KR20080051669A - 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기 - Google Patents

다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기 Download PDF

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Abstract

다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기가 게시된다. 본 발명의 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기는 다중 루프 코어와 일차 권선들을 포함하는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기, 상기 일차 권선들에 전류를 공급하기 위한 전원 공급원 및, 전원 공급원으로부터 공급되는 전류를 다중 루프 코어의 일차 권선들로 전류 균형을 이루며 분배 공급하는 전류 균형 회로를 포함한다. 본 발명의 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기에 의하면, 다중 루프 코어와 일차 권선을 포함하는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기에 있어서 다중 루프 코어의 일차 권선으로 공급되는 전류의 균형을 조절하여 대면적의 균일한 고밀도 플라즈마를 얻을 수 있다.
Figure P1020060123186
플라즈마, 변압기, 유도 결합, 전류 균형

Description

다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기{PLASMA REACTOR HAVING MULTI LOOP CORE PLASMA GENERATOR}
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 주요 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 갖는 플라즈마 반응기의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 다중 루프 코어 플라즈마 발생기의 수직 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 다중 루프 코어의 일 예들을 보여주는 도면이다.
도 5는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 갖는 플라즈마 반응기의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 보여주기 위한 분해 사시도이다.
도 7은 도 5의 다중 루프 코어 플라즈마 발생기의 평단면도이다.
도 8 및 도 9는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 갖는 플라즈마 반응기의 또 다른 예들을 보여주는 도면이다.
도 10 내지 도 12는 전류 균형 회로의 일 실시예와 그 변형예들을 보여주는 도면이다.
도 13 및 도 14는 전류 균형 회로의 다른 실시예와 변형예를 보여주는 도면이다.
도 15는 전류 가변 제어기의 구성을 가변 콘덴서로 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 16은 전류 균형 회로의 또 다른 실시예를 보여주는 회로도이다.
도 17은 도 16의 전류 균형 회로의 상세 회로도이다.
도 18은 도 16의 전류 균형 분배기의 변형예를 보여주는 도면이다.
도 19a 내지 도 19c는 파워 트랜스포머의 변형예들을 보여주는 회로도이다.
도 20은 전류 균형 회로의 또 다른 변형예를 보여주는 회로도이다.
도 21은 전류 균형 회로를 제어하기 위한 제어 회로 구성을 보여주는 블록도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 전원 공급 회로 110: 무선 주파수 발생기
120: 임피던스 정합기 200: 전류 균형 회로
300: 진공 챔버 310: 가스 공급원
320: 다중 코어 플라즈마 발생기 330: 기판 지지대
본 발명은 변압기 플라즈마 소스(transformer plasma source에 관한 것으로, 구체적으로는 대면적의 균일한 플라즈마를 발생할 수 있는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기에 관한 것이다.
플라즈마는 같은 수의 음이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 라디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각(etching), 증착(deposition), 세정(cleaning), 에싱(ashing) 등에 다양하게 사용된다.
플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 무선 주파수(radio frequency)를 사용한 용량 결합 플라즈마(capacitive coupled plasma)와 유도 결합 플라즈마(inductive coupled plasma)가 그 대표적인 예이다.
용량 결합 플라즈마 소스는 정확한 용량 결합 조절과 이온 조절 능력이 높아서 타 플라즈마 소스에 비하여 공정 생산력이 높다는 장점을 갖는다. 반면, 무선 주파수 전원의 에너지가 거의 배타적으로 용량 결합을 통하여 플라즈마에 연결되기 때문에 플라즈마 이온 밀도는 용량 결합된 무선 주파수 전력의 증가 또는 감소에 의해서만 증가 또는 감소될 수 있다. 그러나 무선 주파수 전력의 증가는 이온 충격 에너지를 증가시킨다.
한편, 유도 결합 플라즈마 소스는 무선 주파수 전원의 증가에 따라 이온 밀 도를 쉽게 증가시킬 수 있으며 이에 따른 이온 충격은 상대적으로 낮아서 고밀도 플라즈마를 얻기에 적합한 것으로 알려져 있다. 그럼으로 유도 결합 플라즈마 소스는 고밀도의 플라즈마를 얻기 위하여 일반적으로 사용되고 있다. 유도 결합 플라즈마 소스는 대표적으로 무선 주파수 안테나(RF antenna)를 이용하는 방식과 변압기를 이용한 방식으로 기술 개발이 이루어지고 있다.
변압기를 이용한 방식의 유도 결합 플라즈마 소스는 고밀도의 플라즈마를 비교적 손쉽게 얻을 수 있으나, 구조적 특징에 따라서 플라즈마 균일도가 영향을 받는다. 그럼으로 플라즈마 소스 구조를 개선하여 균일한 고밀도의 플라즈마를 얻기 위해 노력하고 있다.
최근 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판의 대형화, 액정 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판의 대형화 그리고 새로운 처리 대상 물질 등장 등과 같은 여러 요인으로 인하여 더욱 향상된 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 특히, 대면적의 피처리물에 대한 우수한 처리 능력을 갖는 향상된 플라즈마 소스 및 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다.
대면적 플라즈마를 얻기 위하여 복수개의 변압기 결합 구조를 채용한 플라즈마 반응기들이 제안되고 있다. 그러나 복수개의 변압기를 사용하는 경우 대면적의 플라즈마를 얻을 수는 있겠지만 균일한 플라즈마를 얻기가 용이하지 않다.
본 발명의 목적은 다중 루프 코어와 일차 권선을 포함하는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기에 있어서 다중 루프 코어의 일차 권선으로 공급되는 전류의 균형을 조절하여 균일한 플라즈마 방전을 얻을 수 있는 플라즈마 반응기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 반응기는: 다중 루프 코어와 일차 권선들을 포함하는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기; 상기 일차 권선들에 전류를 공급하기 위한 전원 공급원; 및 전원 공급원으로부터 공급되는 전류를 다중 루프 코어의 일차 권선들로 전류 균형을 이루며 분배 공급하는 전류 균형 회로를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 회로는: 다중 루프 코어에 각기 대응하는 복수개의 트랜스포머를 갖는 전류 균형 분배기를 포함하고, 복수개의 트랜스포머는: 일차측이 전원 공급원에 연결된 무선 주파수 입력단과 접지 사이에 직렬로 연결되고, 이차측이 대응된 다중 루프 코어의 일차 권선에 연결되어서; 무선 주파수 입력단과 접지 사이의 전압을 분할하고; 분할된 다수의 분할된 전압을 각기 대응된 다중 루프 코어의 일차 권선으로 공급한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 분배기는: 복수개의 트랜스포머의 이차측의 권선비를 가변시키기 위한 가변 수단을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 분배기는: 복수개의 트랜스포머의 이차측에 구성되며 접지로 연결되는 중간탭을 포함한다.
일 실시예에에 있어서, 상기 전류 균형 회로는: 다중 루프 코어의 일차 권선 들로 공급되는 전류를 전체적으로 가변 제어하기 위한 전류 가변기; 및 다중 루프 코어의 일차 권선들로 공급되는 각각의 전류가 균형을 이루도록 하는 전류 균형 분배기를 함하고, 전류 균형 분배기는: 다중 루프 코어의 일차 권선들에 연결되는 복수개의 유도 코일; 및 복수개의 유도 코일이 공통으로 권선되는 마그네틱 코어를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 유도 코일들의 권선수를 가변시키는 가변 수단을 포함한다.
일 실시예에에 있어서, 상기 전류 균형 회로는: 전원 공급원에 연결되는 파워 트랜스포머; 및 파워 트랜스포머의 이차측 전압을 인가받아서 다수의 전압들로 분할하고, 분할된 전압을 다중 루프 코어의 일차 권선들의 일단으로 각기 인가하되 각 다중 루프 코어의 일차 권선들로 입력되는 전류 값들이 서로 균형을 이루도록 전류량을 분배하는 전류 균형 분배기를 포함한다.
일 실시예에에 있어서, 상기 파워 트랜스포머는 이차측에 접지된 중간탭을 갖고 정전압(V_p)과 부전압(V_n)을 출력하며; 전류 균형 회로는 파워 트랜스포머의 정전압을 인가받아서 다수의 전압들로 분할하여 다중 루프 코어의 일차 권선들의 일단으로 입력하고; 파워 트랜스포머의 부전압은 다중 루프 코어의 일차 권선들의 타단에 공통으로 인가된다.
일 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 분배기는: 다중 루프 코어의 일차 권선들과 각기 대응되는 복수개의 트랜스포머를 포함하고, 복수개의 트랜스포머는: 일차측이 파워 트랜스포머의 이차측과 접지 사이에 직렬로 연결되고, 이차측이 대응 된 다중 루프 코어의 일차 권선들에 연결되어; 파워 트랜스포머의 이차측과 접지 사이의 전압을 분할하고; 분할된 다수의 분할된 전압을 각기 대응된 다중 루프 코어의 일차 권선들로 공급한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 분배기는: 복수개의 트랜스포머의 이차측의 권선비를 가변시키기 위한 가변 수단을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 파워 트랜스포머의 정전압과 부전압의 비율을 가변시기키 위한 가변 수단을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 파워 트랜스포머의 정전압과 부전압의 비율과 각각의 전압 레벨을 가변시키기 위한 가변 수단을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 파워 트랜스포머는: 이차측에 구성되며 접지된 중간탭; 중간탭과 정전압 출력단 사이에 구성되는 멀티탭과 멀티탭의 어느 하나를 전류 균형 분배기로 연결되도록 스위칭 동작하는 스위치를 갖는 멀티탭 스위칭 회로를 포함하고, 상기 전류 균형 분배기는 파워 트랜스포머의 정전압 출력단과 멀티탭 스위칭 회로의 스위치 사이의 전압을 분할하여 다중 루프 코어의 일차 권선들의 일단으로 각기 인가한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 분배기는 과도전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 보호회로를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 전류 균형 회로를 제어하여 다중 루프 코어의 일차 권선들로 공급되는 전력을 가변 제어하는 제어부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 사용자 제어 입력, 공정 조건 데이터, 플라즈마 상태를 검출하는 플라즈마 상태 모니터링 회로로 부터 제공되는 플라즈마 상태 검출 값 중에서 적어도 어느 하나에 기초하여 전류 균형 회로를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 다중 루프 코어 플라즈마 발생기에 의해 발생된 플라즈마 가스에 의해 처리될 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대; 상기 기판 지지대로 바이어스 전원을 공급하는 바이어스 전원 공급원을 포함하고, 상기 바이어스 전원 공급원은 단일 바이어스 또는 이중 바이어스 중 어느 하나의 바이어스 구조를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 다중 루프 코어 플라즈마 발생기에 의해 발생된 플라즈마 가스에 의해 처리될 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대; 상기 기판 지지대는 바이어스 전원의 공급이 없다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기를 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 주요 구성을 보여주는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기는 다중 루프 코어(C1, C2, C3)와 일차 권선들(P1, P2, P3)을 포함하는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)를 구비한다. 다중 루프 코어(C1, C2, C3)와 그에 대응된 일차 권선들(P1, P2, P3)은 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)을 구성한다. 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)는 플라즈마 반응기의 진공 챔버(300)의 내부로 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 발생한다. 플라즈마 반응기는 무선 주파수를 공급하기 위한 전원 공급원(100)과 전류 균형 회로(200)를 구비한다. 전원 공급원(100)은 무선 주파수를 발생하는 무선 주파수 발생기(110)와 임피던스 정합기(120)를 구비한다.
다중 루프 코어(C1, C2, C3)의 일차 권선들(P1, P2, P3)은 전류 균형 회로(200)에 병렬로 연결되며, 전원 공급원(100)으로부터 공급되는 전류는 전류 균형 회로(200)를 통하여 다중 루프 코어(C1, C2, C3)의 일차 권선들(P1, P2, P3)로 전 류 균형을 이루면서 분배되어 공급된다. 그럼으로 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)들에 의해서 진공 챔버(300)의 내부에는 보다 균일한 고밀도의 플라즈마가 발생하게 된다. 전류 균형 회로에 대한 보다 구체적인 설명은 후술한다. 무선 주파수 발생기(110)는 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전원의 제어가 가능한 무선 주파수 발생기를 사용하여 구성할 수도 있다.
진공 챔버(300)의 내부에는 피처리 기판(W)이 놓이는 기판 지지대(330)가 구비된다. 피처리 기판(W)은 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판 또는 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 제조를 위한 유리 기판이다. 진공 챔버(300)는 가스 공급원(310)에 연결되어 공정 가스를 공급 받는다. 진공 챔버(300)는 진공 펌프(315)에 연결되어 진공 챔버(300)의 공정 처리 후 가스가 진공 펌프(315)에 의해 배기된다.
진공 챔버(300)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 재작된다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 재작될 수 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 재작될 수 있다. 또 다른 대안으로 챔버 바디(301)를 전체적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 재작하는 것도 가능하며, 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 다른 물질로도 재작될 수 있다. 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)로부터 전달되는 유도 기전력에 의해 진공 챔버(300)에 에디 전류가 발생되는 것을 막기 위하여 진공 챔버(300)의 필요한 부분에 전기적 절연층이 구비될 수 있다. 진공 챔버(300)의 천정은 전체적으로 평판 구조를 갖지만, 돔형 구조를 가질 수도 있다. 또는 플라즈마의 균일한 발생을 위하여 다른 어떠한 형태의 구조로 변형이 가능하다.
도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)는 냉각수 공급 채널이 구성된다. 가스 공급원(310)으로부터 서로 다른 종류의 공정 가스가 공급되는 경우에 두 개의 서로 독립된 가스 공급 채널을 통하여 각기 독립적으로 진공 챔버(300)로 공급될 수 있다. 그리고 진공 챔버(300) 내부에는 공정 가스가 균일하게 분포하기 위하여 하나 이상의 가스 분배 격판이 구성될 수 있다. 다중 루프 코어(C1, C2, C3)는 하나의 단일 마그네틱 코어를 사용하고 구성될 수 있으나, 여러 개의 마그네틱 코어 조각을 사용하여 구성할 수도 있다. 여러 개의 마그네틱 코어 조작을 사용하여 구성되는 경우에는 각 조각의 조립면에 절연 물질과 같은 비자성 물질층을 삽입하여 연결 구성할 수 있다.
진공챔버(300), 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320), 다중 루프 코어(C1, C2, C3)는 여러 형태로 실시될 수 있는데 몇 가지 예를 첨부도면 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
도 2는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 갖는 플라즈마 반응기의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하여, 일 예에 따른 플라즈마 반응기의 진공 챔버(300)는 하부 챔버(300-1)와 상부 챔버(300-2) 그리고 그 사이에 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)가 구성된다. 하부 챔버(300-1)의 내부에는 기판 지지대(330)와 가스 출구(미도시)가 마련되어 있고, 상부 챔버(300-2)에는 가스 입구(301)가 마련되어 있다.
도 3은 도 2의 다중 루프 코어 플라즈마 발생기의 수직 단면도이다. 도 3을 참조하여, 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)는 진공 챔버(300)의 상부를 가로질러 설치되는 다수개의 방전 유도 브리지(322)로 구성된다. 다수개의 방전 유도 브리지(322)는 관형 구조를 갖는다. 다수개의 방전 유도 브리지(322)에는 다중 루프 코어(C1, C2, C3)가 장착된다. 다수개의 방전 유도 브리지(322)는 도체 또는 부도체로 구성될 수 있다. 도체로 구성되는 경우에는 에디 전류가 발생되는 것을 방지하기 위한 절연 영역을 포함하는 것이 바람직하다.
다중 루프 코어(C1, C2, C3)는 도 4a에 도시된 바와 같이 각기 독립된 루프를 형성하는 다수개의 마그네틱 코어(C1, C2, C3)를 사용하여 구성할 수 있다. 또는 도 4b에 도시된바와 같이 여러 개의 루프가 이웃하도록 일체화된 마그네틱 코어(C)를 사용하여 구성할 수도 있다. 다중 루프 코어(C1, C2, C3)에는 일차 권선들(P1, P2, P3)이 각기 권선되어 있다. 일차 권선들(P1, P2, P3)은 하나의 루프를 형성하는 마그네틱 코어에 대하여 일 측에만 권선되거나 또는 양측으로 분리되어 권선될 수 있다.
도 5는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 갖는 플라즈마 반응기의 다른 예를 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 보여주기 위한 분해 사시도이다. 도 5 및 도 6을 참조하여, 다른 예에 따른 플라즈마 반응기의 진공 챔버(300)는 하부 챔버(300-1)와 상부 챔버(300-2) 그리고 그 사이에 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)가 구성된다. 하부 챔버(300-1)의 내부에는 기판 지지대(330)와 가스 출구(미도시)가 마련 되어있고, 상부 챔버(300-2)에는 가스 입구(301)가 마련되어 있다.
도 7은 도 5의 다중 루프 코어 플라즈마 발생기의 평단면도이다. 도 7을 참조하여, 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)는 플라즈마 발생 플레이트(324)와 에이 탑재되어 다중 루프 코어를 구성하는 다수개의 환형 마그네틱 코어(C1, C2, C3,....Cn)와 이에 권선되는 일차 권선들(P1, P2, P3, ..., Pn)로 구성 된다. 다수개의 환형 마그네틱 코어(C1, C2, C3,....Cn)는 플라즈마 발생 플레이트(324)에 탑재된다. 플라즈마 발생 플레이트(324)는 다수개의 환형 마그네틱 코어(C1, C2, C3,....Cn)의 중공 영역을 따라서 관통된 다수개의 홀(325)이 형성되어 있다. 다수개의 홀(325)과 다수개의 환형 마그네틱 코어(C1, C2, C3,....Cn)는 동일한 개수로 형성되어 하나의 홀에 각기 하나의 환형 마그네틱 코어가 탑재된다. 또는 다수개의 홀(325)이 개수가 다수개의 환형 마그네틱 코어(C1, C2, C3,....Cn)의 개수보다 많아서 환형 마그네틱 코어가 탑재되지 않은 비어 있는 홀들이 있을 수 있다. 플라즈마 발생 플레이트(324)는 도체 또는 부도체로 구성될 수 있다. 도체로 구성되는 경우에는 에디 전류가 발생되는 것을 방지하기 위한 절연 영역을 포함하는 것이 바람직하다.
도 8 및 도 9는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 갖는 플라즈마 반응기의 또 다른 예들을 보여주는 도면이다. 먼저 도 8을 참조하여, 또 다른 예의 플라즈마 반응기는 진공 챔버(300)의 상부에 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)가 구성된다. 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)는 진공 챔버(300)의 상부에 장착되는 다수개의 C 형상의 외부 방전 브리지(326-1, 326-2)와 외부 방전 브리지(326-1, 326-2)에 장착되어 다중 루프 코어를 구성하는 환형 마그네틱 코어(C1, C2)와 일차 권선(P1, P2)으로 구성된다. 외부 방전 브리지(326-1, 326-2)는 도체 또는 부도체로 구성될 수 있다. 도체로 구성되는 경우에는 에디 전류가 발생되는 것을 방지하기 위한 절연 영역을 포함하는 것이 바람직하다. 가스 입구(미도시)는 외부 방전 브리지(326-1, 326-2)에 구성되거나 진공 챔버(300)의 천정이나 측벽에 구성될 수 있다. 가스 출구(미도시)는 진공 챔버(300)의 하단에 구성된다.
도 9를 참조하여, 또 다른 예의 플라즈마 반응기는 진공 챔버(300)의 상부에 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)가 구성된다. 이 예에서 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)는 리모트 플라즈마 발생기를 구성하는 다수개의 환형 방전관(327-1, 327-2)과 이에 장착되는 환형 마그네틱 코어(C1, C2)로 구성된다. 환형 마그네틱 코어(C1, C2)에는 각각 일차 권선(P1, P2)이 권선된다. 환형 방전관(327-1, 327-2)은 도체 또는 부도체로 구성될 수 있다. 도체로 구성되는 경우에는 에디 전류가 발생되는 것을 방지하기 위한 절연 영역을 포함하는 것이 바람직하다.
이상의 여러 예들에서 설명된바와 같이 다중 루프 코어 플라즈마 발생기(320)는 여러 형태가 있을 수 있다. 그러나 이들은 모두 다수개의 마그네틱 코어들로 구성되는 다중 루프 코어(C1, C2, C3,..., Cn)와 일차 권선들(P1, P2, P3,...,Pn)을 공통적으로 구비하고 있다. 그럼으로 본 상세한 설명에서 설명되지 않았다고 하더라도 어떠한 임의의 플라즈마 반응기가 다수개의 마그네틱 코어들로 구성되는 다중 루프 코어(C1, C2, C3,..., Cn)와 일차 권선들(P1, P2, P3,...,Pn) 을 갖고 있다면 본 발명의 사상이 실시될 수 있는 플라즈마 반응기로 적합하며 전류 균형 회로(200)와 연결되어 본 발명의 플라즈마 반응기를 구성할 수 있다는 것을 이 분야의 기술자들은 잘 알 수 있을 것이다.
한편, 도 1을 다시 참조하여, 기판 지지대(330)는 바이어스 전원 공급원(340)에 연결되어 바이어스 된다. 예를 들어, 서로 다른 무선 주파수 전원을 공급하는 두 개의 전원 공급원(341, 342)이 임피던스 정합기(343)를 통하여 기판 지지대(330)에 전기적으로 연결되어 바이어스 된다. 기판 지지대(330)의 이중 바이어스 구조는 진공 챔버(300)의 내부에 플라즈마 발생을 더욱 용이하게 하고, 피처리 기판(W)의 표면에서 플라즈마 이온 에너지 조절을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 더욱 향상 시킬 수 있다. 또는 단일 전원 공급원에 의해서 단일 바이어스되는 구조로 변형 실시할 수도 있다. 또한, 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기는 기판 지지대(330)는 바이어스 전원의 공급 없이 제로 포텐셜(zero potential)을 갖는 구조로 변형 실시될 수도 있다. 본 발명의 플라즈마 반응기는 고밀도의 플라즈마를 발생하는 구조에서 바이어스의 공급 없이도 피처리 기판(W)에 대한 플라즈마 처리가 가능하다.
도 10 내지 도 12는 전류 균형 회로의 일 실시예와 변형예들을 보여주는 도면이다. 먼저, 도 10을 참조하여, 전류 균형 회로(200)는 직렬로 연결된 동일한 용량의 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)를 갖는 전류 균형 분배기(210)로 구성된다. 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)는 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)과 동일한 개수로 구성되며, 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 일차측은 접지와 무선 주파수 입력단(RFin)(임피던스 정합기(120)의 출력단) 사이에 직렬로 연결되고, 이차측은 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)의 양단에 각각 연결된다. 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)는 접지와 무선 주파수 입력단(RFin) 사이의 전압을 균등하게 분할하여 분할된 다수의 분할된 전압(Vo_1, Vo_2, Vo_n)을 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 출력한다.
복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 일차측으로 흐르는 전류는 동일함으로 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 공급되는 전력도 동일하게 된다. 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3) 중에서 어느 하나의 임피던스가 변화되어 전류량의 변화가 발생되면 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)가 전체적으로 상호 작용하여 전류 균형을 이루게 된다. 그럼으로 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 공급되는 전류는 상호 균일하게 지속적인 자동 조절이 이루어진다. 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)는 각기 일차측과 이차측의 권선비율이 기본적으로 1:1로 설정되어 있으나 이는 변경이 가능하다.
도면에는 미도시 되었으나, 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)는 과도전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 보호회로를 포함할 수 있다. 보호회로는 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213) 중 어느 하나가 전기적으로 오픈 상태로 되어 해당 트랜스포머에 과도전압이 증가되는 것을 방지한다. 이러한 기능의 보호회로는 바람직하게는 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 각각의 일차측 양단에 바리스터(Varistor)를 연결하여 구현할 수 있으며, 또는 제너다이오드(Zener Diode)와 같은 정전압 다이오드를 사용하여 구현할 수 있다.
도 11을 참조하여, 일 변형예에 따른 전류 균형 분배기(210a)는 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)와 멀티탭 스위칭 회로(214, 215, 216)를 구비한다. 멀티탭 스위칭 회로(214, 215, 216)는 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 이차측에 구성되는 멀티탭과 멀티탭 사이에서 스위칭 동작하여 권선비를 조절하는 스위치를 포함하여 구성된다. 멀티탭 스위칭 회로(214, 215, 216)의 각각의 스위치는 대응된 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)의 일단에 전기적으로 연결된다. 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 이차측의 일단과 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)의 일단은 공통으로 연결된다.
멀티탭 스위칭 회로(214, 215, 216)의 스위치를 제어하여 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 이차측 권선비를 개별적으로 또는 연동하여 제어 할 수 있다. 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 이차측 권선비를 개별적으로 또는 연동하여 조절함으로서 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 공급되는 전압 레벨(Vo_1, Vo_2, Vo_n)을 개별적으로 서로 다르게 또는 연동하여 가변적으로 조절할 수 있다. 그럼으로 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)에 의해 발생되는 플라즈마의 밀도와 이온 에너지를 필요에 따라 부분적으로 제어할 수 있다.
도 12를 참조하여, 다른 변형예의 전류 균형 분배기(210b)는 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)와 멀티탭 스위칭 회로(217, 218, 219)를 구비한다. 멀티탭 스위칭 회로(217, 218, 219)는 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 이차측에 구성되며 접지에 연결되는 중간 탭, 중간 탭의 양측으로 구성되는 멀티탭, 그리고 양측의 멀티탭 사이에서 각기 스위칭 동작하여 권선비를 조절하는 두 개의 스위치를 포함하여 구성된다. 두 개의 스위치 중 하나의 스위치는 해당되는 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)의 일단에 전기적으로 연결되고, 다른 하나의 스위치는 타단에 연결된다.
이와 같은 전류 균형 회로(200b)에서 복수개의 트랜스포머(207, 208, 209)의 이차측은 각기 접지로 연결되는 중간 탭을 기준으로 상단의 스위치를 통하여 정전압(Vop_1, Vop_2, Vop_n)을 하단의 스위치를 통하여 부전압(Von_1, Von_2, Von_n)을 각각 출력한다. 각각의 트랜스포머(211, 212, 213)의 이차측에서 출력되는 정전압(Vop_1, Vop_2, Vop_n)과 부전압(Von_1, Von_2, Von_n)의 전압 레벨은 멀티탭 스위칭 회로(217, 218, 219)의 스위칭 동작에 따라 제어된다.
도 13 및 도 14는 전류 균형 회로의 다른 실시예와 변형예를 보여주는 도면이다. 도 13을 참조하여, 다른 실시예의 전류 균형 회로(200)는 전류 가변기(227)와 전류 균형 분배기(220)를 포함하여 구성된다. 전류 가변기(227)는 가변 인덕터로 구성될 수 있으며, 가변 인덕터의 일단은 무선 주파수 입력단(RFin)(임피던스 정합기(120)의 출력단)에 타단은 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)에 공통으로 연결된다. 전류 균형 분배기(220)는 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)에 각각 연결되는 복수개의 유도 코일(221, 222, 223)과 복수개의 유도 코일(221, 222, 223)이 공통으로 권선되는 마그네틱 코어(214)로 구성된다. 복수개의 유도 코일(221, 222, 223)들은 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)과 일대일로 대응되게 연결되며, 다른 일단은 접지된다. 복수개의 유도 코일(221, 222, 223)은 기본적으로 동일한 권선수를 갖는다. 그러나 플라즈마 반응기의 구조적 특징 등에 따라서 권선수를 서로 다르게 하는 것도 가능하다.
전류 가변기(227)는 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 공급되는 전체 전류량을 제어한다. 전류 균형 분배기(220)는 복수개의 유도 코일(221, 222, 223)들의 상호 작용에 의해 각각의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 입력되는 전류량이 서로 균형을 이루도록 자동적으로 제어된다.
전류 균형 분배기(220)는 복수개의 유도 코일(221, 222, 223)들 각각에 구성되는 멀티탭과 스위치를 포함한 멀티탭 스위칭 회로(224, 225, 226)가 구성될 수 있다. 멀티탭 스위칭 회로(224, 225, 226)를 이용하여 복수개의 유도 코일(221, 222, 223)의 권선비를 개별적으로 또는 전체적으로 가변 할 수 있다. 전류 가변 기(227)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 접지와 전류 균형 분배기(220) 사이에 구성될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 전류 가변기(227a)는 가변 콘덴서로 구성할 수도 있다.
도 16은 전류 균형 회로의 또 다른 실시예를 보여주는 회로도이다. 도면을 참조하여, 또 다른 변형예의 전류 균형 회로(200)는 파워 트랜스포머(240)와 전류 균형 분배기(210)로 구성된다. 파워 트랜스포머(240)는 무선 주파수 입력단(RFin)에 일차측이 연결되어 무선 주파수를 입력 받아 이차측에서 정전압(V_p)과 부전압(V_n)을 출력한다. 전류 균형 분배기(210)는 정전압(V_p)을 인가받아서 다수의 전압들로 분할하며, 분할된 전압(Vo_1, Vo_2, Vo_n)을 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)의 일단으로 각기 인가한다. 파워 트랜스포머(240)의 부전압(V_n)은 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)의 타단에 공통으로 인가된다. 이때, 전류 균형 분배기(210)는 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 입력되는 전류 값들이 서로 균형을 이루도록 자동적으로 전류량을 분배 조절한다.
도 17은 도 16의 전류 균형 회로의 상세 회로도이다. 도면을 참조하여, 파워 트랜스포머(240)의 일차측은 일단이 무선 주파수 입력단(RFin)에 연결되고, 타단이 접지에 접속된다. 파워 트랜스포머(240)의 이차측은 접지에 전기적으로 연결된 중간 탭(241)을 갖는다. 그럼으로 이차측의 일단은 정전압(V_p)을 출력하고, 타단은 부전압(V_n)을 출력하게 된다. 중간 탭(241)의 위치에 따라 정전압(V_p)과 부전압(V_n)의 비율이 결정된다. 예를 들어, 정전압(V_p)과 부전압(V_n)의 비율은 1:2가 되도록 중간 탭(241)을 구성 할 수 있는데, 이 경우 전류 균형 분배기(210)는 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)을 구동하기 위한 전체 전력 용량의 1/3 정도의 전력 용량 범위에서 전류 균형을 수행한다.
전류 균형 분배기(210)는 이미 도 10에서 설명한 바와 같이 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)에 각기 대응되는 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)를 구비한다. 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)는 각기 일차측과 이차측의 권선비율이 기본적으로 1:1로 설정되어 있으나 이는 변경이 가능하다. 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 각 일차측은 파워 트랜스포머(240)의 이차측의 일단과 접지 사이에 직렬로 연결되고, 각 이차측의 일단은 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)에 대응되어 각기 연결되고 타단은 접지로 연결된다.
전류 균형 분배기(220)는 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)에 의해 정전압(V_p)을 균등하게 전압 분할하며, 분할된 전압(Vo_1, Vo_2, Vo_n)을 다수의 플라 즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 입력한다. 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 일차측이 직렬로 연결되어 있어서 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3) 중에서 어느 하나의 임피던스가 변화되어 전류량의 변화가 발생되면 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)가 전체적으로 상호 작용하여 자동적으로 전류 균형을 이루게 된다. 상술했던바와 같이, 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)는 과도전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 보호회로를 포함할 수 있다.
도 18은 도 16의 전류 균형 분배기의 변형예를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여, 변형예에 따른 전류 균형 분배기(210c)는 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 이차측에 멀티탭 스위칭 회로(217, 218, 219)를 더 구비한다. 멀티탭 스위칭 회로(217, 218, 219)는 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 이차측에 연결되는 멀티탭과 멀티탭의 어느 하나를 접지로 연결시키는 스위치로 구성된다.
복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 이차측으로 유도되어 출력되는 분할 전압들(Vo_1, Vo_2, Vo_n)은 멀티탭 스위칭 회로(217, 218, 219)의 스위칭 상태에 따라 서로 다른 전압 레벨로 조절된다. 이에 따라 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 전달되는 전력은 전체적으로 낮게 또는 높게 조절되며, 부분적으로도 낮게 또는 높게 조절될 수 있다.
도 19a 내지 도 19c는 파워 트랜스포머의 변형예들을 보여주는 회로도이다.
먼저, 도 19a를 참조하여, 일 변형예에 따른 파워 트랜스포머(240a)의 이차측은 분리된 두 개의 권선(222-1, 222-2)으로 구성된다. 이 두 개의 권선(242, 243) 중 하나의 권선(242)은 일단으로 정전압(V_p)을 출력하고 타단은 접지로 접속되며, 다른 하나의 권선(243)은 일단이 접지로 접속되며 타단으로 부전압(V_n)을 출력한다.
도 19b를 참조하여, 다른 변형예에 따른 파워 트랜스포머(240b)는 이차측에 멀티탭 스위칭 회로(245)를 구비한다. 멀티-탭 스위칭 회로(245)는 파워 트랜스포머(240b)는 이차측에 구성되는 멀티탭과 멀티탭 중 어느 하나는 접지로 연결시키는 스위치로 구성된다. 파워 트랜스포머(240b)는 멀티-탭 스위칭 회로(245)의 스위칭 상태에 따라서 정전압(V_p)과 부전압(V_n)의 비율이 가변된다.
도 19c를 참조하여, 또 다른 변형예에 따른 파워 트랜스포머(240c)는 이차측은 중간 탭(241)을 기준으로 양측으로 구성되는 제1 및 제2 멀티탭 스위칭 회로(246, 247)를 구비한다. 제1 멀티탭 스위칭 회로(246)는 스위칭 상태에 따라 가변된 정전압(Vp)을 출력하고, 제2 멀티탭 스위칭 회로(247)도 스위칭 상태에 따라 가변된 부전압(Vn)을 출력한다. 따라서 제1 및 제2 멀티탭 스위칭 회로(245, 246)의 스위칭에 따라 정전압(V_p)과 부전압(V_n)의 비율 및 각각의 전압 레벨이 가변된다.
도 20은 전류 균형 회로의 또 다른 변형예를 보여주는 회로도이다. 도면을 참조하여, 또 다른 변형예의 전류 균형 회로(200d)는 파워 트랜스포머(240d)와 전류 균형 분배기(210d)를 포함한다. 파워 트랜스포머(240d)의 일차측은 일단이 무선 주파수 입력단(RFin)에 연결되고, 타단이 접지에 접속된다. 파워 트랜스포머(240d)의 이차측(22)은 접지에 전기적으로 연결된 중간 탭(241)을 갖는다. 그럼 으로 이차측(22)의 일단은 정전압(V_p)을 출력하고, 타단은 부전압(V_n)을 출력하게 된다. 또한, 중간탭(241)과 정전압 출력단 사이에 구성되는 멀티탭과 멀티탭 중 어느 하나와 연결되는 스위치를 포함하는 멀티탭 스위칭 회로(248)가 구비된다.
전류 균형 분배기(210d)의 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)는 각 일차측은 파워 트랜스포머(240)의 정전압(V_p) 출력단과 멀티-탭 스위칭 회로(248)의 스위치 사이에 직렬로 연결된다. 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 각 이차측의 일단은 대응되는 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)의 일단에 연결되고, 각 이차측의 타단은 멀티탭 스위칭 회로(248)의 스위치에 연결된다.
이와 같이 구성된 전류 균형 분배기(210d)는 복수개의 트랜스포머(211, 212, 213)의 일차측에 인가되는 전압 레벨은 기본적으로 접지 전압 레벨보다 높으며 멀티탭 스위칭 회로(248)의 스위칭 상태에 따라서 가변 된다. 그럼으로 전류 균형 분배기(210d)는 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)의 전류 불균형을 커버할 수 있는 최소의 전력 범위 내에서 전류 균형 조절이 이루어 질 수 있도록 한다. 상기 멀티탭 스위칭 회로(248)는 고정탭으로 대치될 수 있다.
도 21은 전류 균형 회로를 제어하기 위한 제어 회로 구성을 보여주는 블록도이다. 도면을 참조하여, 전류 균형 회로(200)는 제어부(350)에 의해서 제어된다. 제어부(350)는 중앙 처리 장치, 메모리 장치, 제어 프로그램을 포함하는 컴퓨터 시스템으로 구성될 수 있다. 제어부(350)는 사용자 제어, 공정 조건 데이터, 플라즈마 상태 모니터링 회로(352)가 검출하는 플라즈마 상태 값에 따라서 전류 균형 회로(200)의 제어를 수행한다. 플라즈마 상태 모니터링 회로(352)는 플라즈마 상태 를 감지하기 위한 하나 이상의 센서(354)를 이용하여 플라즈마 상태를 감지한다.
예를 들어, 도 11을 참조하여, 제어부(350)는 전류 균형 분배기(210a)에 구비되는 멀티탭 스위칭 회로(214, 215, 216)의 스위칭 상태를 제어하여 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 공급되는 전력을 가변적으로 제어할 수 있다. 도 12를 참조하여, 전류 균형 분배기(210b)에 구비되는 멀티탭 스위칭 회로(217, 218, 219)의 스위칭 상태를 제어하여 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 공급되는 전력을 가변적으로 제어할 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하여, 제어부(350)는 전류 균형 분배기(220)의 멀티탭 스위칭 회로(224, 225, 227)와 전류 가변기(227)를 제어하여 각각 독립적으로 제어하여 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 공급되는 전력을 전체적 또는 부분적으로 가변 제어할 수 있다.
도 18을 참조하여, 제어부(350)는 전류 균형 분배기(210c)의 멀티탭 스위칭 회로(217, 218, 219)를 제어하여 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 공급되는 가변적으로 제어할 수 있다. 도 19b, 도 19c 및, 도 20을 참조하여, 제어부(350)는 파워 트랜스포머(240b)(240c)(240d)에 구비되는 멀티탭 스위칭 회로(245)(246, 247)(248)를 제어하여 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 공급되는 전력을 전체적으로 가변되게 제어할 수 있다.
그리고 파워 트랜스포머(240)와 전류 균형 분배기(210)에 각각 멀티탭 스위칭 회로가 각기 구비되는 경우에도, 제어부(350)는 각각의 멀티탭 스위칭 회로를 제어하여 다수의 플라즈마 발생 유닛(G1, G2, G3)로 공급되는 전력을 전체적 또는 부분적으로 가변 제어할 수 있다.
이상의 상술한 본 발명의 유도 결합 플라즈마 반응기에 구성되는 전류 균형 회에 구성되는 멀티탭 스위칭 회로들은 기계적인 멀티-탭 스위치로 구성하는 것도 가능하지만, 바람직하게는 반도체 스위치 소자(예를 들어, 전계효과트랜지스터 등)를 사용하여 구현 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기는 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기에 의하면, 다중 루프 코어와 일차 권선을 포함하는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기에 있어서 다중 루프 코어의 일차 권선으로 공급되는 전류의 균형을 조절하여 대면적의 균일한 고밀도 플라즈마를 얻을 수 있다.

Claims (18)

  1. 다중 루프 코어와 일차 권선들을 포함하는 다중 루프 코어 플라즈마 발생기;
    상기 일차 권선들에 전류를 공급하기 위한 전원 공급원; 및
    전원 공급원으로부터 공급되는 전류를 다중 루프 코어의 일차 권선들로 전류 균형을 이루며 분배 공급하는 전류 균형 회로를 포함하는 플라즈마 반응기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류 균형 회로는: 다중 루프 코어에 각기 대응하는 복수개의 트랜스포머를 갖는 전류 균형 분배기를 포함하고,
    복수개의 트랜스포머는: 일차측이 전원 공급원에 연결된 무선 주파수 입력단과 접지 사이에 직렬로 연결되고, 이차측이 대응된 다중 루프 코어의 일차 권선에 연결되어서; 무선 주파수 입력단과 접지 사이의 전압을 분할하고; 분할된 다수의 분할된 전압을 각기 대응된 다중 루프 코어의 일차 권선으로 공급하는 플라즈마 반응기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전류 균형 분배기는: 복수개의 트랜스포머의 이차측의 권선비를 가변시키기 위한 가변 수단을 포함하는 플라즈마 반응기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전류 균형 분배기는: 복수개의 트랜스포머의 이차측에 구성되며 접지로 연결되는 중간탭을 포함하는 플라즈마 반응기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전류 균형 회로는: 다중 루프 코어의 일차 권선들로 공급되는 전류를 전체적으로 가변 제어하기 위한 전류 가변기; 및 다중 루프 코어의 일차 권선들로 공급되는 각각의 전류가 균형을 이루도록 하는 전류 균형 분배기를 함하고,
    전류 균형 분배기는: 다중 루프 코어의 일차 권선들에 연결되는 복수개의 유도 코일; 및 복수개의 유도 코일이 공통으로 권선되는 마그네틱 코어를 포함하는 플라즈마 반응기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수개의 유도 코일들의 권선수를 가변시키는 가변 수단을 포함하는 플라즈마 반응기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전류 균형 회로는:
    전원 공급원에 연결되는 파워 트랜스포머; 및
    파워 트랜스포머의 이차측 전압을 인가받아서 다수의 전압들로 분할하고, 분할된 전압을 다중 루프 코어의 일차 권선들의 일단으로 각기 인가하되 각 다중 루프 코어의 일차 권선들로 입력되는 전류 값들이 서로 균형을 이루도록 전류량을 분배하는 전류 균형 분배기를 포함하는 플라즈마 반응기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 파워 트랜스포머는 이차측에 접지된 중간탭을 갖고 정전압(V_p)과 부전압(V_n)을 출력하며;
    전류 균형 회로는 파워 트랜스포머의 정전압을 인가받아서 다수의 전압들로 분할하여 다중 루프 코어의 일차 권선들의 일단으로 입력하고;
    파워 트랜스포머의 부전압은 다중 루프 코어의 일차 권선들의 타단에 공통으로 인가되는 플라즈마 반응기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전류 균형 분배기는: 다중 루프 코어의 일차 권선들과 각기 대응되는 복수개의 트랜스포머를 포함하고,
    복수개의 트랜스포머는: 일차측이 파워 트랜스포머의 이차측과 접지 사이에 직렬로 연결되고, 이차측이 대응된 다중 루프 코어의 일차 권선들에 연결되어; 파워 트랜스포머의 이차측과 접지 사이의 전압을 분할하고; 분할된 다수의 분할된 전압을 각기 대응된 다중 루프 코어의 일차 권선들로 공급하는 플라즈마 반응기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전류 균형 분배기는: 복수개의 트랜스포머의 이차측의 권선비를 가변시키기 위한 가변 수단을 포함하는 플라즈마 반응기.
  11. 제8항에 있어서, 상기 파워 트랜스포머의 정전압과 부전압의 비율을 가변시기키 위한 가변 수단을 포함하는 플라즈마 반응기.
  12. 제8항에 있어서, 상기 파워 트랜스포머의 정전압과 부전압의 비율과 각각의 전압 레벨을 가변시키기 위한 가변 수단을 포함하는 플라즈마 반응기.
  13. 제7항에 있어서, 상기 파워 트랜스포머는: 이차측에 구성되며 접지된 중간탭; 중간탭과 정전압 출력단 사이에 구성되는 멀티탭과 멀티탭의 어느 하나를 전류 균형 분배기로 연결되도록 스위칭 동작하는 스위치를 갖는 멀티탭 스위칭 회로를 포함하고,
    상기 전류 균형 분배기는 파워 트랜스포머의 정전압 출력단과 멀티탭 스위칭 회로의 스위치 사이의 전압을 분할하여 다중 루프 코어의 일차 권선들의 일단으로 각기 인가하는 플라즈마 반응기.
  14. 제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류 균형 분배기는 과도전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 보호회로를 포함하는 플라즈마 반응기.
  15. 제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 전류 균형 회로를 제어하여 다중 루프 코어의 일차 권선들로 공급되는 전력을 가변 제어하는 제어부를 포함하는 플라즈마 반응기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제어부는 사용자 제어 입력, 공정 조건 데이터, 플라즈마 상태를 검출하는 플라즈마 상태 모니터링 회로로 부터 제공되는 플라즈마 상태 검출 값 중에서 적어도 어느 하나에 기초하여 전류 균형 회로를 제어하는 플라 즈마 반응기.
  17. 제1항에 있어서, 다중 루프 코어 플라즈마 발생기에 의해 발생된 플라즈마 가스에 의해 처리될 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대;
    상기 기판 지지대로 바이어스 전원을 공급하는 바이어스 전원 공급원을 포함하고,
    상기 바이어스 전원 공급원은 단일 바이어스 또는 이중 바이어스 중 어느 하나의 바이어스 구조를 갖는 플라즈마 반응기.
  18. 제1항에 있어서, 다중 루프 코어 플라즈마 발생기에 의해 발생된 플라즈마 가스에 의해 처리될 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대;
    상기 기판 지지대는 바이어스 전원의 공급이 없는 플라즈마 반응기.
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