KR20160068254A

KR20160068254A - 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치

Info

Publication number: KR20160068254A
Application number: KR1020140173707A
Authority: KR
Inventors: 홍성재
Original assignee: 인베니아 주식회사
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-06-15
Also published as: KR101710680B1

Abstract

본 발명은 주파 전력을 공급하는 고주파 전원, 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성하는 제1 안테나 및 임피던스를 가변시켜 상기 제1 안테나의 출력을 제어하며 제1 안테나에 연결되는 제1 공진커패시터를 포함하여 구성되는 제1 안테나부, 제1 안테나부와 직렬로 연결되며, 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성하는 제2 안테나 및 임피던스를 가변시켜 상기 제2 안테나의 출력을 제어하며 제2 안테나에 연결되는 제2 공진커패시터를 포함하여 구성되는 제2 안테나부를 포함하여 구성되는 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치가 제공된다.
본 발명에 따른 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치를 사용하면 하나의 안테나 구간에서도 분할하여 2개 이상의 다중구간에 구간별로 출력제어가 가능하므로 플라즈마 밀도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있고, 안테나가 설치되는 길이가 길더라도 손실 없이 전력전달이 가능하여 플라즈마를 보다 균일하게 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치{THE PLASMA GENERATING MODULE AND THE PLASMA PROCESS APPARATUS HAVING THAT}

본 발명은 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 복수의 안테나가 구비되어 공정 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

플라즈마 처리장치는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치를 의미하며, 증착, 식각 또는 이온 주입 등 다양한 방식이 기판 처리 공정에 이용될 수 있다.

이러한 플라즈마 처리장치는 플라즈마를 생성하는 방식에 따라 용량 결합형 플라즈마 생성 방식, 유도 결합형 플라즈마 생성 방식, ECR 플라즈마 생성 방식 및 마이크로파 플라즈마 생성 방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.

이 중에서도 유도 결합형 플라즈마 생성 방식은 고주파 안테나에 고주파 전력을 인가하여 유도 자기장에 의해 플라즈마를 발생시키는 방식으로, 한국 대한민국 등록특허 제 131,882호에는 이러한 유도 결합형 플라즈마 생성장치가 개시되어 있다. 이러한 유도 결합형 플라즈마 생성 방식은 대면적 기판을 처리하는데 널리 적용되고 있으며, 최근에는 대면적 기판의 위치에 따라 균일하게 플라즈마를 발생시킬 수 있도록 복수개의 안테나를 이용하는 기술이 적용되고 있다.

그러나 이러한 플라즈마 처리장치는 안테나가 길어지는 경우 전선저항 때문에 유효전력이 원하는 거리까지 도달하지 못하고, 하나의 안테나에서 구간별로 출력을 제어할 수 없기 때문에 플라즈마를 정밀하게 제어하기 어렵고 결국 플라즈마가 균일하게 발생되지 못하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 131,882호

본 발명은 종래의 안테나에 전달되는 유효전력이 원하는 거리까지 도달하지 못하고, 하나의 안테나 구간에서 구간별로 출력의 제어가 어려운 문제점을 해결하는 플라즈마 발생모듈 및 플라즈마 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원, 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성하는 제1 안테나 및 임피던스를 가변시켜 제1 안테나의 출력을 제어하는 제1 공진커패시터를 포함하여 구성되는 제1 안테나부, 제1 안테나부와 직렬로 연결되며, 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성하는 제2 안테나 및 임피던스를 가변시켜 제2 안테나의 출력을 제어하는 제2 공진커패시터를 포함하여 구성되는 제2 안테나부를 포함하는 플라즈마 발생모듈이 제공된다.

이때 제1 안테나와 제1 공진커패시터의 연결 및 제2 안테나와 제2 공진커패시터의 연결 중 적어도 하나는 병렬로 연결될 수 있다.

나아가, 제1 안테나부와 제2 안테나부로 구성된 안테나모듈이 복수로 구비되며, 복수의 안테나모듈이 병렬로 연결되어 구성될 수 있다.

그리고, 제1 공진커패시터 및 제2 공진커패시터는 제1 안테나 및 제2 안테나의 출력을 각각 조절할 수 있도록 가변 커패시터로 구성될 수 있다.

나아가, 제2 안테나부와 직렬 또는 병렬로 연결되며, 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성하는 제3 안테나 및 임피던스 가변시켜 제3 안테나의 출력을 제어하며 제3 안테나에 연결되는 제3 공진커패시터를 포함하여 구성되는 제3 안테나부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 제1 공진커패시터는 제1 안테나 후단에 연결되며, 제2 공진커패시터는 제2 안테나 후단에 연결되어 구성될 수 있다.

한편, 안테나모듈에 인가되는 전류의 일부가 흐르는 경로를 형성하는 회로는 드레인회로를 더 포함하여 구성될 수 있다.

나아가 드레인회로는, 일측이 제1 안테나부와 제2 안테나부 사이의 지점에 연결되고, 타측은 접지되며, 하나 이상의 가변소자를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로 드레인회로는 드레인되는 전류가 조절될 수 있도록 드레인 가변저항을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.

추가로 내부에 공정 공간이 형성되는 챔버, 챔버의 내부에 구비되어 기판이 안착되는 공간을 형성하는 스테이지, 스테이지의 상측에 배치되고, 공정 공간에 플라즈마를 발생시키는 전술한 플라즈마 발생모듈을 포함하며 구성되는 플라즈마 처리장치가 제공된다.

본 발명에 따른 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치를 사용하면 하나의 안테나 구간에서 분할된 2개 이상의 다중구간에 구간별로 출력제어가 가능하므로 플라즈마 밀도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있고, 안테나가 설치되는 길이가 길더라도 손실 없이 전력전달이 가능하여 플라즈마를 보다 균일하게 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예인 플라즈마 발생모듈의 회로도이다.
도 3은 제1 실시예의 안테나모듈 부분을 개략적으로 도시한 도면이다
도 4는 안테나모듈의 변형예이다.
도 5는 안테나모듈의 또 다른 변형예이다.
도 6은 변형된 안테나모듈 부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 제1 안테나부 내지 제3 안테나부의 다른 변형예를 도시한 회로도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 발생모듈 및 플라즈마 처리장치에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 단면을 도시한 단면도이다. 여기서, 플라즈마 처리장치라 함은 공정 가스를 이용하여 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 공정에 적용하는 장치를 의미하며, 기판 증착 장치, 기판 식각 장치, 이온 주입 장치 등 다양한 장치일 수 있다.

그리고, 도 1에서는 클러스터 타입에 적용되는 구조의 플라즈마 처리장치를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 인라인 타입에 적용되는 플라즈마 처리장치에도 적용할 수 있음을 앞서 밝혀둔다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는 챔버(10), 스테이지(40), 안테나 설치부(20) 및 플라즈마 발생모듈(100)을 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 챔버(10)는 다수의 벽면으로 둘러싸인 밀폐 구조로 형성되며, 플라즈마 처리장치의 몸체를 구성한다. 챔버(10)의 내부는 크게 기판이 수용되어 기판 처리 공정이 수행되는 공정 공간(30) 및 후술할 플라즈마 발생모듈(100)이 설치되는 안테나 설치부(20)로 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 설치부(20)는 챔버(10) 내부의 상측에 배치되며, 안테나 설치부(20)의 하측에 공정 공간(30)이 위치할 수 있다.

그리고, 도 1에서는 도시되지 않았으나, 챔버(10)의 일측에는 기판이 출입하기 위한 게이트 밸브(미도시)가 형성될 수 있으며, 기판 처리 공정에 사용되는 공정 가스를 챔버 내부의 공정 공간으로 공급하고 외부로 배기하기 위한 가스 공급부(미도시) 및 가스 배기부(미도시)가 구비될 수 있다.

한편, 공정 공간(30)의 내측에는 스테이지(40)가 구비된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이지(40)는 기판(S)을 지지하도록 구성되며, 기판(S)은 스테이지(40)에 안착된 상태에서 처리가 이루어질 수 있다. 스테이지(40)에는 공정 공간(30) 상에 형성되는 플라즈마의 분포를 조절하기 위해 외부의 RF 전원부(60)와 연결 설치되는 바이어스 전극(50)이 형성될 수 있다. 또한, 도 1에 구체적으로 도시되어 있지는 않으나 스테이지(40)의 내부에는 히터(미도시)와 같은 온도 조절 부재가 구비되어 기판 처리 공정 중 기판의 온도를 조절하도록 구성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 안테나 설치부(20)는 스테이지(40)의 상측에 구비되며, 플라즈마 발생모듈(100)이 설치되는 공간을 형성한다. 안테나 설치부(20)는 적어도 하나의 윈도우에 의해 공정 공간으로부터 구획된 공간을 형성한다. 윈도우(21)는 챔버 벽면에 설치된 지지 부재(22)에 의해 지지될 수 있다. 이러한 윈도우(21)는 금속 재질을 이용하여 구성될 수 있고 금속 재질 이외의 유전체 물질을 이용하여 구성되는 것도 가능하다.

플라즈마 발생모듈(100)은 공정 공간 내측으로 유도 전계를 발생시켜, 공정 공간 내의 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 구성이다. 이러한 플라즈마 발생모듈(100)는 고주파 전원(110), 정합부(120), 안테나모듈(200), 드레인회로(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 고주파 전원(110) 및 정합부(120)는 챔버(10)의 외측에 설치될 수 있으며, 안테나모듈(200) 및 드레인회로(300)는 안테나 설치부(20)에 설치될 수 있다.

이하에서는 플라즈마 발생모듈(100)에 대하여 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예인 플라즈마 발생모듈의 회로도이다. 전술한 바와 같이, 플라즈마 발생모듈은 고주파 전원(110), 정합부(120), 안테나모듈(200), 드레인회로(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

고주파 전원(110)은 고주파(radiofrequency) 전력을 발생시켜 복수의 안테나모듈(200)로 제공한다. 정합부(120)는 고주파 전원(110)과 복수의 안테나(130) 사이에 구비되며, 고주파 전원(110) 측과 안테나(130) 사이에서 임피던스 정합을 수행할 수 있다. 이러한 정합부(120)는 가변 콘덴서 또는 가변 인덕터를 포함하는 회로로 구성되며, 가변 콘덴서 또는 가변 인덕터를 제어하는 방식으로 임피던스 정합을 수행한다. 다만, 이러한 고주파 전원(110) 및 정합부(120)의 구성은 널리 적용되고 있는 구성이므로 구체적인 설명은 생략한다.

안테나모듈(200)은 제1 안테나부(210) 및 제2 안테나부(220)를 포함하여 구성되며, 대면적을 처리할 수 있도록 복수로 구비되어 안테나 설치부의 분할된 단위영역에 규칙적으로 배열 될 수 있다. 또한 복수의 단위영역에 대응하는 공정 공간(30)에 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있도록 복수의 안테나모듈(200)은 서로 병렬로 연결될 수 있다.

여기서, 제1 안테나부(210)와 제2 안테나부(220)는 직렬로 연결되며, 드레인회로(300)는 제1 안테나부(210)와 제2 안테나부(220)의 사이의 지점에 연결될 수 있다.

제1 안테나부(210)는 제1 안테나(211) 및 제1 공진커패시터(212)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 안테나(211)는 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성할 수 있도록 도체부재로 구성된다. 제1 공진커패시터(212)는 제1 안테나(211)와 연결되어 상호작용으로 공진현상을 일으켜 제1 안테나(211)의 출력을 증폭시킬 수 있도록 제1 안테나(211)와 병렬로 연결될 수 있다.

이때, 제1 안테나(211)에서 출력이 증폭되는 조건을 살펴보면, RF파워의 주파수가 w이고 제1 안테나(211)의 인덕턴스(inductance) 값을 L, 제1 공진커패시터(212)의 커패시턴스(capacitance) 값을 C라 할 때,

의 조건을 만족할 때, 공진회로의 임피던스 값이 직렬 공진인 경우 최소가 되며, 병렬 공진인 경우 최대가 된다. 직렬공진의 경우 회로에 흐르는 전류가 최대가 되며, 병렬공진의 경우 루프 내부에 흐르는 전류가 최대가 되어 결국 큰 출력을 낼 수 있게 된다. 전술한 식을 만족하는 주파수를 공진주파수라고 하며, L과 C의 관계가 공진주파수와 유사한 값을 갖는 경우에도 공진이 일어날 수 있다. 공진현상을 이용하면 증폭된 전류를 이용할 수 있으므로, 적은 RF파워를 인가하더라도 높은 출력을 얻을 수 있게 된다.

제1 안테나(211) 또는 후술할 제2 안테나(221)의 인덕턴스 값(L)은 안테나를 구성하는 형상이나 재질 등 전기적 특성에 의해 결정되며, 일반적으로 안테나의 인덕턴스 값(L)은 고정 값을 갖게 되므로, 또한 임피던스를 가변시켜 전술한 공진현상을 이용하여 증폭되는 출력이 제어될 수 있도록 제1 공진커패시터(212)는 가변 커패시터로 구성될 수 있다.

제2 안테나부(220)는 제2 안테나(221) 및 제2 공진커패시터(222)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 안테나(211)는 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성할 수 있도록 도체부재로 구성된다. 제2 공진커패시터(222)는 제2 안테나(221)와 연결되어 상호작용으로 공진현상을 일으켜 제2 안테나(221)의 출력을 증폭시킬 수 있도록 제2 안테나(221)와 병렬로 연결될 수 있다. 또한 임피던스를 가변시켜 제2 안테나(221)에서 증폭되는 출력을 조절할 수 있도록 가변 커패시터로 구성될 수 있다. 한편 각 안테나(211,221)도 저항이 될 수 있으므로 이를 반영하여 출력을 제어할 수 있도록 구성된다.

한편 각 안테나(211,221)의 후단에는 안테나에 인가되는 전류량을 측정하여 각 가변커패시터(212,222)를 제어할 수 있도록 전류측정부(미도시)가 연결될 수 있다.

드레인회로(300)는 안테나모듈(200)에 인가되는 전류의 일부를 드레인하는 경로를 형성하도록 구성된다. 사용자의 필요에 따라 각 안테나부에 전류를 다르게 인가해야 할 경우, 예를 들면, 각 부분의 식각율(etching rate)을 각각 다르게 적용하여 공정을 진행해야 하는 경우에 남는 전류를 드레인하여 다른 안테나부에 미치는 영향을 최소화하도록 구성될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 드레인회로(300)는 적어도 하나 이상의 가변소자가 포함되어 구성될 수 있으며, 본 실시예에서는 드레인 가변저항(310) 및 드레인 커패시터(320)가 직렬로 연결된 구성이 나타나 있다. 드레인회로(300)의 일측은 제1 안테나부(210)와 제2 안테나부(220)의 사이의 지점에 연결되며, 타측은 접지부와 연결 되어 안테나모듈(200)에 인가되는 전류의 일부를 드레인할 수 있다. 이러한 구성은 각 안테나(211,221)에서 증폭되는 전류를 변화시키는 경우에, 하나의 안테나부에서 소비하는 RF파워를 일정하게 유지하기 위하여 작동된다. 즉, 드레인회로(300)는 제1 안테나부(210)에서 증폭되는 전류는 증가시키는 경우, 드레인 가변저항(310)의 값을 줄여 드레인되는 전류량을 증가시켜 제2 안테나부(220)에 인가되는 전류의 양을 일정하게 유지시킬 수 있다. 즉, 드레인회로(300)는 제1 안테나부(210) 및 제2 안테나부(220)의 출력을 각각 제어할 때, 인가되는 전류량의 증감분을 드레인회로(300)에서 드레인양을 조절하여 보상하여 다른 안테나부에 대한 영향을 최소화 할 수 있으므로 각 안테나부의 출력을 개별적으로 제어하는 것이 용이해질 수 있다.

이하에서는 도 3을 참조하여 제1 실시예의 안테나모듈(200)의 형상 및 배치에 대하여 설명한다.

도 3은 제1 실시예의 안테나모듈(200) 부분을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 부분은 복수로 분할된 안테나 설치부(20) 중 하나의 단위영역에 설치된 안테나모듈(200)을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 안테나모듈(200)은 분할된 단위영역의 평면에 중심부로부터 외측으로 휘감으며 나선형상으로 배치될 수 있으며, 내측에 제1 안테나부(210) 및 제1 안테나부(210)와 직렬로 연결되는 제2 안테나부(220)로 구성될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 제1 안테나부(210)의 제1 안테나(211)는 사각 나선형상으로 배치되며, 제1 공진커패시터(212)는 제1 안테나(211)의 양끝단과 연결된다. 그리고 제2 안테나부(220)의 제2 안테나(211)는 제1 안테나(211)의 외측에 배치되며, 제2 공진커패시터(212)는 제2 안테나(221)의 양끝단과 연결된다. 제2 안테나부(220)의 전단은 제1 안테나부(210)의 후단과 연결되며, 제2 안테나부(220)의 후단은 접지라인과 연결된다. 그리고 드레인회로(300)는 제1 안테나부(210)와 제2 안테나부(220)사이의 지점에 연결되고, 타단은 접지라인과 연결된다.

이와같이 안테나모듈(200)은, 하나의 안테나 라인에 분할된 제1 안테나(211) 및 제2 안테나(221)가 구비되며, 각각 공진커패시터(212,222)가 구비되므로 커패시터가 체결된 길이에 따라 각 안테나(211,221)에 인가되는 전류량을 다르게 인가할 수 있다. 따라서 이에 대응하는 공정 공간(30)에 발생되는 플라즈마를 단위영역 내에서 미세하게 제어하는 것이 가능하다.

이하에서는 도 4 내지 도6을 참조하여 플라즈마 발생모듈의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 이하에서 기술하는 변형예에는 전술한 제1 실시예와 동일한 구성요소를 포함하여 구성될 수 있으며, 이러한 구성에 대하여는 중복기재를 피하기 위하여 설명을 생략한다.

도 4는 본 발명에 따른 안테나모듈(200)의 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 발생모듈(100)의 안테나모듈(200)은 제1 안테나부(210) 및 제1 안테나부(210)와 직렬로 연결되는 제2 안테나부(220)로 구성될 수 있다. 이때 도 4 (a) 와 같이 제1 안테나부(210)를 구성하는 제1 안테나(211) 및 제1 공진커패시터(212)는 직렬로 연결될 수 있다. 이와 같이 구성된 경우 제1 안테나부(210)에서 직렬공진을 이용하여 제1 안테나(211)의 출력을 증폭시킬 수 있다. 또한, 도 4 (b)와 같이, 제2 안테나부(220)를 구성하는 제2안테나(221) 및 제2 공진커패시터(222)가 직렬로 연결되어 직렬공진을 이용하여 제2 안테나(221)의 출력을 증폭시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 이와같이 필요에 따라 각 안테나부(210,220)의 공진형태를 직렬과 병렬로 적절히 변경하여 원하는 출력 값을 갖도록 구성될 수 있다.

도 5는 안테나모듈(200)의 또 다른 변형예이다.

도시된 바와 같이 안테나모듈(200)은 도 4에 나타난 실시예와 같이 제1 안테나부(210) 및 제2 안테나부(220)가 구성될 수 있으며, (a),(b)에는 각각 제1 안테나부(210)와 제2 안테나부(220) 사이에 드레인회로(300)가 연결될 수 있다. 이에 대한 효과는 전술한 제1 실시예의 드레인회로(300)가 구비되었을 때와 같다.

도 6는 본 발명에 따른 안테나모듈(200)의 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 안테나 설치부의 단위영역에 안테나모듈(200)이 배치되어 있다. 안테나가 4개의 구간으로 구분되어 있으며, 각 구간은 공진커패시터와 병렬로 연결되어 있다. 이와 같이 복수의 안테나부가 직렬로 연결되어 하나의 분할영역에 설치되므로 각 안테나별로 미세한 전류조절이 가능하며, 커패시터가 체결된 길이에 따라 각 안테나에 인가되는 전류량을 변화시킬 수 있다. 즉 분할영역 내측에 구간별로 출력을 제어하는 것이 가능하다.

또한 안테나가 길게 설치되어야 하는 경우, 복수의 안테나부가 구비되어 각 안테나부에서 병렬공진을 이용하게 되므로, 장거리를 전력손실 없이 전달하는 것이 가능하다. 다만 이와 같은 구성은 일 예일 뿐 안테나의 개수, 형상, 배치 등은 다양하게 변형될 수 있다.

도 7 은 제1 안테나부(210) 내지 제3 안테나부(230)의 다른 변형예를 도시한 회로도이다. 본 변형예에서도 전술한 실시예와 동일한 구성요소를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 대하여 중복기재를 피하기 위해 설명을 생략한다.

도시된 바와 같이, 제2 안테나부(220)에는 제3 안테나부(230)가 연결될 수 있다.

제3 안테나부(230)는 도 7 (a), 도 7 (b)와 같이 제2 안테나부(220)와 병렬로 연결되어 전류의 일부가 드레인 되는 경로를 형성한다. 또한, 전류를 인가받아 공정 공간(30)에 플라즈마를 발생시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

제3 안테나부(230)는 제3 안테나(231) 및 제3 공진커패시터(232)가 구비되며, 제3 공진커패시터(232)는 임피던스를 가변시켜 제3 안테나(231)의 출력을 제어할 수 있도록 구성된다. 제3 안테나(231)와 제3 공진커패시터(232)는 도 7 (a)와 같이 서로 직렬로 연결될 수 있으며, 도 7 (b)와 같이 병렬로 연결될 수 있다. 이 때, 제3 안테나(231)에서 공진현상을 이용하여 출력이 증폭될 수 있다. 한편 이와 같은 공진현상과 관련된 내용은 전술하였다.

도 7 (c) 및 도 7 (d) 에는 제2 안테나부(220)와 직렬로 연결된 제3 안테나부(230)의 구성이 나타나 있다. 이와 같이 제2 안테나부(220)와 제3 안테나부(230)가 직렬로 연결되어 구성될 수 있다.

제3 안테나(231) 및 제3 공진커패시터(232)는 도 7 (c)와 같이 직렬로 연결될 수 있으며, 도 7 (d)와 같이 병렬로 연결될 수 있다.

한편 도시되지는 않았으나, 복수의 제3 안테나부(230)가 구비되어 제2 안테나부(220)와 직렬 및 병렬로 연결되어 구성될 수 있으며, 각 안테나부 사이에 드레인회로(300)가 추가로 구비되어 구성될 수 있다.

전술한 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치를 사용하면 하나의 안테나 구간을 분할하여 2개 이상의 다중구간으로 나눌 수 있고, 각각의 개별구간의 출력제어가 가능하여 플라즈마 밀도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다. 또한, 각 구간별로 직렬공진을 이용하므로, 안테나가 설치되어야 하는 길이가 길더라도 먼 곳까지 전력손실을 최소화하여 전력전달이 가능하여 플라즈마를 보다 균일하게 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 고주파 전원 120: 정합부(Impedance matching box)
200: 안테나모듈
210: 제1 안테나부 211: 제1 안테나 212: 제1 공진커패시터
220: 제2 안테나부 221: 제2 안테나 222: 제2 공진커패시터
230: 제3 안테나부 231: 제3 안테나 232: 제3 공진커패시터
300: 드레인회로 3 10: 드레인 가변저항 320: 드레인 커패시터

Claims

고주파 전력을 공급하는 고주파 전원;
상기 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성하는 제1 안테나 및 임피던스를 가변시켜 상기 제1 안테나의 출력을 제어하며 상기 제1 안테나에 연결되는 제1 공진커패시터를 포함하여 구성되는 제1 안테나부; 및
상기 제1 안테나부와 직렬로 연결되며, 상기 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성하는 제2 안테나 및 임피던스를 가변시켜 상기 제2 안테나의 출력을 제어하며 상기 제2 안테나에 연결되는 제2 공진커패시터를 포함하여 구성되는 제2 안테나부를 포함하는 플라즈마 발생모듈.
제1 항에 있어서,
상기 제1 안테나와 제1 공진커패시터의 연결 및 상기 제2 안테나와 상기 제2 공진커패시터의 연결 중 적어도 하나는 병렬 연결인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
제2 항에 있어서,
상기 제2 안테나부와 직렬 또는 병렬로 연결되며,
상기 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성하는 제3 안테나 및 임피던스 가변시켜 상기 제3 안테나의 출력을 제어하며 상기 제3 안테나에 연결되는 제3 공진커패시터를 포함하여 구성되는 제3 안테나부를 더 포함하여 구성되는 플라즈마 발생모듈.
제2 항에 있어서,
상기 제1 안테나 또는 상기 제2 안테나에 인가되는 전류의 일부가 드레인되는 경로를 형성하는 드레인회로를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
제4 항에 있어서,
상기 드레인회로는,
일측이 상기 제1 안테나부와 상기 제2 안테나부 사이의 지점에 연결되고,
타측은 접지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
제5 항에 있어서,
상기 드레인회로는 드레인되는 전류가 조절될 수 있도록 하나 이상의 가변소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
제6 항에 있어서,
상기 드레인회로는 드레인 가변저항을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
내부에 공정 공간이 형성되는 챔버;
상기 챔버의 내부에 구비되어 기판이 안착되는 공간을 형성하는 스테이지; 및
상기 스테이지의 상측에 배치되고, 상기 공정 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생모듈을 포함하며,
상기 플라즈마 발생모듈은,
고주파 전력을 공급하는 고주파 전원, 상기 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성하는 제1 안테나 및 상기 제1 안테나의 출력을 증폭시키며 상기 제1 안테나에 연결되는 제1 공진커패시터를 포함하여 구성되는 제1 안테나부, 상기 제1 안테나부와 직렬로 연결되며, 상기 고주파 전력을 인가받아 공정 공간에 플라즈마를 형성하는 제2 안테나 및 상기 제2 안테나의 출력을 증폭시키고 상기 제2 안테나에 연결되는 제2 공진커패시터를 포함하여 구성되는 제2 안테나부를 포함하여 구성되는 플라즈마 발생장치.
제8 항에 있어서,
상기 제1 안테나와 제1 공진커패시터의 연결 및 상기 제2 안테나와 상기 제2 공진커패시터의 연결 중 적어도 하나는 병렬 연결인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
제9 항에 있어서,
상기 제1 공진커패시터 및 상기 제2 공진커패시터는 상기 제1안테나 및 상기 제2 안테나의 출력을 각각 조절할 수 있도록 가변 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
제9 항에 있어서,
상기 제1 안테나부 또는 상기 제2 안테나부에 인가되는 전류의 일부가 흐르는 경로를 형성하는 회로는 드레인회로를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.