와 같이 플라즈마 전극을 다수의 전극블록으로 구성하고, 인덕터(L1)를 연결함으로써, 각 전극블록에 인가되는 RF전력의 세기를 달리할 수 있으며, 상기 인덕터(L1)를 가변 인덕터로 구성하게 되면 다양한 공정조건에서 플라즈마 균일도 확보를 위해 보다 능동적으로 대처할 수 있게 된다.In this way, the plasma electrode is composed of a plurality of electrode blocks, and the inductor L 1 is connected to vary the intensity of RF power applied to each electrode block, and the inductor L 1 is configured as a variable inductor. In this case, it is possible to cope more actively to secure plasma uniformity under various process conditions.

예를 들어 제1 전극블록(110) 쪽으로 흐르는 RF전력이 제2 전극블록(120) 쪽으로 흐르는 RF 전력보다 많게 하려면, 제1 전극블록(110)쪽의 리액턴스(X1)가 제2 전극블록(120)쪽의 리액턴스(X2)보다 작아야 하므로,For example, if the RF power flowing toward the first electrode block 110 is greater than the RF power flowing toward the second electrode block 120, the reactance X 1 on the side of the first electrode block 110 may correspond to the second electrode block ( Should be less than the reactance (X 2 )

X1= ωL1 - 1/ωC1, X2=1/ωC2 에서X 1 = ωL 1-1 / ωC 1 , X 2 = 1 / ωC 2

|X1|< |X2|이어야 하고,Should be | X 1 | <| X 2 |,

또한 예시된 임피던스 정합기의 정합회로는 용량성 부하를 위한 것이어서, 병렬로 연결된 X1 과 X2 의 합은 용량성 부하가 되는 값을 가져야 하므로, X1*X2/(X1+X2) < 0 이어야 한다.Also, the matching circuit of the illustrated impedance matcher is for a capacitive load, so the sum of X 1 and X 2 connected in parallel should have a value that becomes a capacitive load, and thus X 1 * X 2 / (X 1 + X 2 ) <0.

제1,2 커패시터 C1, C2 는 장비 설계시에 이미 고정되는 커패시턴스 값을 가지므로, 위 두가지 조건을 만족하는 인덕턴스 값을 쉽게 구할 수 있으며, 이에 따른 인덕터(L1)를 설치하면, RF전력의 공급을 능동적으로 조절할 수 있게 된다.Since the first and second capacitors C 1 and C 2 have capacitance values that are fixed at the time of equipment design, the inductance values satisfying the above two conditions can be easily obtained. If the inductor L 1 is installed accordingly, RF It is possible to actively regulate the power supply.

이 경우 인덕터(L1)를 제로 극한으로 가져가면, 도 6에서 인덕터가 제거되므로, 공급되는 RF전력의 크기는 제1,2 커패시터(C1, C2)의 크기에 따라 달라지게 되며, 제1,2 커패시터(C1, C2)의 크기는 주로 각 전극블록의 크기에 의해 좌우된다. 즉 각 전극블록의 크기를 조절하여 플라즈마의 밀도를 조절할 수 있게 된다.In this case, if the inductor L 1 is taken to the zero limit, the inductor is removed in FIG. 6, so that the amount of RF power supplied depends on the size of the first and second capacitors C 1 and C 2 . The size of the first and second capacitors C 1 and C 2 depends mainly on the size of each electrode block. That is, the density of the plasma can be controlled by adjusting the size of each electrode block.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 전극의 일반적인 형태를 도시한 평면도로서, 도 4와 같이 분할된 형태를 일반화하여 N개의 전극블록으로 구성한 것이다. 가장자리로부터 제1, 제2, 제3, ... 제N 전극블록(120,130,140..., 180)으로 구분되고, 각 전극블록은 절연체(200)에 의해 전기적으로 절연된다.FIG. 7 is a plan view illustrating a general shape of the plasma electrode according to the first embodiment of the present invention, and the divided form is generalized as shown in FIG. The edges are divided into first, second, third, ... N-th electrode blocks 120, 130, 140..., 180, and each electrode block is electrically insulated by the insulator 200.

도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 플라즈마 전극의 단면과, 각 전극블록에 RF전원을 연결한 구성을 도시한 것으로서, 임피던스 정합기(70)와 각 전극블록(110,120,130,180) 사이에는 제1,2,3, ..N 인덕터(L1, L2. L3, LN)가 연결되어, 인덕터의 값을 조절함으로써 각 전극블록에 인가되는 RF전력의 크기를 조절할 수 있다.FIG. 8 is a cross-sectional view of the plasma electrode along line II-II of FIG. 7, and a configuration in which an RF power source is connected to each electrode block. The inductors L 1, L 2 , L 3, L N are connected to each other to adjust the magnitude of the RF power applied to each electrode block.

도면에서는 모든 전극마다 인덕터가 연결되는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니므로, 플라즈마의 밀도 조절이 필요한 전극블록에 한 개만을 연결하거나, 아니면 인덕터를 생략할 수도 있다. 또한 상기 제1,2,3, ..N 인덕터(L1, L2. L3, .... LN)를 가변 인덕터로 설치하여 각 전극블록에 인가되는 RF전력을 조절할 수도 있다.Although the drawings show that all the electrodes are connected to the inductor, the present invention is not limited thereto. Therefore, only one electrode block may be connected to the electrode block requiring the density control of the plasma, or the inductor may be omitted. In addition, by installing the first, second , third, ... N inductors (L 1, L 2. L 3, .... L N ) as a variable inductor can also control the RF power applied to each electrode block.

또한 제1,2,3 전극블록(110,120,130)의 폭이 동일하게 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니므로 플라즈마 밀도의 균일성을 확보하기 위해 그 폭을 다양하게 형성할 수 있다.In addition, although the widths of the first, second, and third electrode blocks 110, 120, and 130 are shown to be the same, the width of the first, second, and third electrode blocks 110, 120, and 130 is not limited thereto.

도 9는 도 8의 구성에 대한 회로 구성을 도시한 것으로서, 각 전극블록(110,120,130,180)은 제1,2,3,...N 커패시턴스(C1, C2. C3, .... CN)로 표시된다.9 illustrates a circuit configuration of the configuration of FIG. 8, wherein each of the electrode blocks 110, 120, 130, and 180 has a first capacitance C 1, C 2. C 3, ... C N ).

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 일반적인 형태의 플라즈마 전극의 각 전극블록(110,120,130,180)마다 RF전원이 각 연결되는 모습을 도시하고 있다.FIG. 10 illustrates a state in which RF power is connected to each of the electrode blocks 110, 120, 130, and 180 of the plasma electrode of the general form according to the first embodiment of the present invention.

즉 제1 전극블록(110)에는 제1 RF전원(61)이, 제2 전극블록(120)에는 제2 RF전원(62)이, 제3 전극블록(130)에는 제3 RF전원(63)이, 제N 전극블록(180)에는 제N RF전원(68)이 각 연결되고, 각 RF전원과 각 전극사이에는 제1,2,3,...N 임피던스 정합기(71,72,73,...78)와 제1,2,3... N 인덕터(L1, L2. L3, .... L N)가 연결된다.That is, the first RF power source 61 is connected to the first electrode block 110, the second RF power source 62 is connected to the second electrode block 120, and the third RF power source 63 is connected to the third electrode block 130. N-th RF power source 68 is connected to each of the N-th electrode block 180, and the first, second, third, ... N impedance matchers 71, 72, 73 are connected between each RF power source and each electrode. , ... 78) and the first, second and third ... N is the inductor (L 1, L 2. L 3, .... L N) connection.

플라즈마의 밀도를 조절하기 위해 인덕터를 이와 같이 각 전극블록마다 연결하지 않고, 아예 설치하지 아니하거나, 어느 하나의 전극블록에만 연결할 수도 있다. 또한 인덕터를 가변 인덕터로 구성할 수 있음도 물론이다.In order to control the density of the plasma, the inductor may not be connected to each electrode block in this way, or may not be installed at all, or may be connected to only one electrode block. Of course, the inductor can be configured as a variable inductor.

이와 같이 각 전극블록에 독립적으로 RF전력을 공급하는 경우에는, 각 RF전원(61,62,63,64) 사이에서 위상을 일치시키기 위한 위상조절기를 설치할 수도 있다.When RF power is independently supplied to each electrode block as described above, a phase adjuster may be provided to match the phase between the respective RF power supplies 61, 62, 63, and 64.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 관한 것으로서, 도 4 또는 도 7과 같이 하나의 전극블록이 다른 전극블록을 둘러싸는 방식이 아니라, 다수의 제1,2,3,4 전극블록(310,320,330,340)을 수평적으로 결합하여 플라즈마 전극(300)을 구성한 모습을 도시하고 있다. 각 전극블록이 동일한 형상을 가지는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니어서 다양한 변형이 가능하며, 그 개수도 4개로 한정되지 않음은 물론이다. 이 경우에도 전극블록의 경계면은 절연체(100)에 의해 전기적으로 절연되어야 한다. FIG. 11 is a view illustrating a second embodiment of the present invention, and a plurality of first, second, third, and fourth electrode blocks 310, 320, 330, 340, rather than a method in which one electrode block surrounds another electrode block as shown in FIG. 4 or 7. ) Is horizontally coupled to form a plasma electrode 300. Each electrode block is shown to have the same shape, but is not limited thereto, and various modifications are possible, and the number is not limited to four, of course. Even in this case, the interface of the electrode block must be electrically insulated by the insulator 100.

도 11의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면을 가지는 플라즈마 전극에 RF전원(60)의 연결 구성을 도시한 도 12에서는, RF전력이 임피던스 정합기(70)와 제1,2,3,4 인덕터(L1, L2. L3, L4)를 거쳐 각 전극에 연결되는 모습을 도시하고 있다. 이에 대한 회로구성은 도 9에서 LN 을 L4 로 대치한 도면과 동일하게 된다.In FIG. 12, in which the RF power supply 60 is connected to a plasma electrode having a cross section along line III-III of FIG. 11, the RF power is connected to the impedance matcher 70 and the first, second, third, and fourth inductors. L 1, L 2. L 3 and L 4 ) are shown connected to each electrode. The circuit configuration for this is the same as the drawing in which L N is replaced with L 4 in FIG. 9.

이 경우에도 각 인덕터의 인덕턴스를 조정하거나, 가변 인덕터로 구성하는 등의 방법을 통해서 각 전극에 인가되는 RF전력의 출력을 조절할 수 있다. 이와 같이 인덕터의 크기나 전극블록의 크기 또는 형상을 조절함으로써 다양한 공정 환경에서 플라즈마 균일성을 위해 능동적으로 대처할 수 있으며, 공정가스의 비 대칭적인 유동에도 대처할 수 있게 된다.Even in this case, the output of RF power applied to each electrode can be adjusted by adjusting the inductance of each inductor or by configuring a variable inductor. By adjusting the size of the inductor or the size or shape of the electrode block as described above, it is possible to actively cope with plasma uniformity in various process environments, and to cope with asymmetric flow of process gas.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 한하여 설명하였으나, 당업자에 의해 다양한 수정이나 변경이 가능하며 그러한 수정이나 변경이 본 발명의 기술적 사상을 포함하고 있는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.In the above description of the preferred embodiment of the present invention, various modifications or changes are possible by those skilled in the art and it will be obvious that such modifications or changes belong to the scope of the present invention as long as they include the technical idea of the present invention. .

본 발명에 따르면, 기판의 크기에 관계없이 플라즈마의 균일도를 향상시킴으로서 공정 균일도를 개선할 수 있고, 동일 챔버 내부에서 공정조건이 달라져도 인덕터를 조정함으로써 능동적으로 대응할 수 있게 된다. 또한 본 발명에 의하면 가스유동이 비대칭적이어도, 균일한 플라즈마 밀도를 얻을 수 있게 된다. According to the present invention, process uniformity can be improved by improving the uniformity of the plasma irrespective of the size of the substrate, and it is possible to actively cope by adjusting the inductor even if the process conditions are changed in the same chamber. According to the present invention, even if the gas flow is asymmetric, a uniform plasma density can be obtained.

도 1은 종래 플라즈마 공정장비의 개략 구성도1 is a schematic configuration diagram of a conventional plasma processing equipment

도 2는 도 1에 대한 개념적인 회로 구성도2 is a conceptual circuit diagram of FIG. 1.

도 3은 플라즈마 전극에 다수의 커패시터를 이용하여 RF전력을 인가하는 회로 구성도3 is a circuit diagram illustrating RF power applied to a plasma electrode using a plurality of capacitors.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 전극의 평면도4 is a plan view of a plasma electrode according to a first embodiment of the present invention;

도 5는 도 4의 플라즈마 전극에 하나의 RF전원이 연결되는 구성도5 is a configuration diagram in which one RF power source is connected to the plasma electrode of FIG. 4;

도 6은 도 5에 대한 개념적인 회로 구성도6 is a conceptual circuit diagram of FIG. 5.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 전극의 일반적인 형태를 도시한 평면도7 is a plan view showing a general shape of the plasma electrode according to the first embodiment of the present invention

도 8은 도 7의 플라즈마 전극에 하나의 RF전원이 연결되는 구성도8 is a configuration diagram in which one RF power source is connected to the plasma electrode of FIG. 7;

도 9는 도 8에 대한 개념적인 회로 구성도9 is a conceptual circuit diagram of FIG. 8.

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 전극의 전극블록마다 RF전원이 연결되는 구성도10 is a configuration diagram in which RF power is connected to each electrode block of the plasma electrode according to the first embodiment of the present invention;

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 전극의 평면도 11 is a plan view of a plasma electrode according to a second embodiment of the present invention

도 12는 도 11의 플라즈마 전극에 하나의 RF전원이 연결되는 구성도 12 is a configuration diagram in which one RF power source is connected to the plasma electrode of FIG. 11;

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 챔버 20 : 서셉터10 chamber 20 susceptor

30 : 기판 40 : 샤워헤드30 substrate 40 shower head

50, 100, 300 : 플라즈마 전극 60 : RF전원50, 100, 300: plasma electrode 60: RF power

70 : 임피던스 정합기 80 : 가스유입관70: impedance matcher 80: gas inlet pipe

200 : 절연체 200: insulator

Claims (8)

RF전원과;RF power supply; 일단이 상기 RF전원에 연결되며, 임피던스를 정합하는 임피던스 정합기와;An impedance matcher having one end connected to the RF power supply and matching an impedance; 다수의 전극 블록으로 구성되는 플라즈마 전극과;A plasma electrode composed of a plurality of electrode blocks; 일단은 상기 임피던스 정합기에 연결되고, 타단은 상기 다수의 전극블록을 병렬로 연결하는 다수의 병렬 선로One end is connected to the impedance matching device, the other end is a plurality of parallel lines for connecting the plurality of electrode blocks in parallel 를 포함하는 전원공급 시스템 Power supply system including 다수의 RF전원과;A plurality of RF power supplies; 일단이 상기 RF전원에 각 연결되며, 임피던스를 정합하는 다수의 임피던스 정합기와;A plurality of impedance matchers, one end of each of which is connected to the RF power source and for matching impedance; 다수의 전극블록으로 구성되는 플라즈마 전극과;A plasma electrode composed of a plurality of electrode blocks; 상기 다수의 전극블록과 다수의 임피던스 정합기를 각 연결하는 다수의 선로A plurality of lines connecting each of the plurality of electrode blocks and the plurality of impedance matchers 를 포함하는 전원공급 시스템 Power supply system including 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 다수의 전극블록은 평판 형상의 내부 전극블록과, 상기 내부 전극블록의 외주를 둘러싸는 하나 이상의 외부 전극블록을 포함하는 전원공급 시스템 The plurality of electrode blocks includes a plate-shaped inner electrode block and at least one outer electrode block surrounding the outer circumference of the inner electrode block. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 플라즈마 전극은 사각평판 형상의 다수의 전극블록이 수평 결합되어 형성되는 전원공급 시스템 The plasma electrode is a power supply system formed by horizontally coupling a plurality of square block-shaped electrode blocks 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 병렬연결 선로 중 하나 이상에는 인덕터가 설치되는 전원공급 시스템 At least one of the parallel connection lines is provided with an inductor 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 다수의 선로 중 하나 이상에는 인덕터가 설치되는 전원공급 시스템 At least one of the plurality of lines power supply system in which an inductor is installed 제5항 또는 제6항에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 상기 인덕터는 가변 인덕터인 전원공급 시스템 The inductor is a variable inductor power supply system 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 다수의 전극블록 사이에는 전기적 절연을 위한 절연체가 삽입되는 전원공급 시스템 A power supply system in which an insulator for electrical insulation is inserted between the plurality of electrode blocks.
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KR20210060384A (en) * 2013-04-08 2021-05-26 램 리써치 코포레이션 Multi-segment electrode assembly and methods therefor

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