KR20160097439A - 플라즈마 전력 공급 장치 - Google Patents

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이근혁
왕현철
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이호재
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Abstract

본 발명은 플라즈마 전력 공급장치에 관한 것으로서, 복수의 반응공간을 가지는 기판처리장치의 반응공간 각각에 플라즈마 전력을 분배 공급하기 위한 플라즈마 전력 공급 장치에 있어서, 플라즈마를 발생시키기 위한 전력을 생성하는 플라즈마 전원 공급부; 상기 플라즈마 전원 공급부에서 생성된 플라즈마 전력을 공급받아 상기 반응공간의 개수에 대응하도록 분배 출력하는 분배 회로부; 상기 분배회로부에서 출력되는 복수의 분배 전력을 상기 각각의 반응공간에 대응하도록 임피던스 매칭하여 플라즈마 매칭 전력을 출력하는 임피던스 정합기; 및 상기 임피던스 정합기에서 상기 각각의 반응공간으로 공급되는 플라즈마 매칭 전력을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 하나의 플라즈마 전원 공급부를 이용하여 복수의 반응 공간을 각각 개별적으로 전력 제어를 할 수 있다.

Description

플라즈마 전력 공급 장치{Apparatus for supplying plasma power}
본 발명은 플라즈마 전력 공급 장치로서, 복수개의 챔버에 플라즈마 전력을 분배하여 공급하는 플라즈마 전력 공급 장치에 관한 것이다.
반도체 집적 기술이 발전함에 따라, 전도성 또는 비전도성 박막을 균일하고 정확하게 증착하는 공정 기술에 대한 중요성이 높아지고 있다.
반도체장치의 제조 공정시, 박막을 균일하게 증착하기 위해 박막 증착 방법은 크게 화학적 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD), 그리고 원자층 증착(ALD)로 나눌 수 있으며, 이러한 증착법에는 플라즈마가 이용될 수 있다.
한편, 박막 증착 속도를 높이기 위해, 여러 장의 기판을 동시에 처리할 수 있는 다중 웨이퍼 시스템에 대한 요구가 높아지고 있다. 이러한 다중 웨이퍼 원자층 증착 시스템에서, 공간 분할 방식을 이용하는 경우, 플라즈마 강화 증착법에서 각 반응 공간들 내에 간단한 장치를 이용하여 균일한 플라즈마를 발생하는 것이 중요하다.
균일한 플라즈마를 발생하기 위해서는 각 반응 공간에 공급되는 플라즈마 전력이 균일하여야 한다. 각 반응 공간에 균일한 플라즈마를 발생하기 위해, 각 챔버의 반응 공간을 각기 다른 플라즈마 전원에 연결하고, 동일한 플라즈마 전력을 인가할 수 있으나, 이러한 경우 장비가 복잡해지고 비용이 높아지게 된다.
이에 도 1에 도시한 바와 같이 플라즈마 전원 공급부의 후단에 분배 회로부(splitter)를 두어 플라즈마 전력을 분배하여 각각의 챔버에 분배된 플라즈마 전력을 동시에 인가할 수 있으나, 이러한 경우 분배 회로부의 특성상 각 챔버 별로 플라즈마 전력을 선택적으로 공급할 수 없게 된다.
한국공개특허 10-2013-0106022
본 발명의 기술적 과제는 하나의 플라즈마 전원 공급부를 이용하여 복수의 반응 공간에 공급되는 플라즈마 전력을 선택적으로 제어할 수 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 복수의 반응 공간별로 플라즈마 전력을 제어하여 박막의 증착율을 개별 제어하는데 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 전력 공급 장치는, 복수의 반응공간을 가지는 기판처리장치의 반응공간 각각에 플라즈마 전력을 분배 공급하기 위한 플라즈마 전력 공급 장치에 있어서, 플라즈마를 발생시키기 위한 전력을 생성하는 플라즈마 전원 공급부; 상기 플라즈마 전원 공급부에서 생성된 플라즈마 전력을 공급받아 상기 반응공간의 개수에 대응하도록 분배 출력하는 분배 회로부; 상기 분배회로부에서 출력되는 복수의 분배 전력을 상기 각각의 반응공간에 대응하도록 임피던스 매칭하여 플라즈마 매칭 전력을 출력하는 임피던스 정합기; 및 상기 임피던스 정합기에서 상기 각각의 반응공간으로 공급되는 플라즈마 매칭 전력을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분배 회로부는 상기 복수의 반응 공간에 각각 대응되는 서브 분배 회로부를 포함하며, 상기 서브 분배 회로부는 가변 커패시터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절하여 상기 복수의 반응공간으로 공급되는 플라즈마 매칭 전력을 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 반응 공간으로 공급되는 플라즈마 매칭전력 중 적어도 일부가 다른 값을 가지도록 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절할 수 있다.
상기 임피던스 정합기는, 상기 분배 회로부에서 분배 출력되는 플라즈마 전력을 상기 복수의 반응공간에 대응하도록 임피던스 매칭하는 복수의 서브 임피던스 정합기를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 서브 임피던스 정합기를 조절하여 상기 복수의 반응공간으로 공급되는 플라즈마 매칭 전력을 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 반응 공간으로 공급되는 플라즈마 매칭 전력 중 적어도 일부가 다른 값을 가지도록 상기 서브 임피던스 정합기의 임피던스를 미스 매칭시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 하나의 플라즈마 전원 공급부를 이용하여 복수의 반응 공간을 각각 개별적으로 전력 제어를 할 수 있다. 따라서 복수의 반응 공간별로 각각 다르게 제어되는 플라즈마 전력에 의하여 증착율을 개별 제어할 수 있다.
도 1은 플라즈마 전원을 분배하여 전원을 공급하는 전원 공급 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 전력을 복수의 챔버에 공급하는 플라즈마 전원 공급 장치의 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 분배 전력을 제어하기 위해 분배 회로부와 상기 임피던스 정합기 사이에 마련된 가변 커패시터를 도시한 회로도를 도시한 그림.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 분배 전력을 제어하기 위해 임피던스 정합기의 임피던스를 제어하는 회로도를 도시한 그림.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 각각의 임피던스 변화가 각 챔버의 증착 두께에 서로 영향을 미치지 않음을 설명하기 위한 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 전력을 복수의 챔버에 공급하는 플라즈마 전원 공급 장치의 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 분배 전력을 제어하기 위해 분배 회로부와 상기 임피던스 정합기 사이에 마련된 가변 커패시터를 도시한 회로도를 도시한 그림이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 분배 전력을 제어하기 위해 임피던스 정합기의 임피던스를 제어하는 회로도를 도시한 그림이다.
이하 설명에서는 물리적으로 분리된 복수의 챔버의 각 반응 공간에 임피던스 정합기가 각각 연결된 구조를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고 단일의 챔버 내에 마련된 복수개의 반응 공간에 임피던스 정합기가 각각 연결된 구조에서도 적용 가능함은 자명할 것이다.
챔버(500)는 소정의 반응 영역을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시켜 기판상에 단일 박막, 또는 동종의 복수 박막, 또는 이종의 복합막 등을 증착시킨다. 반응 챔버(500)는 대략 원형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽부를 포함하여 소정의 공간을 가지는 반응부와, 대략 원형으로 반응부 상에 위치하여 챔버(500)를 기밀하게 유지하는 덮개를 포함할 수 있다. 챔버(500) 내의 반응 영역에는, 기판 지지대와 대향되는 가스 분사기가 설치되어 원료 가스를 챔버(500)의 하측으로 분사한다. 가스 분사기는 상부가 원료 가스원과 연결되고, 하부는 기판에 원료 가스를 분사하기 위한 복수의 분사홀이 형성된다. 가스 분사기는 대략 원형으로 제작되지만, 기판의 형상으로 제작될 수도 있다. 또한, 가스 분사기는 기판 지지대와 동일 크기로 제작될 수 있다. 또한 가스 분사기는 샤워헤드 형태, 노즐 형태 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다. 가스 분사기에서 분사된 원료 가스는 활성화되어 기판에 증착되는데, 이러한 활성화를 위하여 플라즈마 전원 공급부(100)에서 제공되는 RF 형태로 전력이 가스 분사기에 인가된다. 가스 분사기에 인가되는 RF 형태의 전력에 의하여 가스 분사기와 기판 지지대 사이의 원료 가스가 플라즈마 활성화되어, 기판에 막이 증착된다.
플라즈마 전원 공급부(100)는 챔버(500)의 플라즈마를 발생시키는 전력을 생성한다. 플라즈마 전원 공급부(100)는 플라즈마를 이용하여 원료 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위해 설치된다. 플라즈마 전원 공급부(100)는 한 개의 RF 전원으로 된 단일 모드로 구현되거나 또는 두 개의 RF 전원으로 인가되는 듀얼 모드로 구현될 수 있다. 플라즈마 전원 공급부(100)는 챔버(500)의 기판 상부의 가스 분사기와 기판 지지대 사이의 기판의 증착 공간인 반응 공간에 플라즈마 발생 전압을 공급하여, 플라즈마 상태로 여기시키는 축전결합플라즈마(CCP;Capacitively Coupled Plasma) 방식으로 구동될 수 있다. 이에 한정되지 않고 유도결합플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 방식으로도 구현 가능하다.
분배 회로부(200;splitter)는 플라즈마 전원 공급부(100)에서 공급되는 플라즈마 전력을 챔버(500) 개수에 대응하도록 분배하여 복수의 플라즈마 분배 전력으로 출력한다. 분배 회로부(200)는 입력되는 플라즈마 전력, 예를 들어 RF 전력을 동일한 크기로 분배하도록 구성된 전원 분배 회로를 포함하여, 입력되는 플라즈마 전력을 2분배로 분배하여 출력한다. 이하 설명에서, 두 개의 챔버(500)에 전력을 2분배하여 두 개의 챔버(500)에 출력하는 분배 회로부(200)를 예로 들어 실시예를 설명하겠으나, 본 발명의 실시예는 2분배뿐만 아니라 세 개의 챔버(500)에 출력하기 위해 3분배하는 분배 회로부(200), 그 이상의 분배를 하는 분배 회로부(200)도 적용 가능할 것이다.
분배 회로부(200)는, 플라즈마 전원 공급부(100)에서 공급되는 플라즈마 전력을 2분배한 플라즈마 제1분배 전력(P1) 및 플라즈마 제2분배 전력(P2)을 출력한다. 이를 위해 분배 회로부(200)는 복수의 챔버(500) 즉, 복수의 반응 공간에 각각 대응되는 서브 분배 회로부를 포함한다. 서브 분배 회로부는 플라즈마 전원 공급부(100)에서 공급되는 플라즈마 전력이 분기되어 입력되는 분배 제1입력단(211)과 분배 제2입력단(212)과, 플라즈마 제1분배 전력(P1)을 출력하는 분배 제1출력단(221) 및 플라즈마 제1분배 전력(P1)을 출력하는 분배 제2출력단(222)을 포함한다.
또한, 서브 분배 회로부, 예컨대 제1 서브 분배 회로부는 플라즈마 분배 제1입력단(211)과 플라즈마 분배 제1출력단(221) 사이에 여러 축전(C), 유도(L) 성분 및 밸런스 저항을 포함하는 정합망을 구비하며, 이러한 성분들은 정확한 분배를 위한 임피던스 정합용 구조를 가진다. 마찬가지로 제2 서브 분배 회로부는 플라즈마 분배 제2입력단(212)과 플라즈마 분배 제2출력단(222) 사이에 여러 축전(C) 및 유도(L) 성분을 포함하는 정합망이 마련되며, 이러한 성분들은 플라즈마 전력의 정확한 분배를 위한 임피던스 정합용 구조를 가진다.
임피던스 정합기(400)는 플라즈마 전력의 반사 손실을 제거하기 위한 임피던스 매칭(정합;matching)을 시키는 회로로서, 분배 회로부(200)와 챔버(500) 사이에 위치하여, 분배 회로부(200)에서 분배 출력되는 플라즈마 전력을 복수의 챔버(500) 즉, 복수의 반응공간에 대응하도록 임피던스 매칭하는 복수의 서브 임피던스 정합기(410, 420)를 포함한다. 예를 들어, 제1챔버(510)의 전단에는 임피던스 제1정합기(410)가 마련되어, 분배 회로부(200)의 분배 제1출력단(221)으로부터의 플라즈마 제1분배 전력(P1)이 임피던스 제1정합기(410)를 거쳐서 제1챔버(510)로 제공된다. 마찬가지로 제2챔버(520)의 전단에는 임피던스 제2정합기(420)가 마련되어, 분배 회로부(200)의 분배 제2출력단(222)으로부터의 플라즈마 제2분배 전력(P2)이 임피던스 제2정합기(420)를 거쳐서 제2챔버(520)로 제공된다. 참고로, 임피던스 정합(impedance matching)은, 전원과 부하의 회로를 접속할 경우, 반사 손실이 없도록 양자의 임피던스를 같도록 임피던스 설계하는 것을 말한다.
임피던스 정합기(400)를 구성하는 각각의 서브 임피던스 정합기(410, 420)는, 각 챔버(500)별로 마련되어 각각의 플라즈마 분배 전력을 매칭시킨 전력(이하, '플라즈마 분배 매칭 전력'이라 함)을 챔버(500)에 제공한다. 즉, 임피던스 제1정합기(410)는 분배 회로부(200)에서 제공되는 플라즈마 제1분배 전력(P1)의 반사 손실을 제거하는 임피던스 매칭을 하여 플라즈마 제1분배 매칭 전력(P1')으로서 제1챔버(510)에 제공하며, 마찬가지로 임피던스 제2정합기(420)는 분배 회로부(200)에서 제공되는 플라즈마 제2분배 전력(P2)의 반사 손실을 제거하는 임피던스 매칭을 하여 플라즈마 제2분배 매칭 전력(P2')으로서 제2챔버(520)에 제공한다.
한편, 분배 회로부(200)에서 분배되어 출력되는 플라즈마 분배 전력은, 분배 회로부의 소자 특성으로 인하여 플라즈마 분배 전력이 정확하게 2분배되어 출력된다. 예를 들어, 플라즈마 전원 공급부(100)에서 200[W]의 플라즈마 전력이 공급될 경우, 분배 회로부(200)에서 양분되어 100[W]의 플라즈마 제1분배 전력(P1)이 제공되고, 100[W]의 플라즈마 제2분배 전력(P2)이 출력된다. 따라서 각 챔버는 동일한 증착율을 가지게 된다. 그런데, 각 챔버 별로 증착율을 다르게 제어하고자 하는 경우가 있다. 이럴 경우, 각 챔버 별로 각각 다른 플라즈마 전력이 인가되어야 한다. 그러나 분배 회로부(200)를 적용할 경우 각 챔버에 동일한 크기의 플라즈마 전력이 인가되기 때문에 챔버 별로 개별적으로 각각 다른 플라즈마 전력을 인가할 수 없다.
또한, 각 챔버 내부에서 반복적인 증착을 진행할 경우, 각 챔버의 임피던스는 미세한 차이가 존재하게 된다. 따라서, 각 챔버별로 증착율을 다르게 제어할 필요가 있다.
이에 따라 본 발명의 실시예는 제어부(300)를 두어서, 임피던스 정합기(400)에서 출력되는 각각의 플라즈마 분배 매칭 전력이 각각 다른 값을 가지도록, 분배 회로부(200) 또는 임피던스 정합기(400)의 임피던스를 조절하여 분배 회로부(200)에서 출력되는 플라즈마 분배 전력을 제어하도록 한다.
제어부(300)에서 분배 회로부(200)의 임피던스를 조절하는 예시 회로도를 도 3에 도시하였으며, 제어부(300)에서 임피던스 정합기(400)의 임피던스를 조절하는 예시 회로도를 도 5에 도시하였다.
우선, 도 3과 함께 제어부(300)가 분배 회로부(200)의 임피던스를 조절하는 예를 설명한다.
분배 회로부(200)의 임피던스를 조절하기 위하여, 제어부(300)는 분배 회로부(200)와 임피던스 정합기(400) 사이에 가변 커패시터를 추가로 마련한다. 제어부(300)는, 임피던스 정합기(400)에서 출력되는 각각의 플라즈마 분배 매칭 전력이 동일한 전력 범위 내에 포함되도록, 분배 회로부(200)의 후단에 추가로 마련된 가변 커패시터(C1,C2)의 커패시턴스를 각각 조절한다.
가변 커패시터는, 분배 제1출력단(221)과 임피던스 제1정합기(410) 사이의 노드에 일단이 연결되고 접지에 타단이 연결된 가변 제1커패시터(C1)와, 분배 제2출력단(222)과 임피던스 제2정합기(400) 사이의 노드에 일단이 연결되고 접지에 타단이 연결된 가변 제2커패시터(C2)를 포함한다.
제어부(300)는 가변 제1커패시터(C1)와 가변 제2커패시터(C2)를 각각 개별적으로 커패시턴스를 조절하여 플라즈마 분배 전력의 크기를 개별적으로 조절할 수 있다. 즉, 제어부(300)는, 가변 제1커패시터(C1)의 커패시턴스를 제어하여 결과적으로 임피던스를 조절함으로써, 임피던스 제1정합기(410)로 입력되는 플라즈마 제1분배 전력(P1)의 전력 크기를 조절할 수 있다. 마찬가지로, 가변 제2커패시터(C2)의 커패시턴스를 제어하여 결과적으로 임피던스를 조절함으로써, 임피던스 제2정합기(420)로 입력되는 플라즈마 제2분배 전력(P2)의 전력 크기를 조절할 수 있다.
따라서 제어부(300)는, 임피던스 정합기(400)에서 출력되는 각각의 플라즈마 분배 매칭 전력이 각각 서로 다른 전력값을 가질 수 있도록 개별 제어할 수 있다. 참고로, 벡터 성분을 가지는 임피던스(Z)는, [식 1]에 기재한 바와 같이 실수부인 저항(R)과 허수부인 리액턴스(X)로 이루어져 있으며, 리액턴스(X)는 커패시턴스(c)에 의해 그 값이 달라진다.
[식 1]
Figure pat00001
따라서 [식 2]에 기재한 바와 같이, 커패시턴스(c)에 의하여 임피던스 Z의 절대값 크기는 달라진다.
[식 2]
Figure pat00002

한편, 도 4와 함께 제어부(300)가 임피던스 정합기(400)의 임피던스를 조절하는 예를 설명한다.
도 3에서는 분배 회로부(200)와 임피던스 정합기(400) 사이에 가변 커패시터를 마련하여 임피던스를 조절하였지만, 다른 실시예로서 도 4에 도시한 바와 같이 임피던스 정합기(400)의 임피던스를 조절하여 임피던스 정합기(400)에서 출력되는 각각의 플라즈마 분배 매칭 전력이 동일한 전력 범위 내에 포함되도록 제어한다.
임피던스 정합기(400)는 플라즈마 전원 공급부(100)의 임피던스와 동일한 임피던스를 가지도록 임피던스 매칭이 설계된다. 예를 들어, 플라즈마 전원 공급부(100)의 임피던스가 50[Ω]인 경우 임피던스 정합기(400) 역시 동일한 50[Ω]의 매칭 임피던스를 가지도록 하며 이러한 작업을 매칭(matching;정합) 작업이라 한다. 따라서 임피던스 정합기는 미리 설계된 50[Ω] 매칭 임피던스를 가지도록 설정되어 동작되어야 한다.
그러나 본 발명의 실시예는 임피던스 정합기(400)에서 출력되는 각각의 플라즈마 분배 매칭 전력이 각각 다른 값을 가질 수 있도록 임피던스 정합기(400)의 임피던스를 미스 매칭(miss matching;부정합)시키는 것이다. 미스 매칭(miss matching)이라 함은, 플라즈마 전원 공급부(100)의 임피던스와 동일한 임피던스의 값이 아닌 다른 임피던스의 값으로 하는 것을 말한다.
예를 들어, 50[Ω] 임피던스 갖는 플라즈마 전원 공급부(100)에서 공급된 플라즈마 전력이 200[W]이고, 플라즈마 제1분배 전력(P1) 및 제2분배 전력(P2)이 각각 100[W]인 경우, 플라즈마 제1분배 전력(P1)을 임피던스 제1정합기(410)에서 50[Ω]의 매칭 임피던스로서 임피던스 매칭하면 반사 손실없이 100[w]의 플라즈마 제1분배 매칭 전력(P1')이 제1챔버(510)로 정상적으로 출력될 것이다. 마찬가지로, 플라즈마 제2분배 전력(P2)을 임피던스 제2정합기(420)에서 50[Ω]의 매칭 임피던스로서 임피던스 매칭하면 반사 손실없이 100[w]의 플라즈마 제2분배 매칭 전력(P1")이 제2챔버(520)로 출력될 것이다.
그러나, 100[W]의 플라즈마 제2분배 전력(P2)을 임피던스 제2정합기(420)에서 45[Ω]의 매칭 임피던스로서 임피던스 매칭하면, 반사 손실이 발생되어 100[W]보다 적은 값인 95[W]의 플라즈마 제2분배 매칭 전력(P2')이 제2챔버(520)로 출력될 것이다. 따라서 제2챔버(520)는 100[w]의 전력이 아닌 95[W]의 전력을 제공받을 것이다.
결국, 제어부(400)는 임피던스 제1정합기(410)의 임피던스와 임피던스 제2정합기(420)의 임피던스를 각각 개별적으로 미스 매칭시켜 조절할 수 있음으로써, 임피던스 정합기(400)에서 출력되는 각각의 플라즈마 분배 매칭 전력이 서로 다른 값을 가지도록 할 수 있다.
참고로, 각각의 임피던스 변화가 각 챔버의 증착 두께에 서로 영향을 미치지 않는 것을 도 5 내지 도 8과 함께 설명한다.
분배 제1출력단(221)과 분배 제2출력단(222)에 제1챔버(510)와 제2챔버(520)를 각각 연결한 후 플라즈마 전원 공급부(100)에서 830[W]의 플라즈마 전력을 공급하였다.
도 5는 제2챔버(520)에 영향을 미치는 제2커패시터(C2)나 임피던스 제2정합기(420)를 조절하여, 임피던스를 차례로 가변시켰을 때의 제2챔버(520)로 제공되는 플라즈마 제2분배 매칭 전력(P2')의 변화량을 도시한 그래프이다. 제2커패시터(C2)를 가변시켜 임피던스를 변화시킬 때마다 플라즈마 제2분배 매칭 전력(P2')이 영향을 받음을 알 수 있다. 참고로 제1실험은 제2커패시터(C2)나 임피던스 제2정합기(420)를 별도의 임피던스 제어 없이 최초 임피던스, 예컨대 50[Ω]을 가질 때의 플라즈마 제2분배 매칭 전력(P2')의 측정값이며, 제2실험은 제2커패시터(C2)나 임피던스 제2정합기(420)의 임피던스를 최초 임피던스에서 1% 변화시켜 61[Ω]으로 할 때의 플라즈마 제2분배 매칭 전력(P2')의 측정값이며, 제3실험은 제2커패시터(C2)나 임피던스 제2정합기(420)의 임피던스를 최초 임피던스보다 2% 변화시켜 66[Ω]으로 할 때의 플라즈마 제2분배 매칭 전력(P2')의 측정값이며, 제4실험은 제2커패시터(C2)나 임피던스 제2정합기(420)의 임피던스를 최초 임피던스보다 6% 변화시켜 69[Ω]으로 할 때의 플라즈마 제2분배 매칭 전력(P2')의 측정값이다.
따라서 이러한 플라즈마 제2분배 매칭 전력(P2')을 입력받는 제2챔버(520)에서 이루어지는 증착 막 두께는 각각 달라짐을 알 수 있다.
한편, 도 7은 제1챔버(510)로 제공되는 플라즈마 제1분배 매칭 전력(P1')의 변화량을 도시한 그래프이다.
제2커패시터(C2)나 임피던스 제2정합기(420)를 제1,2,3,4실험으로서 각각 다르게 조절하여 제2챔버(520)에 연관된 임피던스를 가변시키더라도, 도 7에 도시한 바와 같이 제1챔버(510)로 전달되는 플라즈마 제1분배 매칭 전력(P1')은 영향을 받지 않고 일정하게 됨을 알 수 있다. 따라서 이러한 플라즈마 제1분배 매칭 전력(P1')을 입력받는 제1챔버(510)에서 이루어지는 증착 막 두께는 각 실험에서 영향을 받지 않고 일정한 두께를 가짐을 알 수 있다.
결국, 분배 회로부를 사용하여 복수의 챔버에 플라즈마 전력을 분배하여 제공할 때, 어느 하나의 챔버의 임피던스를 변화시켜 플라즈마 전력이 다르게 되더라도 나머지 다른 하나의 챔버의 동작에는 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100:플라즈마 전원 공급부 200:분배 회로부
300:제어부 400:임피던스 정합기
510:제1챔버 520:제2챔버

Claims (5)

  1. 복수의 반응공간을 가지는 기판처력 공리장치의 반응공간 각각에 플라즈마 전력을 분배 공급하기 위한 플라즈마 전력 공급 장치에 있어서,
    플라즈마를 발생시키기 위한 전력을 생성하는 플라즈마 전원 공급부;
    상기 플라즈마 전원 공급부에서 생성된 플라즈마 전력을 공급받아 상기 반응공간의 개수에 대응하도록 분배 출력하는 분배 회로부;
    상기 분배회로부에서 출력되는 복수의 분배 전력을 상기 각각의 반응공간에 대응하도록 임피던스 매칭하여 플라즈마 매칭 전력을 출력하는 임피던스 정합기; 및
    상기 임피던스 정합기에서 상기 각각의 반응공간으로 공급되는 플라즈마 매칭 전력을 조절하는 제어부를 포함하는 플라즈마 전력 공급 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분배 회로부는,
    상기 복수의 반응 공간에 각각 대응되는 서브 분배 회로부를 포함하며,
    상기 서브 분배 회로부는 가변 커패시터를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절하여 상기 복수의 반응공간으로 공급되는 플라즈마 매칭 전력을 조절하는 플라즈마 전력 공급 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 반응 공간으로 공급되는 플라즈마 매칭전력 중 적어도 일부가 다른 값을 가지도록 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절하는 플라즈마 전력 공급 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 임피던스 정합기는,
    상기 분배 회로부에서 분배 출력되는 플라즈마 전력을 상기 복수의 반응공간에 대응하도록 임피던스 매칭하는 복수의 서브 임피던스 정합기를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 복수의 서브 임피던스 정합기를 조절하여 상기 복수의 반응공간으로 공급되는 플라즈마 매칭 전력을 조절하는 플라즈마 전력 공급 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 반응 공간으로 공급되는 플라즈마 매칭전력 중 적어도 일부가 다른 값을 가지도록 상기 서브 임피던스 정합기의 임피던스를 미스 매칭시키는 플라즈마 전력 공급 장치.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130106022A (ko) 2012-03-19 2013-09-27 주식회사 원익아이피에스 기판처리장치 및 그 동작 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130106022A (ko) 2012-03-19 2013-09-27 주식회사 원익아이피에스 기판처리장치 및 그 동작 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180070387A (ko) * 2016-12-16 2018-06-26 주식회사 원익아이피에스 원격플라즈마 챔버 전력분기시스템 및 이를 이용한 전력분기방법

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