KR20120002873A - 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버 - Google Patents

다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버에 관한 것이다. 본 발명의 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버는 다수 개의 개구부를 포함하는 다수 개의 단위 분할 전극을 갖는 전극 세트; 및 전원 공급원에서 발생된 고주파 전력을 전류의 상호 균형을 조절하여 상기 다수 개의 단위 분할 전극으로 분배하는 전류 균형 분배 회로를 포함한다. 본 발명의 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버에 의하면, 임피던스 전환기를 사용하여 전류 분배 회로를 통해 전극 세트로 분배된 전류의 낮아진 임피던스 값을 보상함으로써 전류 분배 회로의 입력과 출력단에서의 임피던스 값이 균형을 이루게 한다. 또한 임피던스 값이 보상됨으로써 플라즈마 챔버 내부에 균일한 플라즈마 방전을 유도할 수 있다. 또한, 동축 케이블을 사용하여 전원 공급원으로부터 고주파 전력이 급전되는 과정에서 공중으로 방사되는 것을 차폐하여 방사 손실이 발생되는 것을 최소화한다. 더불어 전류 균형 분배 회로에 의해 분배된 전류가 상호 균형을 이룰 수 있도록 함으로써 플라즈마 챔버 내부에 보다 균일한 플라즈마 방전이 이루어진다.

Description

다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버{PLASMA CHAMBER HAVING POWER FEEDING DEVICE FOR MULTI DIVIDED ELECTRODE SET}
본 발명은 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버에 관한 것으로, 구체적으로는 균일한 플라즈마 발생할 수 있는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버에 관한 것이다.
플라즈마는 여러 산업 분야에 널리 사용되고 있다. 반도체 산업 분야의 경우 플라즈마를 이용한 피처리 기판의 처리 공정들 예를 들어, 증착, 식각, 세정 등에 사용되고 있다.
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. 이러한 용량 결합 플라즈마와 유도 결합 플라즈마는 전원 공급원으로부터 임피던스 정합기를 통해 용량 결합 전극과 안테나로 고주파 전력을 제공하여 생성된다.
최근 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판이나 유리 기판 또는 플라스틱 기판과 같은 피처리 기판의 대형화 그리고 새로운 처리 대상 물질이 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. 즉, 대형화되는 피처리 기판을 균일하게 처리하기 위하여 대면적의 플라즈마를 균일하게 생성하는 것이 요구된다.
이러한 요구를 충족시키는 한 방법으로 용량 결합 전극과 안테나에 전류를 균형적으로 공급하기 위한 전류 분배 회로를 구성할 수 있다. 전류 분배 회로는 하나의 입력 전류를 다수 개의 채널로 분배하고, 각 채널은 용량 결합 전극 또는 안테나가 연결되기 때문에 용량 결합 전극 또는 안테나로 전류가 분배되면서 균일한 플라즈마가 발생된다.
그러나 전류 분배 회로로 입력된 전류는 전류 분배 회로를 통해 분배되면서 임피던스 값이 낮아지게 된다. 즉, 전류 분배 회로의 입력단에서의 임피던스 값과 출력단에서의 임피던스 값이 동일하지 않게 된다. 그러므로 임피던스 값의 불균형으로 인하여 대면적의 플라즈마를 균일하게 생성하기 어렵게 된다.
본 발명의 목적은 대면적의 균일한 플라즈마를 생성하기 위한 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 임피던스 전환 회로를 통해 전류 균형 분배 회로의 입력과 출력시의 임피던스 값 차이를 보상하여 플라즈마를 균일하게 할 수 있는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버에 관한 것이다. 본 발명의 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버는 다수 개의 개구부가 구비된 다수 개의 단위 분할 전극을 갖는 전극 세트; 및 전원 공급원에서 발생된 고주파 전력을 전류의 상호 균형을 조절하여 상기 다수 개의 단위 분할 전극으로 분배하는 전류 균형 분배 회로를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는 임피던스 전환 회로를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 분배 회로는 전류 균형을 이루는 다수 개의 변압기로 구성되어 반복된 분기 구조이다.
일 실시예에 있어서, 상기 다수 개의 변압기는 양단 출력이 전류 균형을 이루는 다수 개의 차동 변압기로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 다중 분할 전극 세트는 상기 다수 개의 단위 분할 전극의 상부에 평행하게 설치되어 접지로 연결되는 접지 전극을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 접지 전극은 다수 개의 가스 분사홀을 포함하여 상기 플라즈마 챔버 내부로 가스를 공급하기 위한 가스 공급부이다.
일 실시예에 있어서, 상기 단위 분할 전극은 상기 전원 공급원으로부터 전원을 인가받기 위한 다수 개의 전원 입력단을 갖고, 상기 단위 분할 전극으로 입력되도록 분배된 고주파 전력을 상기 다수 개의 전원 입력단으로 분기하여 입력하는 하나 이상의 분기 급전 라인을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 임피던스 전환 회로는 상기 전류 균형 분배 회로의 전류가 입력되는 입력단에 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 임피던스 전환 회로는 상기 전류 균형 회로의 전류가 출력되는 출력단에 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 임피던스 전환 회로는 적어도 하나의 차동 변압기로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 임피던스 전환 회로는 인덕터로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 임피던스 전환 회로는 적어도 하나의 캐패시터로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는 전원 공급원에서 발생된 고주파의 방사를 차폐하기 위한 다수 개의 동축 케이블을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 단위 분할 전극에 직렬로 연결되는 캐패시터를 포함한다.
본 발명의 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버에 의하면, 임피던스 전환기를 사용하여 전류 분배 회로를 통해 전극 세트로 분배된 전류의 낮아진 임피던스 값을 보상함으로써 전류 분배 회로의 입력과 출력단에서의 임피던스 값이 균형을 이루게 한다. 또한 임피던스 값이 보상됨으로써 플라즈마 챔버 내부에 균일한 플라즈마 방전을 유도할 수 있다. 또한, 동축 케이블을 사용하여 전원 공급원으로부터 고주파 전력이 급전되는 과정에서 공중으로 방사되는 것을 차폐하여 방사 손실이 발생되는 것을 최소화한다. 더불어 전류 균형 분배 회로에 의해 분배된 전류가 상호 균형을 이룰 수 있도록 함으로써 플라즈마 챔버 내부에 보다 균일한 플라즈마 방전이 이루어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 다중 분할 전극 세트의 다수 개의 단위 분할 전극에 하나 이상의 분기 급전 라인을 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 5는 단위 분할 전극의 개구부를 다양한 크기로 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 다양한 크기의 개구부를 갖는 다수 개의 단위 분할 전극을 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8은 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 전류 균형 분배 회로와 임피던스 전환 회로를 사용하여 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 9 및 도 12는 임피던스 전환 회로를 다양하게 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 13은 단위 분할 전극에 캐패시터를 직렬로 구성한 도면이다.
도 14는 제1, 2 전류 균형 분배 회로 및 제1,2 임피던스 전환 회로를 사용하여 구성한 도면이다.
도 15는 제1, 2 전류 균형 분배 회로 및 제1,2 임피던스 전환 회로를 사용하여 구성한 또 다른 도면이다.
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.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버의 단면을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 챔버(200)는 내부에 피처리 기판(13)을 지지하는 기판 지지대(12)를 포함하는 반응기 몸체(240), 플라즈마 챔버(200) 내부로 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(230), 다수 개의 단위 분할 전극(212)으로 구성되는 다중 분할 전극 세트(210)로 구성된다.
반응기 몸체(240)는 내부에 피처리 기판(13)이 놓이는 기판 지지대(12)가 구비된다. 반응기 몸체(240)는 하부에 배기펌프(8)에 연결된다. 반응기 몸체(240)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 제작될 수 있다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 제작될 수도 있다. 또는 탄소나노튜브가 공유 결합된 복합 금속을 사용할 수도 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 제작될 수도 있다. 또 다른 대안으로 반응기 몸체(240)를 전체적 또는 부분적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작하는 것도 가능하다. 이와 같이 반응기 몸체(240)는 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 어떠한 물질로도 제작될 수 있다. 반응기 몸체(240)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.
반응기 몸체(240)의 내부에는 피처리 기판(13)을 지지하기 위한 기판 지지대(12)가 구비된다. 기판 지지대(12)는 바이어스 전원 공급원(46)(서로 다른 무선 주파수 전원을 공급하는 두 개의 바이어스 전원 공급원(46, 46b)이 연결될 수 있다)에 연결되어 바이어스 된다. 바이어스 전원 공급원(46)이 공통 임피던스 정합기(48)(또는 각각의 임피던스 정합기)를 통하여 기판 지지대(12)에 전기적으로 연결된다. 기판 지지대(12)의 이중 바이어스 구조는 플라즈마 챔버(200)의 내부에 플라즈마 발생을 용이하게 하고, 플라즈마 이온 에너지 조절을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 향상 시킬 수 있다. 또는 기판 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. 기본적으로 기판 지지대(12)는 고정형 또는 수직으로 승하강이 가능한 구조로 구성된다. 또는 기판 지지대(12)는 전극 어셈블리와 평행하게 선형 또는 회전 이동 가능한 구조를 갖는다. 이러한 이동 가능한 구조에서 기판 지지대(12)를 선형 또는 회전 이동하기 위한 구동 메커니즘을 포함할 수 있다. 반응기 몸체(240)의 하부에 가스의 균일한 배기를 위하여 배기 배플(미도시)이 구성될 수 있다.
가스 공급부(230)는 반응기 몸체(240)의 상부에 설치되어 반응기 몸체(240)의 천장을 형성한다. 가스 공급부(230)는 가스 입구(미도시)와 다수 개의 가스 분사홀(232)가 구비된다. 가스 공급원(미도시)으로부터 제공되는 공정 가스는 가스 공급부(230)의 내부에 구비된 배플(233)을 통과하고 가스 분사홀(232)를 통해 반응기 몸체(240) 내부로 공급된다. 본 발명에서의 가스 공급부(230)는 접지로 연결되어 접지 전극으로써 기능한다.
도 2는 다중 분할 전극 세트의 다수 개의 단위 분할 전극에 하나 이상의 분기 급전 라인을 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 분할 전극(212)은 다수 개의 개구부(212a)가 포함된 매쉬 형태의 사각 평판 구조로 형성된다. 예를 들어, 사각 평판 구조로 형성된 단위 분할 전극(212)은 가스 공급부(230)의 하부에 위치하면서 플라즈마 챔버(200)의 내부에 설치된다. 이때 다수 개의 단위 분할 전극(212)은 절연 프레임(215)에 의해 서로 전기적으로 절연된다. 다수 개의 단위 분할 전극(212)은 전원 공급원(100)으로부터 임피던스 정합기(110)를 통하여 고주파 전력을 공급받는다. 여기서, 전원 공급원(100)으로부터 공급되는 고주파 전력은 전류 전류가 상호 균형을 이루도록 분배하는 전류 균형 분배 회로(120)를 통해 다수 개의 단위 분할 전극(212)으로 제공된다. 각 단위 분할 전극(212)은 다수 개의 급전점(212b)을 포함한다. 본 발명에서는 다수 개의 급전점(212b)은 단위 분할 전극(212)의 중심부와 모서리 영역에 구성된다. 하나의 단위 분할 전극(212)으로 입력되도록 분배된 고주파 전력은 분기 급전 라인(312)에 의해 분기되어 다수 개의 급전점(212b)으로 입력된다. 그럼으로 하나의 단위 분할 전극(212) 내에서 발생될 수 있는 위상 오차에 의한 에너지 밀도의 불균형을 최소화하여 보다 균일한 플라즈마 방전을 유도할 수 있다.
본 발명에서는 하나의 전원 공급원(100)을 사용하였으나, 복수 개의 전원 공급원(100a)을 연결할 수도 있다. 또한 복수 개의 전원 공급원(100, 100a)은 동일한 무선 주파수 또는 서로 다른 무선 주파수를 제공할 수 있다.
본 발명에서는 다중 전극 세트(210)에 접지 전극으로 기능하는 가스 공급부(230)와 단위 분할 전극(212)이 포함된다. 매쉬 형태로 형성되어 전원 공급원(100)으로부터 고주파 전력을 인가받는 다수 개의 단위 분할 전극(212)과 접지로 연결된 가스 공급부(230) 사이에서 방전이 발생된다. 가스 공급부(230)의 가스 분사홀(232)을 통해 가스가 공급되고 플라즈마가 유도된다. 유도된 플라즈마는 단위 분할 전극(212)의 개구부(212a)를 통해 플라즈마 챔버(200) 내부로 제공되어 피처리 기판(13)을 처리한다.
도 3 내지 도 5는 단위 분할 전극의 개구부를 다양한 크기로 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 단위 분할 전극(212)의 개구부(212a)는 다양한 크기로 형성할 수 있다. 즉, 단위 분할 전극(212)의 다수 개의 개구부(212a)를 모두 동일한 크기로 형성하거나 서로 다르게 형성할 수도 있다. 서로 다른 크기로 개구부(212a)를 형성하면, 단위 분할 전극(212)의 개구부(212a)의 크기에 따라 통과하는 플라즈마의 양이 동일하거나 서로 다를 수가 있다. 예를 들어, 단위 분할 전극(212)은 외측에서 중심부로 갈수록 작은 크기로 형성된 개구부(212a)가 구비될 수도 있고, 외측에서 중심부로 갈수록 큰 크기로 형성된 개구부(212a)가 구비될 수 있다. 이렇듯 단위 분할 전극(212)의 중심부와 주변부의 개구부(212a)를 통과하는 플라즈마의 양은 동일하지 않게 된다. 그러므로 개구부(212a)의 크기를 이용하여 플라즈마의 양을 조절할 수 있고, 조절된 플라즈마를 이용하여 피처리 기판(13)의 중심영역과 주변 영역의 처리 효율을 조절할 수 있다.
도 6은 다양한 크기의 개구부를 갖는 다수 개의 단위 분할 전극을 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 다중 전극 세트(210)는 서로 다른 크기의 개구부(212a)로 구성된 다수 개의 단위 분할 전극(212)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 다중 전극 세트(210)의 내측으로 크기가 큰 개구부(212a)를 갖는 단위 분할 전극(212)을 배열하여 외측과 내측의 개구부(212a) 크기를 다르게 할 수 있다. 반대로, 다중 전극 세트(210)의 외측으로 크기가 큰 개구부(212a)를 갖는 단위 분할 전극(212)을 배열할 수도 있다, 또한 내측 외측에 관계없이 임의의 위치에 크기가 다른 개구부(212a)가 위치될 수 있도록 단위 분할 전극(212)을 배열할 수도 있다.
도 7 및 도 8은 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 전류 균형 분배 회로와 임피던스 전환 회로를 사용하여 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 전원 공급원(100)으로부터 공급되는 고주파 전력은 전류가 상호 균형을 이루도록 분배하는 전류 균형 분배 회로(120)와 임피던스 값의 균형을 위한 임피던스 전환 회로(130)를 통해 다수 개의 단위 분할 전극(212)으로 제공된다.
전류 균형 분배 회로(120)는 전원 공급원(100)으로부터 공급되는 고주파 전력을 단위 분할 전극(212)으로 상호 균형을 이루도록 분배하여 제공하기 위한 구조를 갖는다.
이때 전류 균형 분배 회로(120)의 출력단에는 각각 임피던스 전환 회로(130)가 연결된다. 전류 균형 분배 회로(120)로 입력되는 전류는 다수 개의 채널로 분배되면서 임피던스 값이 점차 낮아지게 된다. 그러므로 본 발명에서는 전류 균형 분배 회로(120)의 출력단에 임피던스 전환 회로(130)를 연결한다. 임피던스 전환 회로(130)는 낮아진 임피던스 값을 보상함으로써 임피던스 값의 균형을 이룬다. 임피던스 값이 균형을 이루므로 다중 분할 전극(210)에서 균일한 플라즈마 방전을 유도할 수 있다.
임피던스 전환 회로(130)는 전류 균형 분배 회로(120)의 각 출력단에 연결된 다수 개의 인덕터(132)로 구성된다. 인덕터(132)는 일단은 전류 균형 분배 회로(120)의 출력단과 연결되고 타단은 접지로 연결된다. 인덕터(132)의 일단과 타단 사이의 임의의 지점에 연결된 탭은 단위 분할 전극(212)에 연결되어 고주파 전력이 공급된다. 인덕터(132)는 다중 전극 세트(210)에 구성된 다수 개의 단위 분할 전극(212)의 갯수와 동일한 갯수로 구성된다. 각 단위 분할 전극(212)은 상기에 설명한 바와 같이, 다수 개의 분기 급전라인(312)과 다수 개의 입력단(212b)을 포함한다.
도 9 및 도 12는 임피던스 전화 회로를 다양하게 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 임피던스 전환회로(130)는 멀티 탭을 갖는 인덕터(132a)를 스위치 회로(166)를 통해 선택적으로 단위 분할 전극(212)과 연결할 수 있다. 인덕터(132a)는 일단은 전류 균형 분배 회로(120)의 출력단과 연결되고, 타단은 접지로 연결된다. 인덕터(132a)의 일단과 타단 사이에 구성된 멀티 탭은 선택적으로 스위치 회로(166)를 통해 단위 분할 전극(212)과 연결된다. 도면에서는 도시되지 않았으나, 인덕터를 대신하여 가변 인덕터를 사용할 수도 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 임피던스 전환기(130)는 다수 개의 캐패시터(132b)로 구성될 수 있다. 다수 개의 캐패시터(132b)는 일단은 전류 균형 분배 회로(120)의 출력단과 연결되고, 타단은 접지로 연결된다. 다수 개의 캐패시터(132b) 사이에 구성된 탭은 단위 분할 전극(212)에 연결한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 임피던스 전환회로(130)는 다수 개의 캐패시터(132c)로 구성되고, 다수 개의 캐패시터(132c) 사이에 구성된 멀티 탭은 스위치 회로(166)를 통해 선택적으로 단위 분할 전극(212)과 연결된다. 캐패시터(132c)는 일단은 전류 균형 분배 회로(120)의 출력단과 연결되고, 타단은 접지로 연결된다. 다수 개의 캐패시터(132c) 사이에 구성된 다수 개의 탭은 선택적으로 스위치 회로(166)를 통해 단위 분할 전극(212)과 연결된다. 또한 도 12에 도시된 바와 같이, 임피던스 전환회로(130)는 도 10 또는 도 11과 동일한 구성으로 캐패시터(132c)를 대신하여 가변 캐패시터(132d)를 사용할 수 있다.
도 13은 단위 분할 전극에 캐패시터를 직렬로 구성한 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 단위 분할 전극(212)은 직렬로 연결된 캐패시터(132e)를 통해 고주파 전력을 제공받는다. 단위 분할 전극(212)과 직렬로 연결된 캐패시터(132e)는 단위 분할 전극(212)으로 제공되는 전류를 보호하는 기능을 수행한다.
도 14는 제1, 2 전류 균형 분배 회로 및 제1,2 임피던스 전환 회로를 사용하여 구성한 도면이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제1, 2 전류 균형 분배 회로(122, 124)는 다수 개의 변압기를 사용하여 반복된 분기 구조로 구성할 수 있다. 예를 들어, 차동 변압기를 사용하여 구성될 수 있다. 제1, 2 전류 균형 분배 회로(122, 124)의 첫 번째 분기 구조를 구성하는 차동 변압기(122a, 124a)의 출력단에 각각 차동 변압기(122b, 124b)를 하나씩 연결함으로써 최종 분기 구조를 구성한다. 이러한 방식으로 반복된 분기 구조를 형성할 수 있다. 최종 분기 구조를 구성하는 차동 변압기(122b, 124b)의 출력단에서 출력되는 전류는 동일하게 균형을 이룬다. 본 발명에서는 제1 전류 균형 분배 회로(122)에서 최종 분기 구조를 구성하는 차동 변압기(122b)의 출력단에 각각 차동 변압기가 반복된 분기구조로 형성된 제2 전류 균형 분배 회로(124)가 연결된다.
여기서, 제1, 2 전류 균형 분배 회로(122, 124)로 입력되는 전류는 제1, 2 전류 균형 분배 회로(122, 124)에 의해 분배되면서 임피던스 값이 점차 낮아지게 된다. 그러므로 본 발명에서는 제1, 2 전류 균형 분배 회로(122, 124)로 전류가 입력되는 입력단에 제1, 2 임피던스 전환회로(130a, 130b)를 구비하여 낮아진 임피던스 값이 보상함으로써 임피던스 값의 균형이 이루어진다. 즉, 제1 전류 균형 분배 회로(122)를 통해 분배된 전류의 임피던스 값은 제1 임피던스 전환회로(130a)에 의해 보상되고, 제2 전류 균형 분배 회로(124)를 통해 분배된 전류의 임피던스 값은 제2 임피던스 전환회로(130b)에 의해 보상된다, 제1, 2 전류 균형 분배 회로(122, 124)의 전류 입력단과 출력단에서의 임피던스 값이 균형을 이룬다. 임피던스 값이 균형적으로 단위 분할 전극(212)으로 제공되므로 균일한 플라즈마 방전을 유도할 수 있다.
임피던스 전환회로(130)는 차동 변압기를 사용하여 구성된다. 차동 변압기는 하나의 입력 전류를 하나의 출력 전류로 출력한다. 제1 임피던스 전환회로(130a)의 일단은 임피던스 정압기(110)의 출력단에 연결되고, 타단은 제1 전류 균형 분배 회로(122)에 구성되는 첫 번째 분기 구조를 구성하는 차동 변압기(122a)의 입력단에 연결된다. 또한 제2 임피던스 전환회로(130b)의 일단은 제1 전류 균형 분배 회로(122)에 구성되는 두 번째 분기 구조를 구성하는 차동 변압기(122b)의 출력단에 연결되고, 타단은 제2 전류 균형 분배 회로(124)에 구성되는 첫 번째 분기 구조를 구성하는 차동 변압기(124a)의 입력단에 연결된다. 제2 전류 균형 분배 회로(124)에 구성되는 두 번째 분기 구조를 구성하는 차동 변압기(124b)의 출력단은 고주파 방사 차폐 분배기(150)에 구성된 동축 케이블(152)로 단위 분할 전극(212)과 연결된다. 고주파 방사 차폐 분배기(150)는 고주파 전력이 전원 공급원(100)으로부터 단위 분할 전극(212)으로 급전되는 과정에서 공중으로 방사되는 것을 차폐한다. 그럼으로 단위 분할 전극(212)으로 고주파 전력이 급전되는 과정에서 방사 손실이 발생되는 것을 최소화한다. 동축 케이블(150)은 전원 공급원(100)으로부터 제공되는 고주파 전력이 공중으로 방사되지 않도록 차폐하여 급전 과정에서 전력 손실을 방지한다. 동축 케이블(150)의 길이는 고주파 전력의 주파수와 상관된다.
도 15는 제1, 2 전류 균형 분배 회로 및 제1, 2 임피던스 전환 회로를 사용하여 구성한 또 다른 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 플라즈마 챔버(200)는 제2 전류 균형 분배 회로(124)의 출력단에 제2 임피던스 전환회로(130c)를 구비한다. 즉, 제2 임피던스 전환회로(130c)는 일단은 제2 전류 균형 분배 회로(124)와 연결되고, 타단은 단위 분할 전극(212)과 연결되어 제2 전류 균형 분배 회로(124)를 지난 고주파 전류의 임피던스 값을 보상하여 단위 분할 전극(212)으로 제공한다.
또한 제1 전류 균형 분배회로(122)와 제2 전류 균형 분배 회로(124)는 동축 케이블(150)로 연결된다. 즉, 제1 전류 균형 분배 회로(122)의 두 번째 분기 구조를 구성하는 차동 변압기(122b)의 출력단은 각각 동축 케이블(150)을 사용하여 제2 전류 균형 분배 회로(124)의 입력단과 연결된다. 여기서, 제2 전류 균형 분배 회로(124)는 복수 개의 인덕터(124c)로 구성되어 전류의 용량을 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 제2 임피던스 전환회로(130c)로 인덕터(132)를 사용한다. 인덕터(132)는 일단은 제2 전류 균형 분배 회로(124)의 출력단과 연결되고, 타단은 접지로 연결된다. 인덕터(132)의 일단과 타단 사이의 임의의 지점에서 탭을 단위 분할 전극(212)에 연결함으로써 전압 레벨을 조절할 수 있다. 여기서, 제2 임피던스 전환회로(130c)는 상기의 도 7 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 인덕터(132, 132a) 또는 캐패시터(132b, 132c), 가변 캐패시터(132d) 중 어느 하나로 구성된다.
이상에서 설명된 본 발명의 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버의 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. 그럼으로 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.
12: 기판 지지대 13: 피처리 기판
46, 46b: 바이어스 전원 공급원 48, 110: 임피던스 정합기
100, 100b: 전원 공급원 120: 전류 균형 분배 회로
122, 124: 제1, 2 전류 균형 분배 회로
122a, 122b, 124, 124b: 차동 변압기 130: 임피던스 전환회로
130a, 130b, 130c: 제1, 2 임피던스 전환회로
132, 132a: 인덕터 132b, 132c, 132e: 캐패시터
132d: 가변 캐패시터 166: 스위치 회로
200: 플라즈마 챔버 210: 다중 분할 전극 세트
212: 단위 분할 전극 212a: 개구부
212b: 입력단 215: 절연 프레임
230: 가스 공급부 232: 가스 분사홀
233: 배플 240: 반응기 몸체
312: 분기 급전 라인

Claims (14)

  1. 다수 개의 개구부가 구비된 다수 개의 단위 분할 전극을 갖는 전극 세트; 및
    전원 공급원에서 발생된 고주파 전력을 전류의 상호 균형을 조절하여 상기 다수 개의 단위 분할 전극으로 분배하는 전류 균형 분배 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버는 임피던스 전환 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류 균형 분배 회로는 전류 균형을 이루는 다수 개의 변압기로 구성되어 반복된 분기 구조인 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수 개의 변압기는 양단 출력이 전류 균형을 이루는 다수 개의 차동 변압기로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다중 분할 전극 세트는 상기 다수 개의 단위 분할 전극의 상부에 평행하게 설치되어 접지로 연결되는 접지 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접지 전극은 다수 개의 가스 분사홀을 포함하여 상기 플라즈마 챔버 내부로 가스를 공급하기 위한 가스 공급부인 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단위 분할 전극은 상기 전원 공급원으로부터 전원을 인가받기 위한 다수 개의 전원 입력단을 갖고, 상기 단위 분할 전극으로 입력되도록 분배된 고주파 전력을 상기 다수 개의 전원 입력단으로 분기하여 입력하는 하나 이상의 분기 급전 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 임피던스 전환 회로는 상기 전류 균형 분배 회로의 전류가 입력되는 입력단에 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 임피던스 전환 회로는 상기 전류 균형 회로의 전류가 출력되는 출력단에 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  10. 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임피던스 전환 회로는 적어도 하나의 차동 변압기로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 임피던스 전환 회로는 인덕터로 구성된 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 임피던스 전환 회로는 적어도 하나의 캐패시터로 구성된 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버는 전원 공급원에서 발생된 고주파의 방사를 차폐하기 위한 다수 개의 동축 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 단위 분할 전극에 직렬로 연결되는 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치를 구비한 플라즈마 챔버.
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