KR20110018996A - 플라즈마 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 발생 장치를 제공한다. 이 장치는 진공 용기, 진공 용기의 내부에 일부 또는 전부가 노출되고 나란히 연장되는 복수의 전원 전극들, 및 기판을 지지하고, 전원 전극들이 배치되는 평면에서 수직으로 이격되어 배치된 기판 홀더를 포함한다. 전원 전극들은 라인 형상이고, 전원 전극들은 N 등분되고, N 등분된 부분의 중심부에 배치된 노드들에 RF 전력이 공급된다.
축전 결합 플라즈마, 멀티 파워 공급, 정상파효과

Description

플라즈마 발생 장치{PLASMA GENERATION APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 라인 형태의 전극을 포함하는 축전 결합 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.
RF 플라즈마는 유도 결합 플라즈마와 축전 결합 플라즈마로 구분될 수 있다. 태양전지의 제조 공정 뿐만 아니라 대면적의 평판 패널 디스플레이(FPD) 장치의 제조공정에서 대면적에 걸친 균일한 플라즈마의 형성은 매우 중요하다. 플라즈마 공정은 높은 공정 균일도, 높은 공정 속도를 달성하기 위해 대면적에 걸친 높은 플라즈마 균일도, 높은 플라즈마 밀도가 요구되어진다.
통상적인 축전 결합 플라즈마는 서로 마주보는 전극들 중에 하나에 RF 전원을 인가하고 다른 전극에 기판을 배치하여 플라즈마를 형성한다. 대면적에서, 축전 결합 플라즈마는 정상파 효과에 의하여 플라즈마 균일도 및 공정 균일도가 낮다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 격자 흠결 밀도가 작고, 고속 성장 속도, 및 공정 균일성을 가진 폴리 실리콘 증착용 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 진공 용기, 상기 진공 용기의 내부에 일부 또는 전부가 노출되고 나란히 연장되는 복수의 전원 전극들, 및 기판을 지지하고, 상기 전원 전극들이 배치되는 평면에서 수직으로 이격되어 배치된 기판 홀더를 포함한다. 상기 전원 전극들은 라인 형상이고, 상기 전원 전극들은 N 등분되고, N 등분된 부분의 중심부에 배치된 노드들에 RF 전력이 공급된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 노드들은 제1 및 제2 노드를 포함하고, 상기 전원 전극의 길이는 L이고, 상기 제1 노드는 L/4에 위치하고, 상기 제2 노드는 3L/4에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 노드들은 제1 내지 제3 노드를 포함하고, 상기 전원 전극의 길이는 L이고, 상기 제1 노드는 L/6에 위치하고, 상기 제2 노드는 L/2, 상기 제3 노드는 5L/6에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 노드들은 제1 내지 제4 노드를 포함하고, 상기 전원 전극의 길이는 L이고, 상기 제1 노드는 L/8에 위치하고, 상기 제2 노드는 3L/8, 상기 제3 노드는 5L/8에 위치하고, 상기 제4 노드는 7L/8에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극들 양측 및 상기 전원 전극들 사이에 배치된 접지 전극들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지 전극들은 상기 전원 전극들 양단에서 서로 연결되어 상판을 형성하고, 상기 상판은 상기 진공 용기의 뚜껑일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극들은 상기 진공 용기의 내부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, RF 전원의 전력을 상기 전원 전극들에 전력을 전달하는 분배부를 더 포함하되, 상기 분배부는 상기 전원 전극들을 상기 RF 전원에 병렬 연결하고, 상기 전원 전극들과 상기 RF 전원 사이의 배선 길이는 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 분배부는 상기 진공 용기의 내부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극들에 전력을 전달하는 분배부를 더 포함하되, 상기 분배부는 분배 기판, 상기 분배 기판을 관통하는 콘택 홀들을 채우는 콘택 플러그들, 및 상기 분배 기판에서 상기 콘택 플러그들와 전기적으로 연결되는 전기 배선을 포함하고, 상기 콘택 플러그들은 상기 노드들에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판 홀더는 전기적으로 플로팅 상태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 제1 방향으로 나란히 연장되는 복수의 전원 전극들, 및 RF 전력 입력단 및 복수의 RF 전력 출력단들을 포함하고 상기 전원 전극들에 RF 전원의 전력을 전달하는 분배부를 포함한다. 상기 전원 전극들 각각은 상기 RF 전력 출력단들을 통하여 상기 전원 전극들의 복수의 노드들에서 RF 전력을 공급받고, 상기 전원 전극들은 N 등분되고, 상기 노드들은 N 등분된 부분의 중심부에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 분배부는 분배 기판, 상기 분배 기판을 관통하는 콘택 홀을 채우는 콘택 플러그, 및 상기 분배 기판에서 상기 콘택 플러그와 전기적으로 연결되는 전기 배선을 포함하고, 상기 콘택 플러그는 상기 노드들에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 RF 전력 입력단에서 상기 RF 전력 출력단들 사이의 배선 거리는 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 RF 전원의 주파수는 13.56 Mhz 내지 200 Mhz일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 제1 방향으로 나란히 연장되는 제1 내지 제4 전원 전극들, 및 RF 전원의 전력을 RF 전력 입력단으로 입력받아 복수의 RF 전력 출력단들을 통하여 상기 제1 내지 제4 전원 전극들에 분배하는 배선부를 포함한다. 상기 전원 전극들 각각은 상기 RF 전력 출력단들을 통하여 상기 전원 전극의 복수의 노드들에서 RF 전력이 공급되고, 상기 배선부는 중심축을 중심으로 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 거울 대칭적으로 배선된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제4 전원 전극들은 직선 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 진공 용기의 내부에 노출되고 제1 방향으로 연장되는 복수의 전원 전극들, 상기 복수의 전원 전극들 사이 및 양측에 배치된 접지 전극들, RF 전원의 전력을 RF 전력 입력단으로 입력받아 복수의 RF 전력 출력단들을 통하여 상기 복수의 전원 전극들에게 RF 전력을 공급하는 배선부를 포함하고, 상기 배선부의 RF 전력 출력단들은 상기 전원 전극들 각각에 복수 개의 지점에 RF 전력을 공급한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 RF 전력 입력단에서 상기 RF 전력 출력단들 사이의 배선 거리는 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 분할된 전원 전극의 구조를 가질 수 있다. 상기 분할된 전원 전극은 라인 형상을 가지며, 상기 전원 전극에 복수의 지점에 RF 전원을 공급하여 상기 전원 전극의 길이 방향으로 정상파 효과를 감소시키고 균일한 플라즈마를 형성할 수 있다. 또한, 상기 전원 전극들 사이에 접지 전극을 배치하여 안정적인이고 서로 독립적인 플라즈마를 형성하고 전원 전극의 길이 방향에 수직 방향으로의 정상파 효과를 제거하고, 기판은 플로팅 상태로 유지할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마의 충격에 기인한 상기 기판의 격자 흠결 밀도는 감소할 수 있다. 상기 전원 전극과 상기 기판 사이의 간격은 수 토르(Torr)의 고압력에서 수 센치 미터(cm)이하로 가능하다.
1m x 1m 이상의 대면적의 평판 패널 디스플레이 공정 또는 태양 전지 공정에는 정상파 효과(standing wave effect)에 의해 축전 결합 플라즈마의 밀도가 균일하지 않을 수 있다. 상기 정상파 효과는 플라즈마 균일성을 악화시킬 수 있다.
폴리 실리콘을 이용하는 태양 전지 공정에서, 상기 폴리 실리콘의 높은 성장 속도 및 낮은 격자 흠결 밀도(defects density)가 요구된다. 따라서, 격자 흠결 밀도가 작고, 높은 성장 속도, 및 공정 균일성을 가진 폴리실리콘 플라즈마 증착 장치는 박막형 태양전지의 가장 중요한 해결 과제이다.
축전 결합 플라즈마의 구동 주파수의 증가는 이온 충격 에너지(ion bombardment energy)를 감소시키고, 전자밀도를 증가시키고, 전자온도를 감소시킬 수 있다. 그러나, 상기 구동 주파수의 증가에 따라, 상기 정상파 효과가 증가하여 플라즈마 균일도는 감소할 수 있다. 따라서, 13. 56 Mhz 이상의 구동 주파수에서 고밀도의 균일한 플라즈마를 얻은 방법이 요구된다. 전원 전극에 상기 RF 전력이 인가되는 위치에 따라 상기 정상파 효과가 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 13.56 Mhz 내지 200 Mhz의 RF 전원을 복수의 라인 형상의 전원 전극들에 인가한다. 전극의 길이 방향으로의 상기 정상파 효과를 감소시키기 위하여, 상기 전원 전극들 각각은 복수의 위치에서 전력이 공급된다. 상기 전력 공급 위치를 중심으로 좌우측의 전류 분포는 대 칭적일 수 있다. 또한, 상기 전원 전극들 사이에 접지 전극이 배치된다. 전원 전극과 접지 전극 사이에 플라즈마 발생이 가능하므로 기판은 플로팅(floating) 상태에 있을 수 있다.어, 상기 기판은 플라즈마의 충격을 감소시키어 격자 흠결 밀도를 감소시킬 수 있다. 그리고 접지 전극은 전원 전극들이 서로 분리된 방전이 되도록 하여서 전극의 길이 방향에 수직한 방향으로의 정상파 효과를 제거하는 역할도 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1a 내지 도 1c은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다. 도 1b는 도 1a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다. 도 1c는 도 1a의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치(100)는 진공 용기(110), 상기 진공 용기(110)의 내부에 노출되고 나란히 배치된 복수의 전원 전극들(140), 및 기판(174)을 지지하고 상기 전원 전극들(140)이 배치되는 평면에서 수직으로 이격되어 배치된 기판 홀더(172)를 포함한다. 상기 전원 전극들(140)은 라인 형상이다. 상기 전원 전극들(140)은 N 등분되고, N 등분된 부분의 중심부에 배 치된 노드들(N1,N2)에 RF 전력이 공급된다.
상기 진공 용기(110)는 대기압 이하의 압력을 가질 수 있다. 상기 진공 용기(110)는 직육면체 형상의 용기일 수 있다. 상기 진공 용기(110)에 가스 유입부(미도시) 및 가스 배기부(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 가스 유입부는 상기 진공 용기(110)에 공정 가스를 제공할 수 있다. 상기 가스 배기부는 상기 진공 용기(110)의 공정 가스 및 반응 부산물을 외부로 배출할 수 있다. 상기 플라즈마 발생 장치(100)는 비정질 또는 다결정 실리콘을 상기 기판(174)에 형성할 수 있다.
상기 기판(174)은 기판 홀더(172) 상에 배치될 수 있다. 상기 기판 홀더(172)는 상판(120)을 대향하고 배치될 수 있다. 상기 기판(174)은 반도체 기판, 유리 기판, 또는 유전체 기판일 수 있다. 상기 기판(174)은 사각형 기판일 수 있다. 상기 기판(174)에 증착되는 물질은 비정질 또는 다결정 실리콘일 수 있다. 상기 기판 홀더(172)는 가열부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 가열부는 상기 기판(174)을 가열할 수 있다. 상기 기판의 온도는 상온 내지 섭씨 300 도 일 수 있다. 상기 기판(172) 또는 상기 기판 홀더(174)는 전기적으로 플로딩(flating)될 수 있다. 상기 기판(172)과 상기 전원 전극(140)의 사이의 간격은 수 센치미터(cm)일 수 있다.
상기 상판(120)은 상기 진공 용기(110)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 진공 용기(110)는 상기 상판(120)을 포함할 수 있다. 상기 상판(120)은 금속일 수 있다. 상기 상판(120)은 알루미늄 또는 스테인레스일 수 있다. 상기 상판(120)은 사각판 형상을 가질 수 있다. 상기 상판(120)과 상기 진공 용기(110)는 밀착되어 진 공을 유지할 수 있다.
상기 상판(120)은 복수의 슬릿들(121)을 포함할 수 있다. 상기 슬릿들(121)은 일정한 간격을 유지할 수 있다. 상기 슬릿들(121)은 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 슬릿(121)은 슬릿 턱(123)을 포함할 수 있다. 상기 상판(120)은 접지될 수 있다.
절연 스페이서(130)는 상기 슬릿 턱(123)에 삽입되도록 배치될 수 있다. 상기 절연 스페이서(130)는 유전체일 수 있다. 상기 절연 스페이서(130)는 세라믹, 플라스틱, 및 반도체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 절연 스페이서(130)는 절연 스페이서 턱(131)을 포함할 수 있다. 상기 절연 스페이서(130)와 상기 상판(120)은 진공을 유지할 수 있다. 상기 절연 스페이서(130)는 상기 전원 전극(140)과 상기 상판(120)을 전기적으로 분리시킬 수 있다.
상기 전원 전극(140)은 상기 절연 스페이서(130)에 삽입되도록 배치될 수 있다. 상기 전원 전극(140)은 상기 절연 스페이서(130)와 진공을 유지할 수 있다. 상기 전원 전극(140)은 도전성 물질일 수 있다. 상기 전원 전극(140)은 상기 제1 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 상기 전원 전극(140)은 상기 절연 스페이서 턱(131)에 걸리도록 배치될 수 있다. 상기 전원 전극들(140)은 차례로 제2 방향으로 배열될 수 있다. 상기 전원 전극들(140)은 쌍을 이루고, 이웃한 4 개의 전원 전극들은 그룹을 형성할 수 있다.
축전 결합 플라즈마에서, 상기 RF 전원(164)의 주파수가 증가하면, 플라즈 마 밀도가 증가할 수 있다. 그러나, 상기 RF 전원(164)의 주파수가 증가하면, 정상파 효과는 증가할 수 있다. 상기 정상파 효과는 플라즈마 균일도 및 공정 균일도를 제약할 수 있다. 상기 전원 전극(140)의 노드들(N1,N2)에 RF 전력의 공급은 상기 정상파 효과를 감소시킬 수 있다. 상기 전원 전극(140)에 RF 전력이 공급되는 위치에 따라 플라즈마 밀도 분포는 변경될 수 있다.
상기 전원 전극들(140)은 균등하게 N 분할될 수 있다. 상기 전원 전극(140)의 N 분할된 부분의 중심부에 RF 전력이 공급된다. 즉, 상기 전원 전극(140)의 노드들(N1, N2)은 분할된 부분의 중심부에 위치한다. 상기 전원 전극(140)의 전류 분포 또는/및 전압 분포는 상기 전원 전극(140)의 중심에 대하여 대칭적일 수 있다.
상기 전원 전극들(140)은 복수의 노드들(N1,N2)을 포함할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 상기 RF 전원(164)의 전력을 상기 전원 전극(140)에 공급할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)를 포함한다. 상기 전원 전극(140)의 길이는 L이다. 상기 제1 노드(N1)는 L/4에 위치하고, 상기 제2 노드(N2)는 3L/4에 위치할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전류는 최대값을 가질 수 있고, 상기 노드들(N1,N2)에서 전압은 최소값을 가질 수 있다. 상기 전류 또는 상기 전압의 분포는 상기 노드들(N1,N2) 중심을 좌우 대칭일 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전압의 위상은 동위상일 수 있다.
접지 전극들(122)은 상기 전원 전극들(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 접지 전극들(122)은 양단에서 서로 연결되어 상기 상판(120)을 구성할 수 있다. 상기 전원 전극(140)의 양측에 접지 전극들(122)이 배치될 수 있다. 상기 전원 전극(140)과 상기 접지 전극(122)은 음극 및 양극을 형성할 수 있다. 플라즈마는 상기 진공 용기(110) 내부에 형성될 수 있다. 상기 전원 전극(140)과 상기 접지 전극(122)이 인접한 구조는 플라즈마의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 플라즈마의 플라즈마 포텐셜 및/또는 DC 바이어스(bias)를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 기판은 플로팅되어, 증착 공정에서 상기 플라즈마 발생 장치는 낮은 격자 흠결을 제공할 수 있다.
상기 분배부(150)는 상기 RF 전원(164)의 전력을 상기 전원 전극들(140)에 전력을 전달할 수단일 수 있다. 상기 분배부(150)는 분배 기판(151), 상기 분배 기판(151)을 관통하는 콘택 홀(153)을 채우는 콘택 플러그(152), 및 상기 분배 기판(151)에서 상기 콘택 플러그(152)와 전기적으로 연결되는 전기 배선(154,156,158)을 포함할 수 있다. 상기 콘택 플러그(152)는 상기 노드들(N1,N2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 콘택 플러그(152)와 상기 노드들(N1,N2)의 접속은 직접 접촉 또는 연결 수단을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 분배부(150)는 상기 상판(120) 상에 배치될 수 있다. 또는 상기 분배부(150)는 상기 진공 용기(120)의 외부에 배치될 수 있다.
상기 분배 기판(151)은 인쇄회로 기판 또는 세라믹 기판일 수 있다. 상기 분배 기판(151)은 2층 이상의 구조를 가질 수 있다. 상기 분배 기판(151)은 양면 기판일 수 있다. 상기 콘택 플러그(152)는 도전성 물질일 수 있다. 상기 콘택 플러그(152)는 구리 또는 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 전기 배선(154,156,158)은 상기 분배 기판(151)의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다.
상기 분배부(150)는 RF 전력 입력단(IN1) 및 RF 전력 출력단들(O1,O2)을 포함할 수 있다. 상기 RF 전력 입력단(IN1)는 상기 분배부(150)의 중심부에 위치할 수 있다. 상기 RF 전력 출력단(O1,O2)는 상기 노드들(N1,N2)과 서로 대향하여 배치될 수 있다.
상기 콘택 플러그(152)는 상기 전원 전극(140)의 길이 방향으로 L/4 지점과 3L/4 지점에 배치될 수 있다. 상기 전기 배선(154,156,158)은 상기 RF 전력 입력단(IN1)와 상기 RF 전력 출력단(O1,O2)을 연결할 수 있다. 상기 전기 배선(154,156,158)은 같은 평면에 배치될 수 있다. 상기 RF 전원 입력단(IN1)와 상기 RF 전력 출력단(O1,O2) 사이의 배선 거리는 동일할 수 있다. 이에 따라, 상기 RF 전력 출력단(O1,O2)의 전압의 위상들은 서로 동일할 수 있다. 상기 전기 배선(154,156,158)은 상기 RF 전력 입력단(N1)을 중심으로 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향을 가로지른는 제2 방향으로 거울 대칭일 수 있다.
제1 전기 배선(154)은 상기 제2 방향으로 연장되며, 한 쌍의 콘택 플러그들(152)을 서로 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 제2 전기 배선(156)은 제1 방향으로 연장되며, 상기 제1 전기 배선(154)과 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 전기 배선(158)은 제2 방향으로 연장되며 이웃한 상기 제2 전극들(156)을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 RF 전원(164)의 주파수는 1 Mhz 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 RF 전원(164)의 주파수는 13.56 내지 200 Mhz 일 수 있다. 상기 RF 전원(164)과 상기 RF 전원 입력단(IN1) 사이에 임피던스 매칭 회로(162)가 배치될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로(162)는 상기 RF 전원(164)의 전력을 부하에 최대로 전달하는 수단일 수 있다.
도 2a 내지 도 2c은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다. 도 2b는 도 2a의 III-III'선을 따라 자른 단면도이다. 도 2c는 도 2a의 IV-IV'선을 따라 자른 단면도이다. 도 1a 내지 도 1c 에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치(200)는 진공 용기(210), 상기 진공 용기(210)의 내부에 노출되고 나란히 배치된 복수의 전원 전극들(240), 및 기판(274)을 지지하고 상기 전원 전극들(240)이 배치되는 평면에서 수직으로 이격되어 배치된 기판 홀더(272)를 포함한다. 상기 전원 전극들(240)은 라인 형상이다. 상기 전원 전극들(240)은 N 등분되고, N 등분된 부분의 중심부에 배치된 노드들(N1,N2)에 RF 전력이 공급된다.
상기 상판(220)은 상기 진공 용기(210)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 진공 용기(210)는 상기 상판(220)을 포함할 수 있다. 상기 상판(220)은 절연체일 수 있다. 상기 상판(220)은 사각판 형상을 가질 수 있다. 상기 상판(220)과 상기 진공 용기(210)는 밀착되어 진공을 유지할 수 있다.
상기 상판(220)은 복수의 전원 전극 슬릿들(241)과 복수의 접지 전극 슬릿들(243)을 포함할 수 있다. 상기 전원 전극 슬릿들(241) 및 접지 전극 슬릿들(243)은 일정한 간격을 유지할 수 있다. 상기 전원 전극 슬릿들(241) 및 상기 접지 전극 슬릿들(243)은 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 전원 전극 슬릿(241)은 이웃한 접지 전극 슬릿들(243) 사이에 배치될 수 있다. 상기 전원 전극(240)은 상기 전원 전극 슬릿(241)에 삽입될 수 있다. 상기 접지 전극(242)은 상기 접지 전극 슬릿(243)에 삽입될 수 있다.
절연 스페이서(230)는 상기 접지 전극(242)과 상기 전원 전극(240) 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연 스페이서(230)는 서로 연결되어 상기 상판(220)을 제공할 수 있다. 상기 절연 스페이서(230)는 유전체일 수 있다. 상기 절연 스페이서(230)는 세라믹, 플라스틱, 및 반도체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 절연 스페이서(230)는 상기 전원 전극(240)과 상기 접지 전극(242)을 전기적으로 분리시킬 수 있다.
상기 전원 전극(240)은 도전성 물질일 수 있다. 상기 전원 전극들(240)은 상기 제1 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 이웃한 상기 전원 전극들(240)은 한 쌍을 이루고, 이웃한 4 개의 전원 전극들(240)은 그룹을 형성할 수 있다.
상기 전원 전극들(240)은 균등하게 N 분할될 수 있다. 상기 전원 전극(240)의 N 분할된 부분의 중심부에 RF 전력이 공급된다. 즉, 상기 전원 전극(240)의 노드들(N1, N2)은 분할된 부분의 중심부에 위치한다. 상기 전원 전극(240)의 전류 분포 또는/및 전압 분포는 상기 전원 전극의 중심에 대하여 대칭적일 수 있다.
상기 전원 전극들(240)은 복수의 노드들(N1,N2)을 포함할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 상기 RF 전원(264)의 전력을 상기 전원 전극(240)에 공급할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)를 포함한다. 상기 전원 전극(240)의 길이는 L이다. 상기 제1 노드(N1)는 L/4에 위치하고, 상기 제2 노드(N2)는 3L/4에 위치할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전류는 최대값을 가질 수 있고, 상기 노드들(N1,N2)에서 전압은 최소값을 가질 수 있다. 상기 전류 또는 상기 전압의 분포는 상기 전원 전극(240)의 중심을 기준으로 대칭일 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전압의 위상은 동위상일 수 있다.
상기 접지 전극들(242)은 도전성 물질일 수 있다. 상기 접지 전극들(242)은 접지될 수 있다. 상기 전원 전극(240)과 상기 접지 전극(242)이 인접한 구조는 플라즈마의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 플라즈마의 플라즈마 포텐셜 및/또는 DC 바이어스(bias)를 감소시킬 수 있다. 따라서, 증착 공정에서 상기 플라즈마 발생 장치는 낮은 격자 흠결을 제공할 수 있다.
상기 분배부(250)는 상기 RF 전원(264)의 전력을 상기 전원 전극들(240)에 전력을 전달할 수단일 수 있다. 상기 분배부(250)는 분배 기판(251), 상기 분배 기판(251)을 관통하는 콘택 플러그(252), 및 상기 분배 기판(251)에서 상기 콘택 플러그(252)와 전기적으로 연결되는 전기 배선(254,256,258)을 포함할 수 있다. 상기 콘택 플러그(252)는 상기 노드들(N1,N2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 콘택 플러그(252)와 상기 노드들(N1,N2)의 접속은 직접 접촉 또는 연결 수단을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 분배부(250)는 상기 상판(220) 상에 배치될 수 있다. 또는 상기 분배부(250)는 상기 진공 용기(220)의 외부에 배치될 수 있다.
상기 분배 기판(251)은 플라스틱 기판, 인쇄회로 기판 또는 세라믹 기판일 수 있다. 상기 분배 기판(251)은 2층 이상의 구조를 가질 수 있다. 상기 분배 기판(251)은 양면 기판일 수 있다. 상기 콘택 플러그(252)는 도전성 물질일 수 있 다. 상기 콘택 플러그(252)는 구리 또는 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 전기 배선(254,256,258)은 상기 분배 기판(251)의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다.
상기 분배부(250)는 RF 전력 입력단(IN1) 및 RF 전력 출력단들(O1,O2)을 포함할 수 있다. 상기 RF 전력 입력단(IN1)는 상기 분배부(250)의 중심부에 위치할 수 있다. 상기 RF 전력 출력단(O1,O2)는 상기 노드들(N1,N2)과 서로 대향하여 배치될 수 있다.
상기 콘택 플러그는 상기 전원 전극(240)의 길이 방향으로 L/4 지점과 3L/4 지점에 배치될 수 있다. 상기 전기 배선(254,256,258)은 상기 RF 전력 입력단(IN1)와 상기 RF 전력 출력단(O1,O2)을 연결할 수 있다. 상기 전기 배선(254,256,258)은 같은 평면에 배치될 수 있다. 상기 RF 전원 입력단(IN1)와 상기 RF 전력 출력단(O1,O2) 사이의 배선 거리는 동일할 수 있다. 이에 따라, 상기 RF 전력 출력단(O1,O2)의 전압의 위상들은 서로 동일할 수 있다. 상기 전기 배선(254,256,258)은 상기 RF 전력 입력단(N1)을 중심으로 거울 대칭적으로 배치될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다. 도 3b는 도 3a의 V-V'선을 따라 자른 단면도이다. 도 3c는 도 3a의 VI-VI'선을 따라 자른 단면도이다. 도 1a 내지 도 1c 에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치(300)는 진공 용기(310), 상기 진공 용기(310)의 내부에 노출되고 나란히 배치된 복수의 전원 전극들(340), 및 기판(374)을 지지하고 상기 전원 전극들(340)이 배치되는 평면에서 수직으로 이격되어 배치된 기판 홀더(372)를 포함한다. 상기 전원 전극들(340)은 라인 형상이다. 상기 전원 전극들(340)은 N 등분되고, N 등분된 부분의 중심부에 배치된 노드들(N1,N2)에 RF 전력이 공급된다.
상기 상판(320)은 상기 진공 용기(310)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 진공 용기(310)는 상기 상판(320)을 포함할 수 있다. 상기 상판(220)은 도전체 또는 절연체일 수 있다. 상기 상판(320)은 사각판 형상을 가질 수 있다. 상기 상판(320)과 상기 진공 용기(310)는 밀착되어 진공을 유지할 수 있다. 상기 상판(220)은 전력 공급 관통홀(384)을 포함할 수 있다.
상기 전원 전극(340)은 도전성 물질일 수 있다. 상기 전원 전극들(340)은 상기 제1 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 이웃한 상기 전원 전극들(340)은 한 쌍을 이루고, 이웃한 4 개의 전원 전극들(340)은 그룹을 형성할 수 있다. 상기 전원 전극(340)은 상기 진공 용기(310)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 전원 전극들(340)은 균등하게 N 분할될 수 있다. 상기 전원 전극(340)의 N 분할된 부분의 중심부에 RF 전력이 공급된다. 즉, 상기 전원 전극(340)의 노드들(N1, N2)은 분할된 부분의 중심부에 위치한다. 상기 전원 전극(340)의 전류 분포 또는/및 전압 분포는 상기 전원 전극의 중심에 대하여 대칭적일 수 있다.
상기 전원 전극들(340)은 복수의 노드들(N1,N2)을 포함할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 상기 RF 전원(364)의 전력을 상기 전원 전극(340)에 공급할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)를 포함한다. 상기 전원 전극(340)의 길이는 L이다. 상기 제1 노드(N1)는 L/4에 위치하고, 상기 제2 노드(N2)는 3L/4에 위치할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전류는 최대값을 가질 수 있고, 상기 노드들(N1,N2)에서 전압은 최소값을 가질 수 있다. 상기 전류 또는 상기 전압의 분포는 상기 전원 전극(340)의 중심을 기준으로 대칭일 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전압의 위상은 동위상일 수 있다.
접지 전극들(342)은 도전성 물질일 수 있다. 상기 접지 전극들(342)은 상기 제1 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 상기 접지 전극들(342)은 접지될 수 있다. 상기 전원 전극(340)과 상기 접지 전극(342)이 인접한 구조는 플라즈마의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 플라즈마의 플라즈마 포텐셜 및/또는 DC 바이어스(bias)를 감소시킬 수 있다. 따라서, 증착 공정에서 상기 플라즈마 발생 장치는 낮은 격자 흠결을 제공할 수 있다. 접지 전극들은 접지 플러그 및 접지 배선을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 분배부(350)는 상기 RF 전원(364)의 전력을 상기 전원 전극들(340)에 전력을 전달할 수단일 수 있다. 상기 분배부(350)는 분배 기판(351), 상기 분배 기판(351)을 관통하는 콘택 플러그(352), 및 상기 분배 기판(351)에서 상기 콘택 플러그(352)와 전기적으로 연결되는 전기 배선(354,356,358)을 포함할 수 있다. 상기 콘택 플러그(352)는 상기 노드들(N1,N2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 콘택 플러그(352)와 상기 노드들(N1,N2)의 접속은 직접 접촉 또는 연결 수단을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 분배부(350)는 상기 상판(320) 하부에 배치될 수 있다. 또는 상기 분배부(350)는 상기 진공 용기(320)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 분배 기판(351)은 플라스틱 기판, 인쇄회로 기판 또는 세라믹 기판일 수 있다. 상기 콘택 플러그(352)는 도전성 물질일 수 있다. 상기 콘택 플러그(352)는 구리 또는 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 전기 배선(354,356,358)은 상기 분배 기판(351)의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다. 상기 전원 전극(340) 및 상기 접지 전극(342)는 상기 분배 기판(351)의 하부에 배치될 수 있다.
상기 분배부(350)는 RF 전력 입력단(IN1) 및 RF 전력 출력단들(O1,O2)을 포함할 수 있다. 상기 RF 전력 입력단(IN1)는 상기 분배부(350)의 중심부에 위치할 수 있다. 상기 RF 전력 출력단(O1,O2)는 상기 노드들(N1,N2)과 서로 대향하여 배치될 수 있다.
상기 콘택 플러그(352)는 상기 전원 전극(340)의 길이 방향으로 L/4 지점과 3L/4 지점에 배치될 수 있다. 상기 전기 배선(354,356,358)은 상기 RF 전력 입력단(IN1)와 상기 RF 전력 출력단(O1,O2)을 연결할 수 있다. 상기 전기 배선(354,356,358)은 같은 평면에 배치될 수 있다. 상기 RF 전원 입력단(IN1)와 상기 RF 전력 출력단(O1,O2) 사이의 배선 거리는 동일할 수 있다. 이에 따라, 상기 RF 전력 출력단(O1,O2)의 전압의 위상들은 서로 동일할 수 있다. 상기 전기 배선은 상기 RF 전력 입력단을 중심으로 거울 대칭적으로 배치될 수 있다.
상기 접지 플러그(341)는 상기 분배 기판(351)을 관통하여 배치될 수 있다. 접지 배선(343)은 상기 접지 플러그(341)를 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 접지 배선(341)은 상기 전기 배선(354,356,358)과 같은 평면에 배치될 수 있다. 상기 전기 배선(354,356,358)과 상기 상판(320) 사이에 절연판(351)이 배치될 수 있다. 상기 절연판은 상기 전력 공급 관통홀(384)과 정렬된 절연 관통홀(386) 포함할 수 있 다. RF 전력 플러그(382)는 상기 전력 공급 관통홀(384) 및 상기 절연 관통홀(386) 내부에 배치되고, 상기 RF 전력 입력단(IN1)에 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 전극에 전력을 공급하는 위치를 설명하는 도면들이다.
도 4를 참조하면, 상기 전원 전극(10)은 일정한 길이(L)를 가지고 연장될 수 있다. 상기 전원 전극(10)의 일부 또는 전부는 진공 용기의 내부에 노출될 수 있다. 상기 전원 전극(10)은 제1 부분(10a)과 제2 부분(10b)으로 균등 분할될 수 있다. RF 전력은 상기 제1 부분(10a)의 중심에 위치한 제1 노드(N1)에 공급될 수 있다. 또한, RF 전력은 상기 제2 부분(10b)의 중심에 위치한 제2 노드(N2)에 공급될 수 있다. 상지 제1 노드(N1) 및 상기 제2 노드(N)을 통하여 공급된 전류는 상기 전원 전극(10)을 대전(charging)시킬 수 있다.
상기 전원 전극(10)의 전류는 상기 제1 노드(N1)를 중심으로 대칭적일 수 있다. 제1 전류(I1)는 상기 제1 노드(N1)에서 좌측 방향의 전류이고, 상기 제2 전류(I2)는 상기 제1 노드(N1)에서 우측 방향의 전류이다. 상기 전원 전극(10)의 양단에서 전류가 영(zero)일 수 있다. 특정 시간에서, 상기 전원 전극(10)의 상기 제1 노드(N1)의 전압의 절대값은 최소일 수 있다.
상기 전원 전극(10)의 전류는 위치에 따라 다를 수 있다. 상기 전원 전극(10)의 전류는 시간에 따라 변할 수 있다. 기준 시간에서 상기 전원 전극의 전류는 양의 값이고 실선으로 표시된다. 기준 시간에서 반 주기(T/2) 이후에, 상기 전원 전극의 전류는 음의 값을 가지고 점선으로 표시된다.
상기 전원 전극(10)의 전압 분포는 베이스 성분(VRF)와 변조(modulation) 성분(VMOD)의 합으로 표시될 수 있다. 상기 전압과 상기 전류는 서로 90 도의 위상차를 가질 수 있다. 상기 전원 전극(10)의 전압의 절대값은 상기 제1 노드(N1) 및 상기 제2 노드(N2)에서 최소값을 가질 수 있다.
상기 전원 전압의 베이스 성분(VRF)에 대한 상기 변조 성분(VMOD)의 비(VMOD/VRF)는 축전 결합 플라즈마 효율에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상기 전원 전압의 베이스 성분(VRF)에 대한 상기 변조 성분(VMOD)의 비(VMOD/VRF)는 플라즈마 밀도의 균일성에 영향을 미칠 수 있다. 상기 전원 전압의 베이스 성분(VRF)에 대한 상기 변조 성분(VMOD)의 비(VMOD/VRF)가 작을수록 균일한 플라즈마를 형성할 수 있다.
상기 제1 노드(N1)가 상기 제1 부분(10a)의 중심에 위치하지 않는 경우, 제1 노드(N1)에서 좌측 방향의 제1 전류(I1)와 제1 노드(N1)에서 우측 방향의 제2 전류(I2)는 서로 다를 수 있다. 또한, 상기 전원 전극(10)의 전압은 상기 제1 노드(N1)를 중심으로 비대칭일 수 있다. 따라서, 플라즈마 균일도는 감소될 수 있다. RF 전원과 상기 제1 및 제2 노드(N1,N2)는 병렬 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 전극에 전력을 공급하는 위치를 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 전원 전극(12)은 일정한 길이(L)를 가지고 연장될 수 있다. 상기 전원 전극(12)의 일부 또는 전부는 진공 용기의 내부에 노출될 수 있다. 상기 전원 전극(12)은 제1 부분(12a), 제2 부분(12b), 및 제3 부분(12c)으로 균등 분할될 수 있다. RF 전력은 상기 제1 내지 제3 부분(12a,12b,12c)의 중심에 위치한 제1 내지 제3 노드(N1,N2,N3)에 공급될 수 있다. RF 전원과 상기 제1 내지 제3 노드(N1,N2,N3)는 병렬 연결될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원 전극에 전력을 전원 전극에 전력을 공급하는 위치를 설명하는 도면 및 전기장의 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 설명하는 도면이다.
도 6a를 참조하면, 상기 전원 전극(14)은 일정한 길이(L)를 가지고 연장될 수 있다. 상기 전원 전극(14)의 일부 또는 전부는 진공 용기의 내부에 노출될 수 있다. 상기 전원 전극(14)은 제1 부분(14a), 제2 부분(14b), 제3 부분(14c), 및 제4 부분(14c)으로 균등 분할될 수 있다. RF 전력은 상기 제1 내지 제4 부분(14a,14b,14c,14d)의 중심에 위치한 제1 내지 제4 노드(N1,N2,N3,N4)에 공급될 수 있다. RF 전원과 상기 제1 내지 제4 노드(N1,N2,N3,N4)는 병렬 연결될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 상기 전원 전극(14)의 길이(L)은 1500 mm일 수 있다. 상기 전기장은 상기 전원 전극(14)의 표면에서 전기장의 세기이다. 상기 전기장은 상기 제1 내지 제4 노드(N1~N4)를 중심으로 대칭적이다. 상기 전기장의 공간 분포는 플라즈마 밀도의 공간 분포와 비례할 수 있다. 따라서, 상기 전원 전극(14) 바로 하부에서 길이 방향으로 균일한 플라즈마가 형성될 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과에 의하면, 구동 주파수 40 Mhz에서 길이 방향의 전기장의 균일도는 1.5 퍼센트를 얻을 수 있었다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 노드들의 숫자가 증가함에 따라, 전기장의 균일도는 증가하였다.
도 7은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 전극들의 연결 관계를 설명하는 도면들이다.
도 7을 참조하면, 플라즈마 발생 장치(400)는 제1 방향으로 나란히 연장되는 복수의 전원 전극들(440a~440d), 및 RF 전력 입력단(IN1) 및 복수의 RF 전력 출력단들(O1,O2)을 포함하고 상기 전원 전극들(440a~440d)에 RF 전원의 전력을 전달하는 분배부(450)를 포함한다. 상기 전원 전극들(440a~440d) 각각은 상기 RF 전력 출력단들(O1,O2)을 통하여 상기 전원 전극(440a)의 복수의 노드들(N1,N2)에서 RF 전력이 공급된다. 상기 전원 전극들(440a~440d) 각각은 N 등분되고, 상기 노드들(N1,N2)은 N 등분된 부분의 중심부에 배치된다.
상기 전원 전극들(440a~440d)은 진공 용기(미도시)의 내부에 배치되거나 상기 진공 용기를 관통하여 배치될 수 있다. 상기 전원 전극들(440a~440d)은 직선 형상일 수 있다. 상기 전원 전극들(440a~440d)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 상기 전원 전극들(440a~440d)은 일정한 길이(L)를 가지고 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 전원 전극들(440a~440d)은 제1 부분과 제2 부분으로 균등 분할될 수 있다. RF 전력은 상기 제1 부분의 중심에 위치한 제1 노드(N1)에 공급될 수 있다. 또한, RF 전력은 상기 제2 부분의 중심에 위치한 제2 노드(N2)에 공급될 수 있다.
상기 분배부(450)는 콘택 플러그(452), 및 상기 콘택 플러그(452)와 전기적으로 연결되는 전기 배선(451)을 포함할 수 있다. 상기 콘택 플러그(452)는 상기 노드들(N1,N2)에 전기적으로 연결된다. 상기 전기 배선(451)은 도체판을 패터닝하여 형성할 수 있다.
상기 콘택 플러그들(452)의 말단이 상기 RF 전력 출력단들(O1,O2)일 수 있다. 상기 RF 전력 입력단(IN1)에서 상기 RF 전력 출력단들(O1,O2) 사이의 배선 거리는 동일할 수 있다. 상기 RF 전원의 주파수는 20 Mhz 내지 200 Mhz일 수 있다. 이에 따른 정상파 효과는 상기 전원 전극들(440a~440d)의 전력 멀티 피딩(power multi-feeding)에 의하여 감소될 수 있다. 상기 전기 배선(451)은 상기 RF 전력 입력단(IN1)을 중심으로 제1 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 대하여 거울 대칭을 가질 수 있다.
상기 전원 전극들(440a~440d)의 사이 및 양측에 접지 전극들(442a~442e)이 배치될 수 있다. 상기 접지 전극들(442a~442e)은 접지될 수 있다. 상기 전원 전극들(440a~440d) 및 상기 접지 전극들(442a~442e)은 플라즈마를 형성할 수 있다.
본 발명의 변형되 실시예에 따르면, 상기 전원 전극들(440a~440d) 각각은 N 등분되고, 상기 노드들(N1,N2)은 N 등분된 부분의 중심에서 오프셋 되어 배치될 수 있다.
본 발명의 변형되 실시예에 따르면, 상기 분배부(450)은 상기 진공 용기의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 전원 전극들의 연결관계를 설명하는 도면들이다.
도 8a를 참조하면, 플라즈마 발생 장치(400a)는 제1 방향으로 나란히 연장되 는 제1 내지 제4 전원 전극들(440a~440d), 및 RF 전원의 전력을 RF 전력 입력단(IN1)으로 입력받아 복수의 RF 전력 출력단들(O1,O2)을 통하여 상기 제1 내지 제4 전원 전극들(440a~440d)에 분배하는 배선부(450)를 포함한다. 상기 전원 전극들(440a~440d) 각각은 상기 RF 전력 출력단들(O1,O2)을 통하여 상기 전원 전극들(440a~440d)의 복수의 노드들(N1,N2)에서 RF 전력을 공급받는다. 상기 배선부(450)는 중심축을 중심으로 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 거울 대칭적으로 배선된다.
상기 제1 내지 제4 전원 전극들(440a~440d)은 직선 형상일 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 상기 제1 내지 제4 전원 전극들(440a~440d)의 L/4 지점과 3L/4 지점에 위치할 수 있다.
상기 배선부(450)는 전기 배선(451a) 및 콘택 플러그(452)를 포함할 수 있다. 상기 콘택 플러그(452)는 상기 전기 배선(451a)이 배치되는 평면을 변경할 수 있다. 상기 전기 배선(451a)은 같은 평면에 배치될 수 있다. 상기 RF 전력 출력단들(O1,O2)은 상기 콘택 플러그(452)의 말단일 수 있다. 상기 RF 전력 입력단(IN1)은 상기 배선부(450)의 중심에 배치될 수 있다. 상기 배선부(450)는 "H" 형상을 포함할 수 있다. 상기 "H" 형상은 상기 제2 방향으로 정렬될 수 있다. 상기 노드들(N1,N2) 상에 상기 콘택 플러그들(452)이 배치될 수 있다.
서로 이웃한 전원 전극들(440a,450b)의 서로 이웃한 콘택 플러그들(452)은 서로 상기 전기 배선(451a)을 통하여 연결될 수 있다. 상기 "H" 형상의 전기 배선의 4 개의 팔과 상기 콘택 플러그들(452)을 연결하는 전기 배선은 서로 연결될 수 있다.
도 8b 참조하면, 플라즈마 발생 장치(400b)는 제1 내지 제4 전원 전극들(440a~440d)과 배선부(450)를 포함할 수 있다. 전기 배선(451b)은 RF 전력 입력단(IN1)을 중심으로 제1 방향 및 제2 방향으로 거울 대칭을 가질 수 있다. 상기 전기 배선(451b)은 "H" 형상을 포함하고, 상기 "H" 형상은 제1 방향으로 정렬될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 플라즈마 발생 장치(400c)는 제1 내지 제4 전원 전극들(440a~440d)과 배선부(450)를 포함할 수 있다. 전기 배선(451c)은 RF 전력 입력단을 중심으로 제1 방향 및 제2 방향으로 거울 대칭을 가질 수 있다. 상기 전기 배선(451c)은 "X" 형상을 포함하고, 상기 "X" 형상은 제1 방향으로 정렬될 수 있다.
도 8d를 참조하면, 도 8a 에서 설명한 전원 전극 및 배선부는 거울 대칭으로 배치될 수 있다. 플라즈마 발생 장치(400d)는 제1 내지 제4 전원 전극들(440a~440d)과 배선부(450)를 포함할 수 있다. 상기 배선부(450)는 제1 배선부(450a) 및 제2 배선부(450b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 배선부(450a)와 상기 제2 배선부(450b)는 서로 연결될 수 있다. 상기 배선부(450)의 전력 입력단(IN1)은 상기 제1 배선부(450a)와 상기 제2 배선부(450b)의 중앙에 위치할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원 전극들의 연결관계를 설명하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 플라즈마 발생 장치(500)는 진공 용기의 내부에 노출되고 제1 방향으로 연장되는 복수의 전원 전극들(540a~540d), 상기 복수의 전원 전극들(540a~540d) 사이 및 양측에 배치된 접지 전극들(542), RF 전원의 전력을 RF 전력 입력단(N1)으로 입력받아 복수의 RF 전력 출력단들(O1~O4)을 통하여 상기 복수의 전원 전극들(540a~540d)에게 RF 전력을 공급하는 배선부(550)를 포함한다. 상기 배선부(550)의 RF 전력 출력단들(O1~O4)은 상기 전원 전극들(540a~540d) 각각에 복수 개의 지점에 RF 전력을 공급한다. 상기 RF 전력 입력단(IN1)에서 상기 RF 전력 출력단들(O1~O4) 사이의 배선 거리는 동일할 수 있다.
상기 전원 전극들(540a~540d)은 제1 그룹(551a)을 형성할 수 있다. 상기 제2 그룹과 거울 대칭으로 제2 그룹(551b)이 배치될 수 있다. 상기 전원 전극들(550a~550d) 사이 및 양측에 전원 전극들(542)이 배치될 수 있다.
상기 전원 전극들(540a~540d) 각각은 4 등분될 수 있다. 상기 4 등분된 영역들의 중심에 제1 내지 제4 노드들(N1~N4)이 배치될 수 있다. 배선부(550)는 제1 배선부(550a) 및 제2 배선부(550b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 배선부(550a)는 상기 제1 노드들(N1) 및 제2 노드들(N2)을 연결하는 제1 전기 배선(551a)을 포함할 수 있다. 상기 제2 배선부(550b)는 상기 제3 노드들(N3) 및 제4 노드들(N4)을 연결하는 제2 전기 배선(551b)를 포함할 수 있다. 상기 배선부(550)는 제1 방향 및 제2 방향으로 거울 대칭성을 가질 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 제1 배선부(550a)는 제1 RF 전원에 연결될 수 있고, 상기 제2 배선부(550b)는 제2 RF 전원에 연결될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 전원 전극들이 16개인 경우, 상기 배선부와 거울 대칭을 가지는 다른 배선부를 더 포함할 수 있다. 상기 배선부는 2 층 구조를 가지고 있을 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1a 내지 도 1c은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다.
도 2a 내지 도 2c은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다.
도 3a 내지 도 3c은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 전극에 전력을 공급하는 위치를 설명하는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 전극에 전력을 공급하는 위치를 설명하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원 전극에 전력을 전원 전극에 전력을 공급하는 위치를 설명하는 도면 및 전기장의 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 전극들의 연결관계를 설명하는 도면들이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 전원 전극들의 연결관계를 설명하는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원 전극들의 연결관계를 설명하는 도면이다.

Claims (19)

  1. 진공 용기;
    상기 진공 용기의 내부에 일부 또는 전부가 노출되고 나란히 연장되는 복수의 전원 전극들; 및
    기판을 지지하고, 상기 전원 전극들이 배치되는 평면에서 수직으로 이격되어 배치된 기판 홀더를 포함하고,
    상기 전원 전극들은 라인 형상이고,
    상기 전원 전극들은 N 등분되고, N 등분된 부분의 중심부에 배치된 노드들에 RF 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 노드들은 제1 및 제2 노드를 포함하고, 상기 전원 전극의 길이는 L이고, 상기 제1 노드는 L/4에 위치하고, 상기 제2 노드는 3L/4에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 노드들은 제1 내지 제3 노드를 포함하고, 상기 전원 전극의 길이는 L이고, 상기 제1 노드는 L/6에 위치하고, 상기 제2 노드는 L/2, 상기 제3 노드는 5L/6에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 노드들은 제1 내지 제4 노드를 포함하고, 상기 전원 전극의 길이는 L이고, 상기 제1 노드는 L/8에 위치하고, 상기 제2 노드는 3L/8, 상기 제3 노드는 5L/8에 위치하고, 상기 제4 노드는 7L/8에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 전극들 양측 및 상기 전원 전극들 사이에 배치된 접지 전극들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 접지 전극들은 상기 전원 전극들 양단에서 서로 연결되어 상판을 형성하고,
    상기 상판은 상기 진공 용기의 뚜껑인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 전극들은 상기 진공 용기의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    RF 전원의 전력을 상기 전원 전극들에 전력을 전달하는 분배부를 더 포함하되,
    상기 분배부는 상기 전원 전극들을 상기 RF 전원에 병렬 연결하고,
    상기 전원 전극들과 상기 RF 전원 사이의 배선 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 분배부는 상기 진공 용기의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 전극들에 전력을 전달하는 분배부를 더 포함하되,
    상기 분배부는:
    분배 기판;
    상기 분배 기판을 관통하는 콘택 홀들을 채우는 콘택 플러그들; 및
    상기 분배 기판에서 상기 콘택 플러그들와 전기적으로 연결되는 전기 배선을 포함하고,
    상기 콘택 플러그들은 상기 노드들에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하 는 플라즈마 발생 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 전기적으로 플로팅 상태인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  12. 제1 방향으로 나란히 연장되는 복수의 전원 전극들; 및
    RF 전력 입력단 및 복수의 RF 전력 출력단들을 포함하고 상기 전원 전극들에 RF 전원의 전력을 전달하는 분배부를 포함하고,
    상기 전원 전극들 각각은 상기 RF 전력 출력단들을 통하여 상기 전원 전극들의 복수의 노드들에서 RF 전력을 공급받고,
    상기 전원 전극들은 N 등분되고, 상기 노드들은 N 등분된 부분의 중심부에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 분배부는:
    분배 기판;
    상기 분배 기판을 관통하는 콘택 홀을 채우는 콘택 플러그; 및
    상기 분배 기판에서 상기 콘택 플러그와 전기적으로 연결되는 전기 배선을 포함하고,
    상기 콘택 플러그는 상기 노드들에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 RF 전력 입력단에서 상기 RF 전력 출력단들 사이의 배선 거리는 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 RF 전원의 주파수는 13.56 Mhz 내지 200 Mhz인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  16. 제1 방향으로 나란히 연장되는 제1 내지 제4 전원 전극들; 및
    RF 전원의 전력을 RF 전력 입력단으로 입력받아 복수의 RF 전력 출력단들을 통하여 상기 제1 내지 제4 전원 전극들에 분배하는 배선부를 포함하고,
    상기 전원 전극들 각각은 상기 RF 전력 출력단들을 통하여 상기 전원 전극의 복수의 노드들에서 RF 전력이 공급되고,
    상기 배선부는 중심축을 중심으로 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 거울 대칭적으로 배선된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 전원 전극들은 직선 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  18. 진공 용기의 내부에 노출되고 제1 방향으로 연장되는 복수의 전원 전극들;
    상기 복수의 전원 전극들 사이 및 양측에 배치된 접지 전극들;
    RF 전원의 전력을 RF 전력 입력단으로 입력받아 복수의 RF 전력 출력단들을 통하여 상기 복수의 전원 전극들에게 RF 전력을 공급하는 배선부를 포함하고,
    상기 배선부의 RF 전력 출력단들은 상기 전원 전극들 각각에 복수 개의 지점에 RF 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 RF 전력 입력단에서 상기 RF 전력 출력단들 사이의 배선 거리는 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
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