KR20100127353A

KR20100127353A - 대면적 플라즈마 소스

Info

Publication number: KR20100127353A
Application number: KR1020090045760A
Authority: KR
Inventors: 김홍습
Original assignee: (주)제이하라
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-12-06
Also published as: KR101091556B1

Abstract

대면적 플라즈마 소스가 개시된다. 상기 플라즈마 소스는 외부로부터 소스알에프를 인가받아 진공챔버(30)내에 정전결합에 의한 플라즈마를 발생시키기 위한 소스전극(31)과, 일단이 소스전극(31)의 외주면에 연결되며, 타단은 진공챔버(30)에 접지됨으로써, 소스알에프에 의해 소스전극(31)로부터 진공챔버(30)로 흐르는 전류를 조절하기 위한 임피던스 박스(32, 33, 34, 35)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해 웨이퍼의 대면적화에 따라 발생되는 스탠딩 웨이브 효과에 의한 플라즈마 밀도의 분균일을 해결할 수 있다.

Description

대면적 플라즈마 소스{PLASMA SOURCE FOR LARGE SIZE WAFER}

본 발명은 플라즈마 소스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 판형 안테나인 소스전극의 외주면에 전류 조절을 위한 복수개의 임피던스 박스를 진공챔버에 접지되도록 설치하고 각 임피던스 박스의 임피던스는 개별적으로 조절가능하도록 함으로써, 웨이퍼의 대면적화에 따라 발생되는 스탠딩 웨이브 효과에 의한 플라즈마 밀도의 분균일을 해결하기 위한 대면적 플라즈마 소스에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마는 고체, 액체, 기체도 아닌 제4의 물질로 기체의 일부가 전리된 가스로서, 플라즈마 속에는 자유전자, 양이온, 중성원자, 중성분자가 존재해 그들 사이에 끊임없는 상호작용을 일으키고 있으며, 각각의 성분과 농도의 제어가 중요하고, 공학적인 측면에서 플라즈마는 외부 전자기장에 의해 형성 및 제어가 가능한 기체의 영역으로 간주된다.

이러한 플라즈마 발생장치의 종래 기술에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 1에서 나타낸 것과 같이, 종래 기술의 플라즈마 발생장치는 진공챔버(10) 내에 소스전극(11) 및 정전척(susceptor 또는 ESC)(12)인 두개의 평판 전극을 상하로 일정간격 이격되게 하여 설치하고 상기 정전척(12) 상면에 기판(17)을 올려놓은 후 외부에서 이들에게 각각 알에프(RF : Radio Frequency, 무선주파수)를 인가하여 이들 사이에서 강력한 전기장(electric field)이 형성되도록 함으로써 진공챔버 내에 플라즈마(18)가 발생되도록 하는 구성으로 되어 있다. 미 설명 부호 13은 소스알에프(source RF)이고, 14는 바이어스알에프(bias RF)이며, 15는 소스메쳐(source matcher)이고, 16은 바이어스메쳐(bias matcher)를 나타낸 것이다. 이렇게 발생된 플라즈마는 LCD 장치나 태양광 제조용 장치에서 증착이나 에칭 등에 사용된다.

한편, 최근에는 웨이퍼의 크기가 대면적화되는 추세이며, 이로 인해 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나의 크기 역시 증가하여야 한다. 하지만, 도 1에 도시된 바와 같은 종래 기술에 의하면, 소스전극(11)인 판형 안테나는 플로팅(floating)되어 있기 때문에 경계조건이 확정되지 않고, 이로 인해 소스전극(11)의 중심과 에지간에 전기장의 불균일이 발생하게 되어 도 2에 도시된 바와 같이 소스전극(11)의 에지부위에 전달되는 RF 파워가 감소하게 된다. 이러한 전기장의 불균일은 스탠딩 웨이브 효과를 야기시켜 판형안테나의 에지부위에서 발생되는 플라즈마의 균일도를 떨어뜨리게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 대면적화에 따라 발생되는 스탠딩 웨이브 효과에 의한 플라즈마 밀도의 분균일을 해결하기 위한 대면적 플라즈마 소스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플라즈마 소스는, 외부로부터 소스알에프를 인가받아 진공챔버(30)내에 정전결합에 의한 플라즈마를 발생시키기 위한 소스전극(31)과, 일단이 소스전극(31)의 외주면에 연결되며, 타단은 진공챔버(30)에 접지됨으로써, 소스알에프에 의해 소스전극(31)으로부터 진공챔버(30)로 흐르는 전류를 조절하기 위한 임피던스 박스(32, 33, 34, 35)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 소스전극(31)의 형상은, 원판형상 또는 사각형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 임피던스 박스(32, 33, 34, 35)는, 복수개의 임피던스 박스로 구성되며, 복수개의 임피던스 박스 각각의 임피던스는 개별적으로 조절됨으로써, 복수개의 임피던스 박스가 연결되는 소스전극(31)의 에지부위의 전위를 같게 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 임피던스 박스(32, 33, 34, 35)는, 병렬공진회로, 직렬공진회로, 병렬가변공진회로 또는 직렬공진회로 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소스전극(31)은, 진공챔버(30)의 상부 또는 하부에 위치하거나, 또는 진공챔버(30)의 하부 및 상부 모두에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 소스전극의 외주면에 전류 조절을 위한 복수개의 임피던스 박스를 진공챔버에 접지되도록 설치하고 각 임피던스 박스의 임피던스는 개별적으로 조절가능하도록 함으로써, 웨이퍼의 대면적화에 따라 발생되는 스탠딩 웨이브 효과에 의한 플라즈마 밀도의 분균일을 해결할 수 있다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 대면적 플라즈마 소스에 대하여 가장 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 소스를 도시한 도면이며, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 박스의 예시를 도시한 도면이다.

도 3, 도 5 내지 도 8을 참조하면, 플라즈마 소스는 정전척(미도시)과의 사이에서 정전결합에 의한 플라즈마를 발생시키기 위한 소스전극(31)과, 일단이 소스전극(31)의 외주면에 연결되며, 타단은 진공챔버(30)에 접지되도록 구성된 임피던스 박스(32, 33, 34, 35)를 포함하여 이루어진다. 소스전극(31)은 판형의 안테나이 며, 도 1에 도시된 바와 같이 진공챔버(30)내 또는 진공챔버(30)의 상부에 위치된다. 다만, 실시예에 따라서는 소스전극(31)이 진공챔버(30)의 하부에 위치되는 RIE(Rection Ion Etching) 방식의 적용도 가능하며, 소스전극(31)이 진공챔버(30)의 상부 및 하부 모두에 위치하도록 구성할 수도 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 외부의 소스알에프(미도시)에 의해 인가되는 전류는 소스전극(31)과 임피던스 박스(32, 33, 34, 35)를 통해 흐르며, 각 임피던스 박스들(32, 33, 34, 35)의 임피던스는 개별적으로 조절가능하다. 이렇게 함으로써, 각 임피던스 박스들(32, 33, 34, 35)이 연결된 소스전극의 에지부위(A, B, C, D)의 전위를 같게 조절할 수 있으며, 이를 통해 스탠딩 웨이브 효과에 의한 플라즈마 밀도의 분균일을 해결할 수 있다.

여기서 스탠딩 웨이브 효과란 안테나(31)의 크기가 커짐으로 인해 안테나(31)의 중심보다 바깥쪽으로 전달되는 RF 파워효율이 감소하고, 그로 인해 안테나(31) 바깥 쪽에서 생성되는 플라즈마의 밀도가 감소되는 현상을 말한다[Ref.1 XXVIIth Eindhonen, the Netherlands, 18-22 July, 2005, Plasma Processing in the 21^st Century, M.A. Lieberman]. 따라서, 본 발명에서는 소스전극(31)의 외주면에 연결된 임피던스 박스(32, 33, 34, 35)의 각 임피던스를 조절함으로써, 이와 같은 스탠딩 웨이브 효과를 감소시키기 위한 것이다.

임피던스 박스(32, 33, 34, 35) 각각은 도 5에 도시된 바와 같은 병렬공진회로, 도 6에 도시된 바와 같은 직렬공진회로, 도 7에 도시된 바와 같은 병렬공진가 변회로, 도 8에 도시된 바와 같은 직렬공진가변회로 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 소스를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 플라즈마 소스는 소스전극(31)이 원판 형상임을 제외하고는 도 3과 동일하게, 소스전극(31)과 외주면에 연결된 복수개의 임피던스 박스들(32, 33, 34, 35)로 구성될 수 있다. 도 3 및 도 4에서 도시된 임피던스 박스는 4개인 경우를 도시하고 있으나, 반드시 4개에 한정되는 것은 아니며, 그 갯수는 당업자의 필요에 따라 결정될 수 있을 것이다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 발생장치의 일례를 나타낸 개략도이다.

도 2는 스탠딩 웨이브 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 소스를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 소스를 도시한 도면이다.

도 5는 도 3 및 도 4의 임피던스 박스가 병렬공진회로인 것을 나타낸 개략도이다.

도 6은 도 3 및 도 4의 임피던스 박스가 직렬공진회로인 것을 나타낸 개략도이다.

도 7은 도 3 및 도 4의 임피던스 박스가 병렬가변공진회로인 것을 나타낸 개략도이다.

도 8은 도 3 및 도 4의 임피던스 박스가 직렬가변공진회로인 것을 나타낸 개략도이다.

Claims

플라즈마 소스에 있어서,

외부로부터 소스알에프를 인가받아 진공챔버(30)내에 정전결합에 의한 플라즈마를 발생시키기 위한 소스전극(31); 및

일단이 상기 소스전극(31)의 외주면에 연결되며, 타단은 상기 진공챔버(30)에 접지됨으로써, 상기 소스알에프에 의해 상기 소스전극(31)으로부터 상기 진공챔버(30)로 흐르는 전류를 조절하기 위한 임피던스 박스(32, 33, 34, 35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스.
제1항에 있어서,

상기 소스전극(31)의 형상은,

원판형상 또는 사각형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스.
제2항에 있어서,

상기 임피던스 박스(32, 33, 34, 35)는,

복수개의 임피던스 박스로 구성되며, 상기 복수개의 임피던스 박스 각각의 임피던스는 개별적으로 조절됨으로써, 상기 복수개의 임피던스 박스가 연결되는 소스전극(31)의 에지부위의 전위를 같게 조절하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스.
제3항에 있어서,

상기 임피던스 박스(32, 33, 34, 35)는,

병렬공진회로, 직렬공진회로, 병렬가변공진회로 또는 직렬공진회로 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스.
제1항에 있어서,

상기 소스전극(31)은,

상기 진공챔버(30)의 상부 또는 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스.
상기 소스전극(31)은,

상기 진공챔버(30)의 하부 및 상부 모두에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 소스.