KR20160068544A - 플라즈마 처리장치용 파워분배기 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고주파 전력을 인가받으며, 각 부분에서 고주파 전력이 분배될 수 있도록 폐루프를 포함하여 구성되는 복수의 파워분배부 및 파워분배부에 연결되며, 플라즈마를 발생시키는 복수의 안테나에 고주파 전력을 분배하는 복수의 분지부를 포함하여 구성되며, 복수의 분지부는 각각 파워분배부와 연결되는 하나의 입력단과 안테나에 고주파 전력을 인가하는 두 개의 출력단을 포함하여 구성되며, 두 개의 출력단에서 고주파 전력이 분배되도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치가 제공된다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 파워분배기를 적용하면, 파워분배부에 구비된 분지부에서 RF전원의 위상차이를 최소화하며 각각의 안테나에 RF전원을 인가하게 되므로, 각 안테나에 인가되는 RF전원의 편차를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
추가적으로 복수의 파워분배부가 구비되어 복수의 안테나에 RF전원을 차등분배 할 수 있는 효과가 있다.

Description

플라즈마 처리장치용 파워분배기 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치{THE POWER DISTRIBUTOR FOR PLASMA PROCESS APPARATUS AND THE PLASMA PROCESS APPARATUS HAVING SAME}

본 발명은 플라즈마 처리장치용 파워분배기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 복수의 안테나를 포함하여 구성된 플라즈마 처리장치에 적용되는 파워분배기에 관한 것이다.

플라즈마 처리장치는 반도체 웨이퍼를 비롯한 각종 전기, 전자 및 광학 등의 소자 제조공정에서 박막 등의 증착이나 식각 뿐만 아니라 기판 내부로의 이온주입이나 고분자 혹은 표면 개질 증에 폭 넓게 사용되고 있으며, 고밀도 플라즈마 소스는 이온 주입, 에칭 및 적층과 같은 극소 전자 소자의 제조공정에 응용되는 것이 증가하고 있다.

한편, 기판의 대형화에 따라 플라즈마 처리장치 또한 대형화되며, 대면적을 처리할 수 있도록 복수의 안테나가 설치되고 있다. 복수의 안테나를 구성하여 기판을 처리하는 경우, 복수의 안테나에 파워가 균일하게 인가되어야 각 안테나에서 발생되는 플라즈마를 균일하게 발생시킬 수 있게 된다.

대한민국 등록특허 제 1,076,674호에는 복수의 안테나를 구비하고 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 구성이 나타나 있다.

그러나 이러한 구성은 RF전원으로부터 각 안테나까지의 경로 등의 차이가 발생하게 되며, 각 안테나에 인가되는 RF전원의 위상 등의 차이가 발생하게 되므로, 결국 각 안테나에 의하여 발생되는 플라즈마에 편차가 발생하는 문제가 발생하게 된다.

대한민국 등록특허 1,076,674호

본 발명은 전술한 복수의 안테나로 구성된 플라즈마 처리장치에 있어서, 각 안테나에 인가된 RF(Radio frequency)전력의 편차가 발생하는 문제를 해결하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 고주파 전력을 인가받으며, 각 부분에서 고주파 전력이 분배될 수 있도록 폐루프를 포함하여 구성되는 복수의 파워분배부 및 파워분배부에 연결되며, 플라즈마를 발생시키는 복수의 안테나에 고주파 전력을 분배하는 복수의 분지부를 포함하여 구성되며, 복수의 분지부는 각각 파워분배부와 연결되는 하나의 입력단과 안테나에 고주파 전력을 인가하는 두 개의 출력단을 포함하여 구성되며, 두 개의 출력단에서 고주파 전력이 분배되도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기가 제공된다.

한편, 분지부는 U-형상으로 구성되고, 입력단은 굽은부분이며, 두 개의 양 끝단이 출력단으로 구성될 수 있다.

또한, 분지부는 양 끝단에 인가되는 고주파 전력이 균일하도록 입력단으로부터 양 끝단 방향으로 동일한 거리의 두 지점을 연결하는 브릿지를 더 포함하여 구성될 수 있다.

나아가, 입력단과 파워분배부 사이에 연결되는 복수의 연장부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 복수의 파워분배부는 원형 고리형상으로 구성되며, 분지부는 파워분배부에 원주방향으로 90도 간격으로 설치될 수 있다.

또한, 분지부는 파워분배부의 외측 반경방향으로 설치될 수 있으며, 반대로, 분지부는 파워분배부의 내측 반경방향으로 설치되어 구성될 수 있다.

나아가, 파워분배부 사이에 고주파 전력이 차등분배되도록, 각 파워분배부는 직렬로 연결되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 파워분배부는 제1 파워분배부 및 제2 파워분배부로 구성되며,제1 파워분배부의 원주방향으로 이격된 복수의 지점과 대응되는 제2 파워분배부의 원주방향으로 이격된 복수의 지점에 각각 연결되는 복수의 연결부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 분지부와 동일한 형상으로 구성되며, 분지부의 양 끝단에 연결단이 연결되는 하위분지부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

추가적으로, 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원, 안테나 설치부에 설치되며, 고주파 전력을 인가받아 공정공간에 플라즈마를 발생시키는 복수의 안테나, 그리고 전술한 파워분배기를 포함하여 구성되는 플라즈마 처리장치가 제공된다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 파워분배기를 적용하면, 파워분배부에 구비된 분지부를 통하여 각각의 안테나에 균일한 고주파 전력을 인가하게 되므로, 각 안테나에 인가되는 고주파 전력의 편차를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

추가적으로 복수의 파워분배부가 구비되어 복수의 안테나에 RF전원을 차등분배하며, 각 안테나까지의 임피던스 차이에 따른 RF전력의 편차가 보상되어 각 안테나에 균일한 RF전력을 분배할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예인 파워분배기를 포함한 플라즈마 처리장치의 단면도이다.
도 2는 제1 실시예의 파워분배기 및 안테나의 연결관계를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 파워분배기의 제2 실시예의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 파워분배기의 제3 실시예의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 파워분배기의 제4 실시예의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 분지부의 변형예를 나타낸 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치용 파워분배기에 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.

한편, 이하에서 도시된 도면은 이해를 돕기 위하여 다소 과장되거나 축소되어 있음을 미리 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 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.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는 챔버(10), 스테이지(40), 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. 그리고, 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(10) 내부의 공정 공간(30)으로 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, 안테나 어셈블리(130)가 설치되는 공간을 형성한다. 안테나 설치부(20)는 적어도 하나의 윈도우(21)에 의해 공정 공간(30)으로부터 구획된 공간을 형성한다. 윈도우(21)는 챔버(10) 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(30) 내측으로 유도 전계를 발생시켜, 공정 공간(30) 내의 공정 가스를 플라즈마 상태로 전환시키기 위한 구성이다. 플라즈마 발생모듈(100)은 고주파 전원, 정합부(IMB; Impedance Matching Box;120), 공진회로(미도시), 파워분배기(140), 안테나 어셈블리(130)를 포함하여 구성된다.

고주파 전원은 플라즈마 처리장치 외부에 구비되어 고주파(radio frequency) 전력을 발생시켜 안테나(131)로 제공한다. 정합부(120)는 고주파 전원(110)과 안테나 어셈블리(130) 사이에 전기적으로 연결되며, 고주파 전원(110) 측과 안테나(131) 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.

공진회로(미도시)는 안테나 어셈블리(130)와 연결되며, 안테나(131)와의 상호작용으로 직렬공진 또는 병렬공진을 이용하여 안테나 어셈블리(130)에서의 출력을 높일 수 있도록 구성될 수 있다. 각각의 공진회로(미도시)는 각각의 안테나(131)와 직렬 또는 병렬로 연결되는 적어도 하나 이상의 콘덴서를 포함하여 고주파 전력이 인가되면 공진현상을 일으켜 출력을 높일 수 있도록 구성된다. 공진회로는 각각의 안테나(131)와 연결될 수 있으며, 복수의 안테나(131)와 연결되어 하나의 공진회로로 구성될 수 있다. 이와 같은 공진회로(미도시)의 구성도 널리 적용되고 있는 구성이므로 구체적인 설명은 생략한다.

이하에서는 안테나 어셈블리(130) 및 파워분배기(140)에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 제1 실시예의 파워분배기(140) 및 안테나(131)의 연결관계를 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이, 파워분배부는 안테나 어셈블리(130)를 구성하는 복수의 안테나(131)에 고주파 전력을 분배하기 위한 구성이다.

안테나 어셈블리(130)는 복수의 안테나(131)를 포함하여 구성될 수 있으며, 각각의 안테나(131)는 고주파 전력을 인가받아 유도전계를 형성하고, 공정 공간(30)에 유입된 물질을 플라즈마 상태로 전환시키기 위한 구성이다. 각각의 안테나(131)는 공정 공간(30)의 상측(안테나 설치부(20)의 내측)에 고르게 분산되어 배치될 수 있다. 따라서, 기판 처리 공정 중 공정 공간(30) 내측에 발생되는 플라즈마의 밀도를 구역별로 정밀하게 제어하도록 구성될 수 있다.

복수의 안테나(131)는 굽은 형상으로 안테나 설치부(20) 내측에 원주반경으로 90도 간격으로 4개가 설치되며, 그 외측으로 다시 4개의 안테나(131)가 원주반경으로 90도 간격으로 4개가 설치된다.

또한, 안테나(131)는 일측이 접지부와 연결되며, 고주파 전원으로부터 시작되는 하나의 전기적 회로를 완성하게 된다. 그밖에 외측에 8개의 안테나(131)가 원주대칭으로 배치될 수 있다.

복수의 안테나(131)는 길이가 긴 평면 형상으로 구성되며, 복수의 안테나(131)는 배치되는 형태가 나선형과 유사하게 배치가 될 수 있도록 일부 안테나(131)는 굽은 형상으로 구성되어 배치될 수 있다. 한편, 안테나 설치부(20)와 공정 공간(30)을 구획하는 격벽에 의한 구조물이 있는 경우, 공정 공간(30)에 발생되는 플라즈마를 보강하기 위하여 구조물에 대응되는 형상을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 격벽을 지지하는 지지축이 구성된 경우, 지지축이 통과하는 관통공(132) 및 관통공(132) 주변을 둘러싸는 구조를 포함하여 구성될 수 있다.

다만, 전술한 16개의 안테나(131)의 배치도 일 예일 뿐, 안테나 어셈블리(130)는 다양한 개수 및 형상으로 구성된 안테나(131)와 다양한 패턴으로 변형되어 설치될 수 있으므로, 안테나(131) 배열에 대한 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.

파워분배기(140)는 고주파 전력을 인가받아 복수의 안테나(131)에 고주파 전력을 분배하기 위한 구성이다. 파워분배기(140)는 적어도 한 개 이상의 파워분배부, 파워분배부와 안테나(131) 사이를 연결하는 복수의 분지부(150)를 포함하여 구성될 수 있으며, 파워분배부와 분지부(150) 사이에 연장부(154)가 추가적으로 구성될 수 있다.

다시 도 2를 살펴보면, 파워분배부는 제1 파워분배부(141) 및 제2 파워분배부(142)로 구성되며, 제1 파워분배부(141) 및 제2 파워분배부(142)는 각각의 파워분배부 상에서 분배되는 고주파 전력의 편차는 최소화 하되, 제1 파워분배부(141)와 제2 파워분배부(142)에서 분배되는 고주파 전력은 차이를 두어 차등분배가 가능하도록 구성된다.

각 파워분배부는 각 부분에서 고주파 전력이 분배될 수 있도록 폐루프를 포함하여 구성되며, 원형 고리형상으로 구성될 수 있다. 따라서 폐루프의 경로를 따라 복수의 안테나(131)와 연결되더라도 균일한 위상, 크기 등의 편차를 최소화하며 복수의 안테나(131)에 고주파 전력을 균일하게 분배할 수 있다. 한편 이하에서 기술하는 파워분배부는 균일한 고주파 전력이 분배되도록 구성된 일 예이며, 각 안테나(131)와의 거리보상, 임피던스의 차이 등이 보상되도록 각각 다른 고주파 전력을 분배시키도록 다양한 형상으로 구성될 수 있으며, 이하 기술할 분지부(150)와의 연결 등이 다양하게 변형될 수 있다.

파워분배부는 제1 파워분배부(141) 측에 고주파 전원 및 정합부가 연결될 수 있다. 제1 파워분배부(141)는 원주방향으로 이격된 복수의 지점과 대응되는 제2 파워분배부(142)의 원주방향으로 이격된 복수의 지점에 각각 연결되는 복수의 연결부재(143)를 더 포함하여 구성된다.

제1 파워분배부(141)와 제2 파워분배부(142) 사이에 4개의 연결부재(143)가 병렬로 연결되며, 특정 임피던스 값을 갖도록 구성되어 제1 파워분배부(141)와 제2 파워분배부(142)에 분배되는 고주파 전원에 차이가 발생되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 파워분배부(141)와 제2 파워분배부(142)는 연결부재(143)를 사이에 두고 직렬로 연결되어 구성되며, 연결부재(143)의 임피던스 값이 반영되어, 제1 파워분배부(141)와 제2 파워분배부(142)에서 분배되는 고주파 전원이 각각 다르게 분배될 수 있는 구성이다. 이는 각 파워분배부에서 각 안테나(131) 까지의 임피던스 차이를 보상하기 위하여 구성된다. 다만, 연결부재(143)의 개수는 다양하게 변형되어 구성될 수 있으며, 사용자의 필요에 따라 다양한 임피던스 값을 갖도록 변형되어 적용될 수 있다.

분지부(150)는 플라즈마를 발생시키는 복수의 안테나(131)에 고주파 전력을 분배하며, 분지부(150)는 두 개의 안테나(131)에 동일한 고주파 전원을 인가할 수 있도록 구성된다. 복수 분지부(150)는 각각 파워분배부와 연결되는 하나의 입력단(151)과 안테나(131)에 고주파 전력을 인가하는 두 개의 출력단(152)을 포함하여 구성된다. 또한, 입력단(151)으로부터 출력단(152)이 분기되는 분지점(152)이 구성되며, 분지점(153) 이후에 두 갈래로 갈라지며 연장되어 끝단에 출력단(152)가 형성된다. 두 개의 출력단은 분지점(153)을 기준으로 서로 대칭을 이루어 U 형상으로 구성되어 있다.

이와같은 구성은 입력단(151)에서 각 출력단(152)까지 양측의 경로를 동일하게 구성하여 출력단(152)으로부터 각각의 안테나(131)에 인가되는 고주파 전력이 균일하게 분배될 수 있도록 구성된 것이다. 한편 이와같은 구성은 양 출력단(152)에 균일한 전력을 분배하기 위해 구성된 일 예이며, 양 출력단까지의(152) 길이, 출력단(152)의 형상, 등 임피던스 값에 차이를 두어 각각 다른 고주파 출력을 전달할 수 있도록 변형될 수 있다.

연장부(154)는 입력단(151)과 분지점(153) 사이에 연결되어 있다. 연장부(154)는 각 안테나(131)에 연결될 때 경로의 간섭, 설치 거리의 차이 등에 따라 발생할 수 있는 고주파 전력의 편차가 최소화 되도록 구성된다. 연장부(154)의 길이는 분지부(150)와 연결된 파워분배부(141,142)에 따라 달라질 수 있으며, 도 2에는 제1 파워분배부(141)와 연결된 분지부(150)의 연장부(154)는 다소 길게 구성되어 있으며, 제2 파워분배부(142)와 연결된 분지부(150)의 연장부(154)는 다소 짧게 구성되어 있다. 다만, 이와같은 연장부(154)의 구성은 일 예일 뿐, 다양하게 구성될 수 있으며, 연장부(154) 없이 분지부(153)가 입력단(151)으로 구성되어 파워분배부(141,142)와 연결되는 구성으로 적용될 수 있다.

다시 도 2를 살펴보면, 원주대칭의 배열로 복수의 안테나(131)가 구비되는 경우의 예가 도시되어 있다. 이때 동일한 반경거리에 있는 복수의 안테나(131)에 대하여 균일한 고주파 전력이 인가되는 경우, 이에 대응하는 공정 공간(30)에 발생하는 플라즈마가 균일하게 생성될 수 있다. 따라서 제2 파워분배부(142)에 연결된 4개의 분지부(150) 중 두 개의 분지부(150)가 제2 파워분배부(142)의 폐루프 내측을 향하도록 배치되며, 두 개의 분지부(150) 각각에 구비된 2개씩의 출력부, 총 4개의 출력부 각각에 내측에 있는 안테나(131) 4개 각각이 연결된다. 다만 이와 같은 분지부(150)의 설치 방향은 일 예일 뿐, 다양한 각도로 설치되어 적용될 수 있다.

한편, 외측에 있는 제2 파워분배부(142)와 연결된 두 개의 분지부(150)는 총 4개의 출력부가 구비되며, 전술한 4개의 안테나(131) 외측에 배치된 4개의 안테나(131)에 각각 연결되도록 구성될 수 있다.

또한 제1 파워분배부(141)에 구비된 4개의 분지부(150)에 구비된 8개의 출력단(152)은 최외각에 배치된 8개의 안테나와 각각 연결되어 고주파 전력이 균일하게 분배될 수 있으며, 이와같은 연결관계는 점선으로 나타나 있다.

한편, 각 파워분배부, 분지부(150), 연장부(154)의 단면은 원형으로 구성된다. 원형으로 구성된 경우, 부피대비 외부 면적이 가장 작게 되며, 제작, 관리 등의 편이성 등을 갖는다. 다만 이러한 구성요소의 단면의 형상은 일 예일 뿐, 사각, 다각 등 다양한 형상으로 변형되어 구성될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 제2 실시예에 대하여 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

본 실시예는 제1 실시예와 동일한 구성을 포함하여 구성될 수 있으며, 동일한 구성요소에 대하여는 중복설명을 피하기 위하여 설명을 생략하며, 추가되거나 변경된 구성요소에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 파워분배기(140)의 제2 실시예의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 제2 실시예는 제1 실시예와 동일한 구성요소인 제1 파워분배부(141), 제2 파워분배부(142), 연결부재(143), 분지부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

브릿지(155)는 분지부(150)에 포함되어 구성되며, 분지점(153)으로부터 출력단(152) 방향으로 동일한 거리의 두 지점을 연결하는 도체부재로 구성될 수 있다. 이는 양 출력단(152) 측의 두 점을 연결함으로써 고주파 전력을 보다 균일하게 분배하기 위한 구성이다. 고주파 전력이 분지부(150)에 인가 되었을 때 각 출력단(152)과 연결되는 안테나(131)에 임피던스 값에 차이가 있을 경우, 임피던스 값의 차이를 보정해 줄 수 있는 역할을 수행한다. 분지부(150)의 형상 및 고유 임피던스 값, 브릿지(155)의 임피던스 값 등이 복합적으로 관계되는 경우, 각 출력단(152)에서의 고주파 출력에 균형을 맞춰주어 동일한 파워분배부에 연결되는 복수의 안테나(131)에 대하여는 균일한 고주파 전력을 인가할 수 있게 된다.

즉, 제1 파워분배부(141)에 연결된 8개의 외측 안테나(131)에 균일한 고주파 전력을 인가할 수 있으며, 제1 파워분배부(141)에서 분배하는 고주파 전력과 크기 및 위상이 다소 다른 제2 파워분배부(142)에 연결된 8개의 내측 안테나(131)에 균일하게 고주파 전력을 인가할 수 있게 된다.

제1 파워분배부(141)는 내측에 가로지르며 직각으로 형성된 선행분배부(144)가 구성될 수 있다. 부재가 교차되는 중심부분에 고주파 전력이 인가될 수 있으며, 4방향의 끝단은 각각 제1 파워분배부(141)와 연결될 수 있다. 제1 파워분배부(141)와 연결되는 위치에 대응하여 4개의 분지부(150)가 각각 구비될 수 있다. 다만 이와 같은 선행분배부(144)는 일 예일 뿐 각 파워분배부에 구비될 수 있으며, 분지부(150)의 개수에 따라 끝단의 개수 등이 다양하게 변형될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 파워분배기(140)의 제3 실시예의 평면도이다.

본 실시예에서도 제1 실시예와 동일한 구성을 포함하여 구성될 수 있으며, 동일한 구성요소에 대하여는 중복설명을 피하기 위하여 설명을 생략하며, 추가되거나 변경된 구성요소에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도시된 바와 같이, 제1 파워분배부(141)와 제2 파워분배부(142)의 크기가 다르게 구성되어 있으며, 제1 파워분배부(141)가 제2 파워분배부(142)보다 다소 크게 구성될 수 있다. 연결되는 안테나(131)가 원주 중심방향에 8개가 구비된 경우 또는 파워분배부의 설치공간이 협소하여 높이가 충분히 확보되지 못하는 경우 도시된 바와 같이 각 파워분배부(141,142) 간 직경에 차이를 두어 협소한 공간에 설치될 수 있도록 구성될 수 있다. 다만, 이와같은 파워분배부의 크기도 다양하게 변형될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 파워분배기(140)의 제4 실시예의 평면도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 전술한 실시예와 달리, 하나의 파워분배부로 구성되어 있으며, 분지부(150)에 연결되는 하위분지부(160)을 포함하여 구성되어 있다.

하위분지부(160)은 분지부(150)와 동일한 형상으로 구성되며, 분지부(150)의 양 출력단(152)에 하위분지부(160)의 입력단(151)이 연결되어 구성되어 있다. 이와 같이 4개의 분지부(150)에 8개의 하위분지부(160)이 연결되어 총 16개의 안테나(131)에 균일한 고주파 전원을 분배할 수 있게 된다. 다만 이와같이 하위분지부(160)를 구성한 것은 일 예일 뿐, 분지부(150)에 연속적으로 하위분지부(160)를 연결하여 안테나(131)가 복수로 구성된 경우 분지부(150)와 하위분지부(160)를 적절히 조합하여 모든 안테나(131)에 고주파 전력이 균일하게 인가되도록 변형되어 구성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 분지부의 변형예를 나타낸 평면도이다. 도시된 바와 같이 분지부(150)는 양 출력단으로 고주파 전력이 분배되도록 대칭형상으로 구성될 수 있다. 도 6 (a)와 같이 Y 형상으로 구성될 수 있으며, 도 6 (b)와 같이 T 형상으로 구성될 수 있다. 또한 단면의 형상도 다양하게 구성될 수 있다. 다만, 이러한 변형예도 일 예일 뿐, V 형상 등 전력을 분배하는 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 파워분배기(140)는 제1 파워분배부(141), 제2 파워분배부(142)로 구성되며 각 파워분배부 간 연결부재(143)가 구비되어 각 파워분배부에서 분배되는 고주파 전력이 차이를 발생키셔 각 파워분배부에서 전력을 차등분배할 수 있도록 구성된다. 따라서 설치된 각 안테나(131)까지의 경로차에 의한 전력손실을 고려하여 각 안테나(131)에 균일한 파워를 전달할 수 있으며, 경우에 따라 각 안테나(131) 별로 파워를 다르게 인가해야 하는 경우에, 예를 들면 공정 공간(30) 내측의 평면을 기준으로 평면중심부분의 etching rate을 외각 지역보다 다소 낮춰야하는 경우에 제1 파워분배부(141)에서 먼저 외측에 파워를 분배하고, 이후 연결부재(143)를 거쳐 제2 파워분배부(142)에서 내측의 안테나(131)에 파워를 분배하도록 구성되어 적용될 수 있다.

또한, 이와 같이 복수의 안테나(131) 중 동일한 플라즈마 밀도를 발생시켜야 하는 안테나(131)에 대하여 동일한 고주파 전원이 인가될 수 있도록, 각 파워분배부는 각각 폐루프를 구성하도록 구성되며, 각 폐루프에는 90도 간격으로 분지부(150)가 구비되어 각 분지부(150)에 두 개의 안테나(131)가 연결되어 고주파 전력이 분배된다. 따라서 하나의 파워분배부와 연결된 안테나(131)에는 균일한 고주파 전력이 인가되어, 결국 균일한 플라즈마를 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.

10: 챔버 20: 안테나 설치부 30: 공정 공간
40: 스테이지 50: 바이어스 전극 60: RF 전원부
100: 플라즈마 발생모듈
110: 고주파 전원
120: 정합부(Impedance Matching Box)
130: 안테나 어셈블리 131: 안테나
140: 파워분배기
141: 제1 파워분배부 142: 제2 파워분배부
143: 연결부재
150: 분지부 151: 입력단 152: 출력단
153: 분지점 154: 연장부 155: 브릿지
160: 하위분지부

Claims (13)

1. 고주파 전력을 인가받으며, 각 부분에서 상기 고주파 전력이 분배될 수 있도록 폐루프를 포함하며, 한 개 이상 구비되는 파워분배부; 및
   상기 파워분배부에 연결되며, 플라즈마를 발생시키는 복수의 안테나에 상기 고주파 전력을 분배하는 복수의 분지부를 포함하여 구성되며,
   상기 복수의 분지부는 각각 상기 파워분배부와 연결되는 입력단과 상기 안테나에 상기 고주파 전력을 인가하는 출력단을 포함하여 구성되며, 상기 출력단에서 복수의 상기 안테나에 상기 고주파 전력이 균일하게 분배되도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 분지부는 두 개의 상기 출력단이 구비된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 두 개의 출력단은 서로 대칭을 이루어 구성되며,
   상기 두 개의 출력단으루 분지되는 분지점을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 분지부는 U 형상 또는 V 형상으로 구성되며,
   상기 입력단은 대칭 중심부분이며, 상기 출력단은 상기 U형상 또는 V형상의 양 끝단인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 분지부는,
   상기 입력단과 상기 분지점 사이에 구비되는 연장부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.
6. 제2 항에 있어서,
   상기 분지부는,
   상기 두 개의 출력단에 인가되는 상기 고주파 전력이 균일하도록, 상기 분지점으로부터 상기 출력단방향으로 동일한 거리의 두 지점을 연결하는 브릿지를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.
7. 제2 항에 있어서,
   상기 파워분배부는 원형 고리형상으로 구성되며,
   상기 분지부는 상기 파워분배부에 원주방향으로 90도 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.
8. 제2 항에 있어서,
   상기 분지부는 상기 파워분배부의 외측으로 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.
9. 제2 항에 있어서,
   상기 분지부는 상기 파워분배부의 내측으로 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.
10. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 파워분배부는 상기 파워분배부 간 고주파 전력이 차등분배되도록 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.
11. 제10 에 있어서,
    상기 파워분배부는
    제1 파워분배부 및 제2 파워분배부로 구성되며,
    상기 제1 파워분배부의 원주방향으로 이격된 복수의 지점과 대응되는 상기 제2 파워분배부의 원주방향으로 이격된 복수의 지점에 각각 연결되는 복수의 연결부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.
12. 제2 항에 있어서,
    상기 분지부와 동일한 형상으로 구성되며,
    상기 분지부의 두 개의 출력단에 연결되는 하위분지부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.
13. 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원;
    안테나 설치부에 설치되며, 상기 고주파 전력을 인가받아 공정공간에 플라즈마를 발생시키는 복수의 안테나; 및
    상기 고주파 전력을 인가받아 상기 복수의 안테나에 상기 고주파 전력을 전달하는 파워분배기를 포함하여 구성되며,
    상기 파워분배기는 고주파 전력을 인가받으며, 각 부분에서 균일한 상기 고주파 전력이 분배될 수 있도록 폐루프를 포함하며, 한 개 이상 구비되는 파워분배부; 상기 파워분배부에 연결되며, 플라즈마를 발생시키는 복수의 안테나에 상기 고주파 전력을 분배하는 복수의 분지부를 포함하여 구성되며,
    상기 복수의 분지부는 각각 상기 파워분배부와 연결되는 입력단과 상기 안테나에 상기 고주파 전력을 인가하는 출력단을 포함하여 구성되며, 상기 출력단에서 상기 고주파 전력이 균일하게 분배되도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 파워분배기.

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