KR20100100263A

KR20100100263A - Multiplex frequency driven capacitively coupled plasma reactor

Info

Publication number: KR20100100263A
Application number: KR1020090019044A
Authority: KR
Inventors: 위순임
Original assignee: 위순임
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2010-09-15
Also published as: KR101626043B1

Abstract

PURPOSE: A multiplex frequency driven capacitively coupled plasma reactor is provided to generate plasma on a large area by driving a plurality of capacitively coupled plasma according to multi-frequency. CONSTITUTION: A capacitively coupled plasma reactor includes a plasma reactor(10), a capacitively coupled electrode assembly(30), and two or more main power sources(40a, 40b). The capacitively coupled electrode assembly includes a plurality of capacitively coupled electrodes(31, 33) in order to discharge of plasma in the plasma reactor. The main power sources drive the capacitively coupled electrodes by supplying two or more different wireless frequency power to the capacitively coupled electrode assembly.

Description

Multi-Frequency Driven Capacitive Coupled Plasma Reactor {MULTIPLEX FREQUENCY DRIVEN CAPACITIVELY COUPLED PLASMA REACTOR}

본 발명은 용량 결합 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 복수개의 용량 결합 전극을 다중 주파수에 의해 구동하여 대면적의 플라즈마를 보다 균일하게 발생하여 대면적의 피처리 대상에 대한 플라즈마 처리 효율을 높일 수 있는 다중 주파수 구동형 용량 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitively coupled plasma reactor. Specifically, a plurality of capacitively coupled electrodes are driven by multiple frequencies to generate a large area of plasma more uniformly, thereby improving plasma processing efficiency for a large area of a target object. And a multi-frequency driven capacitively coupled plasma reactor.

플라즈마는 같은 수의 양이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 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.Plasma is a highly ionized gas containing the same number of positive ions and electrons. Plasma discharges are used for gas excitation to generate active gases containing ions, free radicals, atoms, molecules. The active gas is widely used in various fields and is typically used in a variety of semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, cleaning, ashing, and the like.

플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 무선 주파 수(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. 그러나 대형화되는 피처리 기판을 처리하기 위하여 용량 결합 전극을 대형화하는 경우 전극의 열화에 의해 전극에 변형이 발생되거나 손상될 수 있다. 이러한 경우 전계 강도가 불균일하게 되어 플라즈마 밀도가 불균일하게 될 수 있으며 반응기 내부를 오염시킬 수 있다. 유도 결합 플라즈마 소스의 경우에도 유도 코일 안테나의 면적을 크게 하는 경우 마찬가지로 플라즈마 밀도를 균일하게 얻기가 어렵다.There are a number of plasma sources for generating plasma, and capacitive coupled plasma and inductive coupled plasma using radio frequencies are representative examples. Capacitively coupled plasma sources have the advantage of high process productivity compared to other plasma sources due to their high capacity for precise capacitive coupling and ion control. However, when the capacitively coupled electrode is enlarged in order to process an enlarged substrate, the electrode may be deformed or damaged by deterioration of the electrode. In this case, the electric field strength may be uneven, which may result in uneven plasma density and contaminate the inside of the reactor. In the case of an inductively coupled plasma source, it is also difficult to obtain a uniform plasma density when the area of the induction coil antenna is increased.

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 물질의 개발되고 있는 등과 같은 여러 요인으로 인하여 더욱 향상된 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 특히, 대면적의 피처리 기판에 대한 우수한 처리 능력을 갖는 향상된 플라즈마 소스 및 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다.In recent years, the semiconductor manufacturing industry has been further improved due to various factors such as ultra miniaturization of semiconductor devices, the enlargement of silicon wafer substrates for manufacturing semiconductor circuits, the enlargement of glass substrates for manufacturing liquid crystal displays, and the development of new materials to be processed. Plasma treatment technology is required. In particular, there is a need for improved plasma sources and plasma processing techniques that have good processing capabilities for large area substrates.

본 발명의 목적은 복수개의 용량 결합 전극을 다중 주파수에 의해 구동하여 대면적의 플라즈마 고밀도로 균일하게 발생 및 유지 할 수 있는 다중 주파수 구동 형 용량 결합 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a multi-frequency driven type capacitively coupled plasma reactor capable of uniformly generating and maintaining a large area of plasma density by driving a plurality of capacitively coupled electrodes by multiple frequencies.

본 발명의 다른 목적은 다중 주파수에 의해 구동되는 복수개의 용량 결합 전극들의 상호간 용량 결합을 균일하게 제어하여 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있는 다중 주파수 구동형 용량 결합 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a multi-frequency driven capacitively coupled plasma reactor capable of uniformly controlling the capacitive coupling of a plurality of capacitively coupled electrodes driven by multiple frequencies to uniformly generate high density plasma.

본 발명의 또 다른 목적은 다중 주파수에 의해 구동되는 용량 결합 전극의 전류 공급을 균일하게 제어하여 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있는 다중 주파수 구동형 용량 결합 플라즈마 반응기를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a multi-frequency driven capacitively coupled plasma reactor capable of uniformly generating a high density plasma by uniformly controlling the current supply of the capacitively coupled electrode driven by multiple frequencies.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 용량 결합 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 용량 결합 플라즈마 반응기는: 플라즈마 반응기; 상기 플라즈마 반응기 내부에 플라즈마 방전을 유도하기 위한 복수개의 용량 결합 전극을 포함하는 용량 결합 전극 어셈블리; 상기 용량 결합 전극 어셈블리로 둘 이상의 서로 다른 무선 주파수 전원을 동시에 공급하여 상기 복수개의 용량 결합 전극을 구동시키는 둘 이상의 메인 전원 공급원을 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a capacitively coupled plasma reactor. The capacitively coupled plasma reactor of the present invention comprises: a plasma reactor; A capacitively coupled electrode assembly including a plurality of capacitively coupled electrodes for inducing plasma discharge in the plasma reactor; And at least two main power sources for simultaneously supplying two or more different radio frequency power to the capacitively coupled electrode assembly to drive the plurality of capacitively coupled electrodes.

일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 용량 결합 전극은 둘 이상의 서로 다른 무선 주파수가 합성된 주파수로 구동되는 전극을 포함한다.In one embodiment, the plurality of capacitively coupled electrodes includes electrodes driven at a frequency at which two or more different radio frequencies are synthesized.

일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 용량 결합 전극은 각기 서로 다른 주파수로 구동되는 둘 이상의 전극을 포함한다.In one embodiment, the plurality of capacitively coupled electrodes includes two or more electrodes, each driven at a different frequency.

일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 용량 결합 전극은 서로 다른 위상의 무선 주파수에 의해 구동되는 둘 이상의 전극을 포함한다.In one embodiment, the plurality of capacitively coupled electrodes comprise two or more electrodes driven by radio frequencies of different phases.

일 실시예에 있어서, 상기 메인 전원 공급원으로부터 공급되는 무선 주파수 신호를 서로 다른 위상으로 분배하여 각기 다른 용량 결합 전극으로 공급하는 위상 분배 회로를 포함한다.In one embodiment, a phase distribution circuit for distributing a radio frequency signal supplied from the main power source in different phases and supplying them to different capacitive coupling electrodes.

일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 용량 결합 전극은 접지된 전극을 포함한다.In one embodiment, the plurality of capacitive coupling electrodes includes a grounded electrode.

일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 용량 결합 전극으로 공급되는 전류의 균형을 조절하는 전류 균형 회로를 포함한다.In one embodiment, a current balancing circuit for adjusting the balance of the current supplied to the plurality of capacitive coupling electrodes.

일 실시예에 있어서, 상기 용량 결합 전극 어셈블리는 상기 복수개의 용량 결합 전극이 장착되는 판형상의 전도성 전극 장착판과 상기 전도성 전극 장착판에 상기 복수개의 용량 결합 전극을 연결하는 절연성 커넥터 및 상기 전도성 전극 장착판으로 무선 주파수를 공급하는 전원 공급원을 더 포함한다.The capacitively coupled electrode assembly may include a plate-shaped conductive electrode mounting plate on which the plurality of capacitive coupling electrodes are mounted, and an insulated connector connecting the plurality of capacitive coupling electrodes to the conductive electrode mounting plate, and the conductive electrode mounting. It further includes a power supply for supplying radio frequency to the plate.

본 발명의 용량 결합 플라즈마 반응기에 의하면, 다중 주파수에 의해 구동되는 복수개의 용량 결합 전극에 의해 대면적의 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있다. 또한, 다중 주파수에 의해 구동되는 복수개의 용량 결합 전극으로 공급되는 전류의 균형을 자동적으로 이루도록 함으로 용량 결합 전극들의 상호간 용량 결합을 균일하게 제어하여 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있다. 그리고 복수개의 용량 결합 전극을 사용하여 플라즈마의 대면적화를 용이하게 이룰 수 있다.According to the capacitively coupled plasma reactor of the present invention, a large-area plasma can be generated uniformly by a plurality of capacitively coupled electrodes driven by multiple frequencies. In addition, by automatically balancing the current supplied to the plurality of capacitively coupled electrodes driven by multiple frequencies, it is possible to uniformly control the capacitive coupling between the capacitively coupled electrodes to uniformly generate high-density plasma. In addition, a large area of the plasma can be easily achieved by using a plurality of capacitively coupled electrodes.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 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 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예예 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 주파수 구동형 유도 결합 플라즈마 반응기는 플라즈마 반응기(10), 가스 공급부(20), 용량 결합 전극 어셈블리(30)를 포함한다. 플라즈마 반응기(10)는 내부에 피처리 기판(13)이 놓이는 지지대(12)가 구비된다. 플라즈마 반응기(10)의 상부에는 용량 결합 전극 어셈블리(30)가 구성된다. 가스 공급부(20)는 용량 결합 전극 어셈블리(30)의 상부에 구성되어 가스 공원(미도시)으로부터 제공된 가스를 용량 결합 전극 어셈블리(30)의 가스 분사홀(32)을 통하여 플라즈마 반응기(10)의 내부로 공급한다. 둘 이상의 메인 전원 공급원(40a, 40b)으로부터 발생된 서로 다른 둘 이상의 무선 주 파수(f1, f2)는 임피던스 정합기(41)를 통하여 용량 결합 전극 어셈블리(30)에 구비된 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)으로 공급되어 플라즈마 반응기(10) 내부의 용량 결합된 플라즈마를 유도한다. 이때, 서로 다른 주파수(f1, f2)에 의해서 용량 결합 전극 어셈블리(30)가 구동됨으로서 대면적의 플라즈마를 고밀도로 균일하게 발생할 수 있다. 플라즈마 반응기(10)의 내부에 발생된 플라즈마에 의해 피처리 기판(13)에 대한 플라즈마 처리가 이루어진다.Referring to FIG. 1, a multi-frequency driven inductively coupled plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention includes a plasma reactor 10, a gas supply unit 20, and a capacitively coupled electrode assembly 30. The plasma reactor 10 is provided with a support 12 on which a substrate 13 to be processed is placed. The capacitively coupled electrode assembly 30 is configured at the top of the plasma reactor 10. The gas supply unit 20 is configured above the capacitively coupled electrode assembly 30 to supply gas provided from a gas park (not shown) to the plasma reactor 10 through the gas injection hole 32 of the capacitively coupled electrode assembly 30. Supply internally. Two or more different radio frequencies f1 and f2 generated from two or more main power sources 40a and 40b may be connected to the plurality of capacitive coupling electrodes provided in the capacitive coupling electrode assembly 30 through the impedance matcher 41. 31 and 33 to induce capacitively coupled plasma inside the plasma reactor 10. In this case, the capacitively coupled electrode assembly 30 is driven by different frequencies f1 and f2 to generate a large-area plasma uniformly with high density. Plasma treatment is performed on the substrate 13 by the plasma generated inside the plasma reactor 10.

플라즈마 반응기(10)는 반응기 몸체(11)와 그 내부에 피처리 기판(13)이 놓이는 지지대(12)가 구비된다. 반응기 몸체(11)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 재작될 수 있다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 재작될 수도 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 재작될 수도 있다. 또 다른 대안으로 반응기 몸체(11)를 전체적 또는 부분적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 재작하는 것도 가능하다. 이와 같이 반응기 몸체(11)는 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 어떠한 물질로도 재작될 수 있다. 반응기 몸체(11)의 구조는 피처리 기판(13)에 따라 그리고 플라즈마의 균일한 발생을 위하여 적합한 구조 예를 들어, 원형 구조나 사각형 구조 그리고 이외에도 어떠한 형태의 구조를 가질 수 있다.The plasma reactor 10 is provided with a support body 12 on which the reactor body 11 and the substrate 13 to be processed are placed. The reactor body 11 can be made of a metallic material such as aluminum, stainless steel, copper. Or may be rewritten with coated metal, for example anodized aluminum or nickel plated aluminum. Or it may be rewritten as a refractory metal. As an alternative, it is also possible to reconstruct the reactor body 11 in whole or in part with an electrically insulating material such as quartz, ceramic. As such, the reactor body 11 may be made of any material suitable for carrying out the intended plasma process. The structure of the reactor body 11 may have a structure suitable for uniform generation of the plasma, for example, a circular structure or a square structure, or any other structure depending on the substrate 13 to be processed.

피처리 기판(13)은 예를 들어, 반도체 장치, 디스플레이 장치, 태양전지 등과 같은 다양한 장치들의 제조를 위한 웨이퍼 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 기판들이다. 플라즈마 반응기(10)는 진공 펌프(8)에 연결된다. 본 발명 의 실시예에서 플라즈마 반응기(10)는 대기압 이하의 저압 상태에서 피처리 기판(13)에 대한 플라즈마 처리가 이루어진다. 그러나 본 발명의 용량 결합 플라즈마 반응기는 대기압에서 피처리 기판을 처리하는 대기압의 플라즈마 처리 시스템으로도 그 사용이 가능하다.The substrate 13 to be processed is, for example, substrates such as wafer substrates, glass substrates, plastic substrates, etc. for the manufacture of various devices such as semiconductor devices, display devices, solar cells, and the like. The plasma reactor 10 is connected to a vacuum pump 8. In the embodiment of the present invention, the plasma reactor 10 is subjected to plasma processing on the substrate 13 under low pressure below atmospheric pressure. However, the capacitively coupled plasma reactor of the present invention can also be used as an atmospheric plasma processing system for processing a substrate under atmospheric pressure.

도 2는 용량 결합 전극 장착판의 상부에 구성된 가스 공급부를 보여주는 반응기 상부의 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view of the reactor top showing a gas supply configured on top of the capacitively coupled electrode mounting plate.

도 2를 참조하여, 가스 공급부(20)는 용량 결합 전극 어셈블리(30)의 상부에 설치된다. 가스 공급부(20)는 가스 공급원(미도시)에 연결되는 가스 입구(21)와 하나 이상의 가스 분배판(22) 그리고 복수개의 가스 주입구(23)를 구비한다. 복수개의 가스 주입구(23)는 전극 장착판(34)의 복수개의 가스 분사홀(32)에 대응되어 연결된다. 가스 입구(21)를 통하여 입력된 가스는 하나 이상의 가스 분배판(22)에 의해서 고르게 분배되어 복수개의 가스 주입구(23)와 그에 대응된 복수개의 가스 분사홀(32)을 통하여 플라즈마 반응기(10)의 내부로 고르게 분사된다. 구체적인 도면의 도시는 생략하였으나, 가스 공급부(20)는 둘 이상의 분리된 가스 공급 채널을 구비하여 서로 다른 가스를 분리하여 플라즈마 반응기(10)의 내부로 공급할 수도 있다. 서로 다른 가스를 분리 공급하도록 하여 플라즈마 처리의 균일도를 높일 수 있다.Referring to FIG. 2, the gas supply unit 20 is installed on the capacitively coupled electrode assembly 30. The gas supply unit 20 includes a gas inlet 21 connected to a gas supply source (not shown), one or more gas distribution plates 22, and a plurality of gas inlets 23. The plurality of gas injection holes 23 correspond to the plurality of gas injection holes 32 of the electrode mounting plate 34. The gas input through the gas inlet 21 is evenly distributed by the one or more gas distribution plates 22 so that the plasma reactor 10 is provided through the plurality of gas injection holes 23 and the plurality of gas injection holes 32 corresponding thereto. Is sprayed evenly into the interior. Although not shown in the drawings, the gas supply unit 20 may include two or more separate gas supply channels to separate different gases and supply them to the inside of the plasma reactor 10. It is possible to increase the uniformity of the plasma treatment by separating and supplying different gases.

도 3은 용량 결합 전극 어셈블리를 보여주는 사시도이고, 도 4는 용량 결합 전극의 단면도이다.3 is a perspective view illustrating a capacitively coupled electrode assembly, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the capacitively coupled electrode.

도 3을 참조하여, 용량 결합 전극 어셈블리(30)는 플라즈마 반응기(10)의 내부에 용량 결합된 플라즈마 방전을 유도하기 위한 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)을 구비한다. 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)은 전극 장착판(34)에 장착된다. 전극 장착판(34)은 반응기 몸체(11)의 천정을 덮도록 설치될 수 있다. 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)은 반응기 몸체(11)의 상부를 선형으로 가로지르며 병렬로 배열된 구조를 갖는다. 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)은 전극 장착판(34)의 하부로 돌출된 선형의 장벽구조를 갖는다. 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 전도체 영역(71)과 그 외부를 감싸는 절연체 영역(71)으로 구성될 수 있다. 또는 전도체 영역(71)만을 구비할 수도 있다. 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)의 형상과 배치 구조는 후술되는 바와 같이 다양한 변형이 가능하다.Referring to FIG. 3, the capacitively coupled electrode assembly 30 includes a plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33 for inducing a capacitively coupled plasma discharge inside the plasma reactor 10. The plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33 are mounted on the electrode mounting plate 34. The electrode mounting plate 34 may be installed to cover the ceiling of the reactor body 11. The plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33 have a structure that is arranged in parallel across the top of the reactor body (11). The plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33 have a linear barrier structure protruding below the electrode mounting plate 34. As illustrated in FIG. 4, the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33 may be configured of a conductor region 71 and an insulator region 71 surrounding the outside thereof. Alternatively, only the conductor region 71 may be provided. The shape and arrangement of the plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33 may be variously modified as described below.

전극 장착판(34)은 복수개의 가스 분사홀(32)을 구비한다. 복수개의 가스 분사홀(32)은 복수개의 용량 결합 전극(31, 33) 사이에 일정 간격을 두고 구성된다. 전극 장착판(34)은 금속이나 비금속 또는 이들의 혼합된 물질로도 구성이 가능하다. 물론, 전극 장착판(34)이 금속 물질로 구성되는 경우에는 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)과의 사이에 전기적 절연 구조를 갖는다. 전극 장착판(34)은 반응기 몸체(11)의 천정을 구성하도록 설치되지만 플라즈마 처리 효율을 높이기 위하여 반응기 몸체(11)의 측벽을 따라서 설치될 수도 있다. 또는 천정과 측벽에 모두 설치될 수도 있다. 구체적인 도시는 생략되었으나, 전극 장착판(34)은 적절한 온 도 제어를 위한 냉각 채널 또는 히팅 채널을 구비할 수 있다.The electrode mounting plate 34 includes a plurality of gas injection holes 32. The plurality of gas injection holes 32 are configured at regular intervals between the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33. The electrode mounting plate 34 may be made of a metal, a nonmetal, or a mixed material thereof. Of course, when the electrode mounting plate 34 is made of a metal material, it has an electrically insulating structure between the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33. The electrode mounting plate 34 is installed to form a ceiling of the reactor body 11, but may be installed along the sidewall of the reactor body 11 to increase plasma treatment efficiency. Or it may be installed on both the ceiling and side walls. Although not shown in detail, the electrode mounting plate 34 may include a cooling channel or a heating channel for proper temperature control.

용량 결합 전극 어셈블리(30)는 접지된 복수개의 제1 전극(31)과 합성된 주파수(f1+f2)를 인가받는 복수개의 제2 전극(33)이 교대적으로 배열된 구조를 갖는다. 두 개의 메인 전원 공급원(40a, 40b)은 서로 다른 주파수(f1, f2)를 발생하며 합성된 주파수(f1+f2)를 임피던스 정합기(41)를 통하여 복수개의 제2 전극(33)으로 인가한다. 제1 메인 전원 공급원(40a)에서 발생되는 주파수(f1)는 상대적으로 낮d은 주파수를 갖고, 제2 메인 전원 공급원(40b)에서 발생되는 주파수(f2)는 상대적으로 높은 주파수를 갖는다. 이와 같이 서로 다른 주파수(f1, f2)에 의해서 용량 결합 전극 어셈블리(30)가 구동됨으로서 대면적의 플라즈마를 고밀도로 균일하게 발생할 수 있다.The capacitive coupling electrode assembly 30 has a structure in which a plurality of grounded first electrodes 31 and a plurality of second electrodes 33 to which the combined frequency f1 + f2 is applied are alternately arranged. The two main power sources 40a and 40b generate different frequencies f1 and f2 and apply the synthesized frequencies f1 + f2 to the plurality of second electrodes 33 through the impedance matcher 41. . The frequency f1 generated at the first main power supply 40a has a relatively low frequency, and the frequency f2 generated at the second main power supply 40b has a relatively high frequency. As described above, since the capacitively coupled electrode assembly 30 is driven by different frequencies f1 and f2, a large-area plasma may be uniformly generated with high density.

도 5 내지 도 7은 용량 결합 전극의 다중 주파수 구동 방식의 다양한 변형예들을 보여주는 도면이다. 그리고 도 8은 용량 결합 전극을 구동하기 위한 주파수의 다양한 파형 구조를 예시하는 도면이다.5 to 7 illustrate various modifications of the multi-frequency driving scheme of the capacitively coupled electrode. And FIG. 8 illustrates various waveform structures of frequencies for driving capacitively coupled electrodes.

도 5 내지 도 7을 참조하여, 용량 결합 전극 어셈블리(30)를 다중 주파수로 구동하는 방식은 여러 가지 방식으로 변형이 가능하다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 교대적으로 병렬 배치된 복수개의 제1 전극(31)과 복수개의 제2 전극(33)에 서로 다른 두 주파수(f1, f2)가 합성된 주파수(f1+f2)를 공급하되 제1 전극(31)과 제2 전극(33)에 위상차를 두고 공급할 수 있다. 이를 위하여 위상 분배 회로(45)가 구비될 수 있다. 위상 분배 회로(45)는 예를 들어 비반전된 합성 주파 수(f1+f2)와 반전된 합성 주파수(반전 f1+f2)를 제2 전극(33)과 제1 전극(31)에 각기 출력한다. 제1 전극(31)과 제2 전극(33)에 위상차를 갖고 합성 주파수가 공급되기 때문에 제1 전극(31)과 제2 전극(33)에 전위차가 유도되어 플라즈마 발생 효율을 향상시킬 수 있다.5 to 7, the method of driving the capacitively coupled electrode assembly 30 at multiple frequencies may be modified in various ways. For example, as shown in FIG. 5, two different frequencies f1 and f2 are synthesized with a plurality of first electrodes 31 and a plurality of second electrodes 33 arranged alternately in parallel ( f1 + f2 may be supplied but may be supplied with a phase difference between the first electrode 31 and the second electrode 33. To this end, a phase distribution circuit 45 may be provided. The phase distribution circuit 45 outputs, for example, the non-inverted synthesized frequency f1 + f2 and the inverted synthesized frequency (inverted f1 + f2) to the second electrode 33 and the first electrode 31, respectively. . Since the synthesis frequency is supplied to the first electrode 31 and the second electrode 33 with a phase difference, a potential difference is induced between the first electrode 31 and the second electrode 33 to improve the plasma generation efficiency.

다른 방식으로, 도 6을 참조하여, 제1 전극(31)과 제2 전극(33)이 각기 서로 다른 하나의 주파수(f1, f2)로 구동되도록 할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(31)은 상대적로 높은 주파수(f2)로 구동되게 하고, 제2 전극(33)은 상대적으로 낮은 주파수(f1)로 구동되도록 할 수 있다.Alternatively, referring to FIG. 6, the first electrode 31 and the second electrode 33 may be driven at different frequencies f1 and f2, respectively. For example, the first electrode 31 may be driven at a relatively high frequency f2, and the second electrode 33 may be driven at a relatively low frequency f1.

또 다른 방식으로, 도 7을 참조하여, 제1 전극(31)과 제2 전극(33) 서로 다른 주파수(f1, f2)로 각기 구동되도록 하되, 제2 전극(33)들 중에는 하나의 주파수(f1)가 위상차를 갖고 구동되는 전극을 포함하도록 할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(31)은 상대적으로 높은 주파수(f2)로 구동되고, 제2 전극(33)은 상대적으로 낮은 주파수(f1)로 구동된다. 이때, 제2 전극(33)은 비반전 주파수(f1)와 반전된 주파수(반전 f2)로 각기 별개로 구동되는 전극을 포함한다.Alternatively, referring to FIG. 7, the first electrode 31 and the second electrode 33 may be driven at different frequencies f1 and f2, respectively, and one frequency (eg, one of the second electrodes 33) may be driven. f1) may include an electrode driven with a phase difference. For example, the first electrode 31 is driven at a relatively high frequency f2, and the second electrode 33 is driven at a relatively low frequency f1. In this case, the second electrode 33 includes electrodes driven separately from the non-inverting frequency f1 and the inverted frequency (inverting f2).

이상과 같은 다양한 경우의 구동 방식에서 공급되는 주파수의 파형은 첨부도면 도 8에 예시된 바와 같이, (a)사인파, (b)톱니파, (c)구형파, 및 (d)삼각파 등으로 다양 형태의 파형이 있을 수 있다.As shown in the accompanying drawings, the waveform of the frequency supplied by the driving method in various cases as described above has various forms such as (a) sine wave, (b) sawtooth wave, (c) square wave, and (d) triangle wave. There may be waveforms.

도 9 내지 도 11은 용량 결합 전극 어셈블리에 구성되는 복수개의 전극들의 설치 구조를 예시하는 도면이다.9 to 11 are diagrams illustrating an installation structure of a plurality of electrodes configured in the capacitively coupled electrode assembly.

도 9 내지 도 11을 참조하여, 복수개의 제1 및 제2 전극들(31, 33)은 절연 커넥터(37)에 의해 전극 장착판(34)에 장착될 수 있다. 제1 전극(31)과 제2 전극(33)의 수직 높이는 도 9에 도시된 바와 같이 서로 동일하거나 또는 도 10에 도시된 바와 같이 서로 다를 수 있다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 상하로 분리된 구조의 제1 및 제2 전극(31a, 31b)이 절연 커넥터(37)에 의해 결합되어 전극 장착판(34)에 장착되는 구조로 변형 실시될 수도 있다. 이때, 상부에 설치된 제1 및 제2 전극(31a, 33a)이 동일한 주파수로 구동되고, 하부에 설치된 제1 및 제2 전극(31b, 33b)이 또 다른 동일한 주파수에 의해 구동되도록 변형될 수도 있다.9 to 11, the plurality of first and second electrodes 31 and 33 may be mounted to the electrode mounting plate 34 by an insulating connector 37. The vertical heights of the first electrode 31 and the second electrode 33 may be the same as shown in FIG. 9 or may be different from each other as shown in FIG. 10. In addition, as shown in FIG. 11, the first and second electrodes 31a and 31b having a vertically separated structure are coupled to each other by the insulating connector 37 to be mounted on the electrode mounting plate 34. May be In this case, the first and second electrodes 31a and 33a disposed at the upper portion may be driven at the same frequency, and the first and second electrodes 31b and 33b disposed at the lower portion may be modified at the same frequency. .

도 12 내지 도 18은 용량 결합 전극의 다양한 변형들을 보여주는 용량 결합 전극 어셈블리의 단면도이다.12-18 are cross-sectional views of a capacitively coupled electrode assembly showing various modifications of the capacitively coupled electrode.

먼저, 도 12에 도시된 바와 같이, 용량 결합 전극(31, 33)은 장벽 구조를 갖되, 그 단면이 'T'형 구조를 가질 수 있으며, 그 머리 부분이 전극 장착판(34)에 고정되도록 설치되거나 그 반대의 배치 위치를 갖도록 설치될 수 있다. 용량 결합 전극(31, 33)은, 도 13에 도시된 바와 같이, 좁은 폭을 갖는 판형 구조를 가질 수 있다. 도 14 또는 도 15에 도시된 바와 같이, 용량 결합 전극(31, 33)은 그 단면 구조가 삼각 또는 역삼각 구조를 갖도록 할 수도 있다. 또는 도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 원통의 봉형 구조, 뉘어진 타원 구조나 세워진 타원 구조의 봉형 구조를 가질 수 있다. 이와 같이, 용량 결합 전극(31, 33)은 그 단면 구조가 원형, 타원형, 다각형 구조와 같이 다앙한 구조를 가질 수 있다.First, as shown in FIG. 12, the capacitive coupling electrodes 31 and 33 may have a barrier structure, the cross section of which may have a 'T' type structure, and the head part thereof is fixed to the electrode mounting plate 34. It can be installed to have an installation position or vice versa. The capacitive coupling electrodes 31 and 33 may have a plate-like structure having a narrow width as shown in FIG. 13. As shown in FIG. 14 or 15, the capacitive coupling electrodes 31 and 33 may have a cross-sectional structure having a triangular or inverted triangular structure. Alternatively, as shown in FIGS. 16 to 18, the rod-shaped structure may have a cylindrical rod-shaped structure, a divided ellipse structure or a standing elliptic structure. As such, the capacitive coupling electrodes 31 and 33 may have various cross-sectional structures such as circular, elliptical, and polygonal structures.

도 19 내지 도 29는 용량 결합 전극의 평면 구조 및 평면 배열 구조의 다양한 변형들을 보여주는 용량 결합 전극 어셈블리의 하부 평면도이다.19 to 29 are bottom plan views of capacitively coupled electrode assemblies showing various modifications of the planar structure and the planar arrangement of the capacitively coupled electrodes.

먼저, 도 19에 도시된 바와 같이, 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)을 구성하는 복수개의 제1 전극(31)과 또 다른 복수개의 제2 전극(33)은 상호 교대적으로 배열되고 그 사이에는 복수개의 가스 분사홀(32)이 배열될 수 있다. 도 20 또는 도 21과 같이, 복수개의 제1 전극(31)과 또 다른 제2 전극(33)은 일정 길이로 나뉜 구조에서 같은 전극이 동일 열(또는 행)로 배열되되 상호 교대적으로 배열된 구조(도 20) 또는 매트릭스형으로 배열된 구조(도 21)를 가질 수 있다. 도 22 또는 도 23에 도시된 바와 같이, 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)은 복수개의 사각 또는 원형의 평판형 면적극으로 구성될 수 있다. 도 24에 도시된 바와 같이, 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)은 원기둥과 같은 기둥 구조를 가질 수도 있다. 도 25 내지 도 29에 도시된 바와 같이, 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)은 상호 교대적으로 배열된 평판 나선형 구조나 동심원 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조에서 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)은 단지 하나의 제1 전극(31)과 또 다른 제2 전극(33)으로 구성될 수도 있다.First, as shown in FIG. 19, a plurality of first electrodes 31 and another plurality of second electrodes 33 constituting the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33 are alternately arranged with each other. A plurality of gas injection holes 32 may be arranged therebetween. As shown in FIG. 20 or 21, the plurality of first electrodes 31 and another second electrode 33 are arranged in the same column (or row) in a structure divided into a predetermined length, and alternately arranged with each other. It may have a structure (FIG. 20) or a structure arranged in a matrix (FIG. 21). As shown in FIG. 22 or FIG. 23, the plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33 may be configured of a plurality of square or circular flat area electrodes. As shown in FIG. 24, the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33 may have a columnar structure such as a cylinder. As shown in FIGS. 25 to 29, the plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33 may have a flat plate spiral structure or a concentric circle structure arranged alternately with each other. In this structure, the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33 may be composed of only one first electrode 31 and another second electrode 33.

이상과 같이, 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)은 장벽 구조, 평판형 구조, 돌기형 구조, 기둥 구조, 동심원 또는 환형 구조, 나선형 구조, 선형 구조에서 선택된 하나 이상의 구조를 갖질 수 있다. 그리고 복수개의 제1 전극(31)과 또 다른 복수개의 제2 전극(33)의 상호 배열 구조 또한 상호 교대적인 선형 배열 구조, 매트릭스 형태의 배열 구조, 상호 교대적인 나선형 배열 구조, 상호 교대적인 동심원 배열 구조와 같은 다양한 배열 구조에서 선택된 하나 이상의 배열 구조를 가질 수 있다. 그리고 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 복수개의 용량 결합 전극들(31, 33) 사이에는 절연층이 구성될 수 있다.As described above, the plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33 may have one or more structures selected from a barrier structure, a plate structure, a protrusion structure, a pillar structure, a concentric or annular structure, a spiral structure, and a linear structure. The mutual arrangement of the plurality of first electrodes 31 and the plurality of second electrodes 33 may also include a mutually alternating linear arrangement structure, a matrix-like arrangement structure, an mutually alternate spiral arrangement structure, and an alternate alternating concentric circle arrangement structure. It may have one or more array structures selected from various array structures, such as structures. Although not shown in detail, an insulating layer may be formed between the plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33.

다시, 도 1을 참조하여, 플라즈마 반응기(10)의 내부에는 피처리 기판(13)을 지지하기 위한 지지대(12)가 구비된다. 기판 지지대(12)는 바이어스 전원 공급원(42, 43)에 연결되어 바이어스 된다. 예를 들어, 서로 다른 무선 주파수 전원을 공급하는 두 개의 바이어스 전원 공급원(42, 43)이 임피던스 정합기(44)를 통하여 기판 지지대(12)에 전기적으로 연결되어 바이어스 된다. 기판 지지대(12)의 이중 바이어스 구조는 플라즈마 반응기(10)의 내부에 플라즈마 발생을 용이하게 하고, 플라즈마 이온 에너지 조절을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 향상 시킬 수 있다. 또는 단일 바이어스 구조로 변형 실시할 수도 있다. 또는 지지대(12)는 바이어스 전원의 공급 없이 제로 퍼텐셜(zero potential)을 갖는 구조로 변형 실시될 수도 있다. 그리고 기판 지지대(12)는 정전척을 포함할 수 있다. 또는 기판 지지대(12)는 히터를 포함할 수 있다.Again, referring to FIG. 1, the support 12 for supporting the substrate 13 to be processed is provided inside the plasma reactor 10. The substrate support 12 is connected and biased to the bias power sources 42 and 43. For example, two bias power sources 42 and 43 that supply different radio frequency power are electrically connected to and biased through the impedance matcher 44 to the substrate support 12. The dual bias structure of the substrate support 12 facilitates plasma generation inside the plasma reactor 10 and further improves plasma ion energy control to improve process productivity. Alternatively, it may be modified to a single bias structure. Alternatively, the support 12 may be modified to have a zero potential without supplying a bias power supply. The substrate support 12 may include an electrostatic chuck. Alternatively, the substrate support 12 may include a heater.

복수개의 용량 결합 전극(31, 33)은 두 개의 메인 전원 공급원(40a, 40b)으로부터 발생된 서로 다른 무선 주파수(f1, f2)를 임피던스 정합기(41)를 통하여 공급받아 구동되어 플라즈마 반응기(10) 내부의 용량 결합된 플라즈마를 유도한다. 이때, 두 개의 메인 전원 공급원(40a, 40b)은 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전원의 제어가 가능한 무선 주파수 발생기를 사용하여 구성될 수도 있다. 후술되는 바와 같이, 두 개의 메인 전원 공급원(40a, 40b)으로부터 제공되는 서로 다른 무선 주파수(f1, f2)를 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)으로 고르게 분배하기 위하여 분배 회로가 구비될 수 있다. 바람직하게, 분배 회로는 전류 균형 회로로 구성되어 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)으로 공급되는 전류가 자동적으로 상호 균형을 이루게 한다. 그럼으로 본 발명의 용량 결합 플라즈마 반응기는 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)에 의해 대면적의 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있다. 또한, 복수개의 용량 결합 전극을 병렬 구동함에 있어서 전류 균형을 자동적으로 이루도록 함으로 대면적의 플라즈마를 보다 균일하게 발생 및 유지할 수 있다.The plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33 are driven by receiving different radio frequencies f1 and f2 generated from the two main power sources 40a and 40b through the impedance matcher 41, thereby driving the plasma reactor 10. Induces capacitively coupled plasma inside. In this case, the two main power sources 40a and 40b may be configured using a radio frequency generator capable of controlling the output power without a separate impedance matcher. As described below, a distribution circuit may be provided to evenly distribute different radio frequencies f1 and f2 provided from the two main power sources 40a and 40b to the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33. . Preferably, the distribution circuit is composed of a current balancing circuit so that the currents supplied to the plurality of capacitive coupling electrodes 31, 33 are automatically balanced with each other. Thus, the capacitively coupled plasma reactor of the present invention can uniformly generate a large area of plasma by the plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33. In addition, it is possible to generate and maintain the plasma of a large area more uniformly by automatically balancing the currents in parallel driving the plurality of capacitive coupling electrodes.

도 30은 분배 회로를 전류 균형 회로로 구성한 일 예를 보여주는 도면이다.30 is a diagram illustrating an example in which a distribution circuit is configured as a current balancing circuit.

도 30을 참조하여, 분배 회로(50)는 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)을 병렬 구동하며 전류 균형을 이루는 복수개의 트랜스포머(52)를 포함한다. 복수개의 트랜스포머(52)의 일차측은 무선 주파수가 입력되는 전원 입력단과 접지 사이에 직렬로 연결되며, 이차측의 일단은 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)에 대응되게 연결되고 타단은 공통으로 접지된다. 복수개의 트랜스포머(52)는 전원 입력단과 접지 사이의 전압을 균등하게 분할하고 분할된 다수의 분할된 전압을 복수개의 용량 결합 전극(31, 33) 중에서 대응된 제2 전극(33)으로 출력한다. 복수개의 용량 결합 전극(31, 33) 중에서 제1 전극(31)은 공통으로 접지된다.Referring to FIG. 30, the distribution circuit 50 includes a plurality of transformers 52 that drive the plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33 in parallel and balance current. The primary side of the plurality of transformers 52 is connected in series between the power input terminal to which the radio frequency is input and ground, and one end of the secondary side is connected to correspond to the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33 and the other end is commonly grounded. do. The plurality of transformers 52 equally divide the voltage between the power input terminal and the ground and output the divided plurality of divided voltages to the corresponding second electrode 33 among the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33. Among the plurality of capacitively coupled electrodes 31 and 33, the first electrode 31 is commonly grounded.

복수개의 트랜스포머(52)의 일차측으로 흐르는 전류는 동일함으로 복수개의 제2 전극(33)으로 공급되는 전력도 동일하게 된다. 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)들 중에서 어느 하나의 임피던스가 변화되어 전류량의 변화가 발생되면 복수개의 트랜스포머(52)가 전체적으로 상호 작용하여 전류 균형을 이루게 된다. 그럼으로 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)으로 공급되는 전류는 상호 균일하게 지속적인 자동 조절이 이루어진다. 복수개의 트랜스포머(52)는 각기 일차측과 이차측의 권선비율이 기본적으로 1:1로 설정되어 있으나 이는 변경이 가능하다.Since the current flowing to the primary side of the plurality of transformers 52 is the same, the power supplied to the plurality of second electrodes 33 is also the same. When the impedance of any one of the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33 is changed to change the amount of current, the plurality of transformers 52 may interact with each other to achieve a current balance. Therefore, the current supplied to the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33 is continuously and automatically adjusted uniformly. In the plurality of transformers 52, the winding ratios of the primary side and the secondary side are basically set to 1: 1, but this can be changed.

이상과 같은 전류 균형 회로(50)는, 도면에는 구체적인 도시를 생략하였으나, 복수개의 트랜스포머(52)에 과도전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 보호 회로를 포함할 수 있다. 보호 회로는 복수개의 트랜스포머(52) 중 어느 하나가 전기적으로 오픈 상태로 되어 해당 트랜스포머에 과도전압이 증가되는 것을 방지한다. 이러한 기능의 보호 회로는 바람직하게는 복수개의 트랜스포머(52)의 각각의 일차측 양단에 배리스터(Varistor)를 연결하여 구현할 수 있으며, 또는 제너다이오드(Zener Diode)와 같은 정전압 다이오드를 사용하여 구현할 수 있다. 그리고 전류 균형 회로(50)에는 각각의 트랜스포머(52) 마다 누설 전류의 보상을 위한 보상 커패시터(51)와 같은 보상 회로가 부가될 수 있다.Although not shown in the drawing, the current balancing circuit 50 as described above may include a protection circuit for preventing a transient voltage from being generated in the plurality of transformers 52. The protection circuit prevents any one of the plurality of transformers 52 from being electrically open to increase the transient voltage on the transformer. The protection circuit of this function may be implemented by connecting a varistor to both ends of each primary side of the plurality of transformers 52, or may be implemented by using a constant voltage diode such as a Zener diode. . In addition, a compensation circuit such as a compensation capacitor 51 for compensating for the leakage current may be added to each transformer 52 in the current balancing circuit 50.

도 31 내지 도 33은 분배 회로의 다양한 변형들을 보여주는 도면이다.31 to 33 show various variations of the distribution circuit.

도 31을 참조하여, 일 변형의 전류 균형 회로(50)는 복수개의 트랜스포머(52)의 이차측들이 각기 접지된 중간 탭을 포함하여 이차측의 일단은 정전압을 타단은 부전압을 각각 출력한다. 정전압은 복수개의 용량 결합 전극의 제2 전극(33)으로 부전압은 복수개의 용량 결합 전극의 제1 전극(31)으로 제공된다.Referring to FIG. 31, one variation of the current balancing circuit 50 includes an intermediate tap in which secondary sides of the plurality of transformers 52 are grounded, respectively, and outputs a constant voltage at one end of the secondary side and a negative voltage at the other end thereof. The constant voltage is provided to the second electrode 33 of the plurality of capacitively coupled electrodes, and the negative voltage is provided to the first electrode 31 of the plurality of capacitively coupled electrodes.

도 32 및 도 33을 참조하여, 다른 변형의 전류 규형 회로(50)는 전류 균형 조절 범위를 가변 할 수 있는 전압 레벨 조절 회로(60)를 구비할 수 있다. 전압 레벨 조절 회로(60)는 멀티 탭을 구비한 코일(61)과 멀티 탭 중 어느 하나를 접지로 연결하는 멀티 탭 스위칭 회로(62)를 포함한다. 전압 레벨 조절 회로(60)는 멀티 탭 스위칭 회로(62)의 스위칭 위치에 따라 가변된 전압 레벨을 전류 균형 회로(50)로 인가하게 되며, 전류 균형 회로(50)는 전압 레벨 조절 회로(60)에 의해서 결정되는 전압 레벨에 의해 전류 균형 조절 범위가 가변된다.32 and 33, another variation of the current regulation circuit 50 may include a voltage level adjustment circuit 60 that can vary the current balance adjustment range. The voltage level adjustment circuit 60 includes a coil 61 having a multi tap and a multi tap switching circuit 62 for connecting one of the multi taps to ground. The voltage level adjusting circuit 60 applies a voltage level which is varied according to the switching position of the multi-tap switching circuit 62 to the current balancing circuit 50, and the current balancing circuit 50 is the voltage level adjusting circuit 60. The current balance adjustment range is changed by the voltage level determined by.

도 34는 용량 결합 전극 어셈블리의 전극 장착판을 또 다른 전극으로 구성한 예를 보여주는 부분 단면도이다.34 is a partial cross-sectional view showing an example in which the electrode mounting plate of the capacitively coupled electrode assembly is configured with another electrode.

또 다른 변형예로, 복수개의 용량 결합 전극(31, 33)이 장착되는 전극 장착판(34)을 전도성 부재로 구성하고, 여기에 또 다른 무선 주파수(f3)를 공급하는 전원 공급원(40c)을 임피던스 정합기(41c)를 통해서 연결할 수 있다. 이와 같이 서로 다른 무선 주파수들(f1, f2, f3)이 용량 결합 전극(31, 33)과 전극 장착판(34)에 공급됨으로서 플라즈마 발생 효율을 향상 시킬 수 있으며 선택된 서로 다른 주파수 특성에 따라 가스 분해 효율과 기판 처리 효율이 증가될 수 있다.In still another variation, a power supply source 40c for configuring the electrode mounting plate 34 on which the plurality of capacitive coupling electrodes 31 and 33 is mounted is formed of a conductive member and supplies another radio frequency f3 thereto. Connection can be made through the impedance matcher 41c. As such, different radio frequencies f1, f2, and f3 are supplied to the capacitive coupling electrodes 31 and 33 and the electrode mounting plate 34 to improve plasma generation efficiency and to decompose the gas according to different frequency characteristics selected. Efficiency and substrate processing efficiency can be increased.

이상에서 설명된 본 발명의 용량 결합 플라즈마 반응기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼 으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiment of the capacitively coupled plasma reactor of the present invention described above is merely illustrative, and it is well understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. You will know. Therefore, it will be understood that the present invention is not limited only to the form mentioned in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

본 발명의 용량 결합 플라즈마 반응기는 반도체 집적 회로의 제조, 평판 디스플레이 제조, 태양전지의 제조와 같은 다양한 박막 형성을 위한 플라즈마 처리 공정에 매우 유용하게 이용될 수 있다. 특히, 본 발명의 용량 결합 플라즈마 반응기는 복수개의 용량 결합 전극에 의해 대면적의 플라즈마를 균일하게 발생할 수 있다. 또한, 복수개의 용량 결합 전극을 병렬 구동함에 있어서 전류 균형을 자동적으로 이루도록 함으로 대면적의 플라즈마를 보다 균일하게 발생 및 유지할 수 있다. The capacitively coupled plasma reactor of the present invention can be very usefully used in plasma processing processes for forming various thin films, such as the manufacture of semiconductor integrated circuits, the manufacture of flat panel displays, and the manufacture of solar cells. In particular, the capacitively coupled plasma reactor of the present invention can generate a large area of plasma uniformly by a plurality of capacitively coupled electrodes. In addition, it is possible to generate and maintain the plasma of a large area more uniformly by automatically balancing the currents in parallel driving the plurality of capacitive coupling electrodes.

도 3은 용량 결합 전극 어셈블리를 보여주는 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a capacitively coupled electrode assembly.

도 4는 용량 결합 전극의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the capacitive coupling electrode.

도 5 내지 도 7은 용량 결합 전극의 다중 주파수 구동 방식의 다양한 변형예들을 보여주는 도면이다.5 to 7 illustrate various modifications of the multi-frequency driving scheme of the capacitively coupled electrode.

도 8은 용량 결합 전극을 구동하기 위한 주파수의 다양한 파형 구조를 예시하는 도면이다.8 is a diagram illustrating various waveform structures of frequencies for driving a capacitively coupled electrode.

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

8: 진공 펌프 10: 플라즈마 반응기8: vacuum pump 10: plasma reactor

11: 반응기 몸체 12: 지지대11: reactor body 12: support

13: 피처리 기판 20: 가스 공급부13: substrate to be processed 20: gas supply part

21: 가스 입구 22: 가스 분배판21: gas inlet 22: gas distribution plate

23: 가스 주입구 30: 용량 결합 전극 어셈블리23: gas inlet 30: capacitive coupling electrode assembly

31, 33: 용량 결합 전극 32: 가스 분사홀31, 33: capacitive coupling electrode 32: gas injection hole

34: 전극 장착판 40a, 40b, 40c: 메인 전원 공급원34: electrode mounting plate 40a, 40b, 40c: main power supply

41: 임피던스 정합기 42, 43: 바이어스 전원 공급원41: impedance matcher 42, 43: bias power supply

44: 임피던스 정합기 45: 위상 분배 회로44: impedance matcher 45: phase distribution circuit

50: 위상 분배 회로 51: 보상 커패시터50: phase distribution circuit 51: compensation capacitor

52: 트랜스포머 53: 중간탭52: transformer 53: middle tap

60: 전압 레벨 조절 회로 61: 코일60: voltage level regulating circuit 61: coil

62: 멀티 탭 스위칭 회로 70: 절연체 영역62: multi-tap switching circuit 70: insulator region

71: 전도체 영역71: conductor region

Claims

Plasma reactor;

A capacitively coupled electrode assembly including a plurality of capacitively coupled electrodes for inducing plasma discharge in the plasma reactor;

And two or more main power sources for simultaneously supplying two or more different radio frequency power to said capacitively coupled electrode assembly to drive said plurality of capacitively coupled electrodes.

The method of claim 1,

Wherein the plurality of capacitively coupled electrodes comprises electrodes driven at a frequency at which two or more different radio frequencies are synthesized.

The method of claim 1,

The plurality of capacitive coupling electrodes

A capacitively coupled plasma reactor comprising two or more electrodes, each driven at a different frequency.

The method of claim 1,

Wherein said plurality of capacitively coupled electrodes comprises at least two electrodes driven by radio frequencies of different phases.

The method of claim 1,

And a phase distribution circuit for distributing radio frequency signals supplied from the main power source in different phases and supplying them to different capacitive coupling electrodes.

The method of claim 1,

And the plurality of capacitively coupled electrodes comprise a grounded electrode.

The method of claim 1,

Capacitively coupled plasma reactor comprising a current balance circuit for adjusting the balance of the current supplied to the plurality of capacitively coupled electrodes.

The method of claim 1,

The capacitively coupled electrode assembly may include a plate-shaped conductive electrode mounting plate on which the plurality of capacitively coupled electrodes are mounted.

An insulative connector connecting the plurality of capacitively coupled electrodes to the conductive electrode mounting plate;

The capacitively coupled plasma reactor further comprises a power supply for supplying a radio frequency to the conductive electrode mounting plate.