KR20220034259A - 플라즈마 시스템 및 필터 장치 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 플라즈마 시스템 및 필터 장치를 제공한다. 상기 시스템에 있어서, 유전체 윈도우가 둘러싸는 영역은 제1 챔버로 설치되며 플라즈마를 수용하는 데 사용된다. 제1 어댑터는 유전체 윈도우의 하방에 설치되며 제1 어댑터가 둘러싸는 영역은 제2 챔버로 설치된다. 하부 전극 플랫폼은 제2 챔버에 위치하며 공작물을 운반하는 데 사용된다. 필터 장치의 필터부는 제1 챔버와 제2 챔버의 교차지점에 위치한다. 또한 복수개의 통공을 구비하며, 제1 챔버 내의 플라즈마가 각 통공을 거쳐 제2 챔버로 진입하는 과정에서, 지나가는 플라즈마 중의 이온을 필터링 및 제거하는 데 사용된다. 제1 연장부는 필터부로부터 제1 방향으로 연장되며, 제1 어댑터 상에 거치된다. 제2 연장부는 필터부의 제1 연장부에 인접한 위치로부터 제2 방향으로 제1 어댑터의 내측까지 연장되며, 필터부를 지지하는 데 사용된다. 본 실시예에서 제공하는 플라즈마 시스템 및 필터 장치는 이온이 공작물 상의 재료에 대해 부정적 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

Description

플라즈마 시스템 및 필터 장치
본 발명의 실시예는 반도체 제조 기술 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 시스템 및 상기 플라즈마 시스템에 적용하는 필터 장치에 관한 것이다.
종래에는 공작물(예를 들어 웨이퍼)에 대해 증착 등의 공정을 수행하기 전에 공작물 상의 불순물을 제거하기 위해 먼저 공작물에 대해 사전 세척 처리를 수행할 수 있다. 상기 사전 세척 처리의 구체적인 과정은 다음과 같다. 즉, 아르곤, 헬륨, 수소 등과 같은 공정 기체를 이온화하여 플라즈마를 형성하며, 상기 플라즈마 중의 자유 라디칼은 공작물 상의 산화물 불순물과 환원 반응을 일으켜 불순물을 제거할 수 있다.
그러나 상기 사전 세척을 수행하는 과정에서, 상기 플라즈마 중의 이온이 공작물 상의 재료에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어 저유전상수 재료의 경우, 플라즈마에 수소 이온이 함유되어 있으면 이것이 저유전상수 재료에 유입되어 저유전상수 재료를 열화시킬 수 있다. 이는 공정 결과에 예기치 못한 결과를 초래할 수 있다.
본 발명 실시예의 목적은 플라즈마 시스템 및 필터 장치를 개시함으로써, 적어도 종래 기술에 존재하는 기술적 과제 중 하나를 해결하는 데에 있다. 이는 플라즈마 중의 이온이 공작물 상의 재료에 부정적인 영향을 미치는 것을 방지하여 제품 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 플라즈마 시스템을 개시한다. 상기 플라즈마 시스템은 유전체 윈도우, 제1 어댑터, 하부 전극 플랫폼 및 필터 장치를 포함한다. 상기 유전체 윈도우로 둘러싸인 영역은 제1 챔버로 설치되고, 상기 제1 챔버는 플라즈마를 수용하는 데 사용된다. 상기 제1 어댑터는 상기 유전체 윈도우의 하방에 설치되며, 상기 제1 어댑터로 둘러싸인 영역은 제2 챔버로 설치된다. 상기 하부 전극 플랫폼은 상기 제2 챔버에 배치되며, 상기 하부 전극 플랫폼은 공작물을 운반하는 데 사용된다. 상기 필터 장치는 필터부, 제1 연장부 및 제2 연장부를 포함한다. 여기에서 상기 필터부는 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버의 교차지점에 위치한다. 상기 필터부는 복수개의 통공을 구비한다. 또한 상기 제1 챔버 내의 상기 플라즈마가 각각의 상기 통공을 거쳐 상기 제2챔버로 진입하는 과정에서, 상기 플라즈마 내의 이온을 필터링 및 제거하는 데 사용된다. 상기 제1 연장부는 상기 필터부로부터 제1 방향으로 연장되며, 상기 제1 어댑터 상에 거치된다. 상기 제2 연장부는 상기 필터부의 상기 제1 연장부에 인접한 위치로부터 제2 방향으로 상기 제1 어댑터의 내측까지 연장되며, 상기 필터부를 지지하는 데 사용된다. 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직이다.
본 실시예에서 개시한 플라즈마 시스템을 통해, 필터 장치의 필터부를 이용하여, 제1 챔버 내의 플라즈마가 상기 필터부 중 각 통공을 거쳐 제2 챔버로 진입하는 과정에서, 지나가는 플라즈마 중의 이온에 대한 필터링 및 제거를 효과적으로 수행할 수 있다. 따라서 이온이 저유전상수 재료로 유입되어 저유전상수 재료의 열화를 초래하는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 필터 장치의 제1 연장부를 제1 어댑터 상에 설치함으로써, 필터 장치의 장착 및 위치결정을 구현할 수 있다. 또한 제2 연장부를 제1 어댑터의 내측까지 연장시킴으로써, 필터부를 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 어댑터를 플라즈마에 의한 충격으로부터 보호할 수 있다. 또한 상기 필터 장치는 필터부, 제1 연장부 및 제2 연장부가 일체로 성형된 것이므로, 이들 세 구성요소 사이에 조립의 갭이 없다. 이러한 구조에서 일체로 성형된 필터 장치는 플라즈마가 구성요소 조립 지점의 갭에 충격을 가하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 필터 장치의 교체 빈도가 크게 감소하여 비용이 절감될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 플라즈마 시스템에 적용하는 필터 장치를 개시한다. 상기 플라즈마 시스템은 유전체 윈도우 및 상기 유전체 윈도우 하방에 설치되는 어댑터를 포함한다. 상기 유전체 윈도우가 둘러싸는 영역은 제1 챔버로 설치된다. 상기 제1 챔버는 플라즈마를 수용하는 데 사용된다. 상기 어댑터가 둘러싸는 영역은 제2 챔버로 설치된다. 상기 플라즈마 시스템은 상기 제2 챔버에 배치된 하부 전극 플랫폼을 더 포함한다. 상기 하부 전극 플랫폼은 공작물을 운반하는 데 사용된다. 상기 필터 장치는 필터부, 제1 연장부 및 제2 연장부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기에서 상기 필터부는 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버의 교차지점에 위치한다. 상기 필터부는 복수개의 통공을 구비하며, 상기 제1 챔버 내의 상기 플라즈마가 각각의 상기 통공을 거쳐 상기 제2챔버로 진입하는 과정에서, 상기 플라즈마 중의 이온을 필터링 및 제거하는 데 사용된다. 상기 제1 연장부는 상기 필터부로부터 제1 방향에서 연장되며, 상기 제1 어댑터 상에 거치된다. 상기 제2 연장부는 상기 필터부의 상기 제1 연장부에 인접한 위치로부터 상기 제2 방향으로 상기 제1 어댑터의 내측까지 연장되며, 상기 필터부를 지지하는 데 사용된다. 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직이다.
플라즈마 시스템은 본 실시예에서 개시한 필터 장치를 통해, 지나가는 플라즈마 중의 이온을 효과적으로 필터링 및 제거할 수 있다. 따라서 이온이 저유전상수 재료로 유입되어 저유전상수 재료의 열화를 유발하는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 필터 장치의 제1 연장부를 제1 어댑터 상에 설치함으로써, 필터 장치의 장착 및 위치결정을 구현할 수 있다. 또한 제2 연장부를 제1 어댑터의 내측까지 연장시킴으로써, 필터부를 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 어댑터를 플라즈마에 의한 충격으로부터 보호할 수 있다. 또한 상기 필터 장치는 필터부, 제1 연장부 및 제2 연장부가 일체로 성형된 것이므로, 이들 세 구성요소 사이에는 조립의 갭이 없다. 이러한 구조에서 일체로 성형된 필터 장치는 플라즈마가 구성요소 조립 지점의 갭에 충격을 가하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 필터 장치의 교체 빈도가 크게 감소하여 비용이 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 필터 장치의 개략도이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명 일 실시예에 따른 필터 장치에서 제1 연장부의 세부 구조도이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명 일 실시예에 따른 필터 장치에서 제1 연장부의 평면도이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명 일 실시예에 따른 필터 장치에서 제2 연장부의 측면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명 일 실시예에 따른 필터 장치에서 필터부와 제1 연장부의 두께 개략도이다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명 일 실시예에 따른 시뮬레이션 결과도이다.
도 8은 본 발명 일 실시예에 따른 필터부의 측면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명 일 실시예에 따른 시뮬레이션 결과도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템의 측면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템의 측면도이다.
도 12는 본 발명 일 실시예에 따른 어댑터 및 차폐 부재의 측면도이다.
Figure pct00001
이하에서는 본원에서 개시한 내용의 상이한 특징을 구현하는데 사용될 수 있는 다양한 실시방식 또는 예시를 제공한다. 이하에 설명된 구성요소 및 구성의 구체적인 예시는 본원에 개시된 내용을 단순화하기 위해 사용된다. 이러한 설명은 예시일 뿐이며 본원에 개시된 내용을 제한하지 않음에 유의한다. 예를 들어 하기 설명에서 제1 특징을 제2 특징 또는 상방에 형성한다는 것은, 일부 실시예에서 상기 제1 특징 및 제2 특징이 서로 직접 접촉되는 것을 포함할 수 있다. 또한 일부 실시예에서 추가적인 구성요소가 상기 제1 특징 및 제2 특징 사이에 더 형성되며, 제1 특징 및 제2 특징이 직접 접촉되지 않는 것을 포함할 수도 있다. 또한 본원에 개시된 내용은 복수의 실시예에서 구성요소 부호 및/또는 기호를 반복 사용할 수 있다. 이러한 반복적인 사용은 간결함과 명확함을 위한 것이며, 그 자체는 논의된 상이한 실시예 및/또는 구성 간의 관계를 의미하지 않는다.
또한 "아래", "하방", "낮은", "위", "상방" 및 그와 유사하게 본원에 사용된 공간상으로 상대적인 용어는, 도면에 도시된 하나의 구성요소나 특징과 다른 또는 복수의 구성요소나 특징 간의 관계를 간단하게 설명하기 위한 것일 수 있다. 이러한 공간상으로 상대적인 용어는 그 기본적 의미가 도면에 도시된 방위 외에 사용 또는 작업 중 장치가 소재한 다양한 상이한 방위를 포함할 수도 있다. 상기 디바이스를 다른 방위로 거치할 수 있다(예를 들어 90도 회전하거나 다른 방위로 거치하). 이처럼 공간상으로 상대적인 용어는 그에 상응하도록 해석되어야 한다.
본 출원의 비교적 넓은 범위를 한정하기 위해 사용된 수치 범위와 매개변수는 모두 대략적인 수치이다. 여기에서는 가능한 정확하게 구체적인 실시예에서의 관련 수치를 제시하였다. 그러나 임의 수치는 본질적으로 개별적인 시험 방법으로 인한 표준 편차가 불가피하게 포함된다. 여기에서 "약"은 통상적으로 특정 수치 또는 범위에서 실제 수치의 ±10%, 5%, 1% 또는 0.5% 이내를 의미한다. 또는 "약"이라는 용어는 평균값의 허용 가능한 표준 오차 내에 있는 실제 수치를 의미하며, 본 출원이 속한 기술 분야의 통상적인 지식을 가진 자가 고려하는 바에 따라 결정되는 것으로 본다. 실시예를 제외하고, 또는 달리 명시되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 범위, 수량, 수치 및 백분율(예를 들어 재료 용량, 시간 길이, 온도, 작동 조건, 수량 비율 및 기타 유사한 것)은 모두 "약"으로 수식됨을 이해할 수 있다. 따라서 달리 상반된 명시가 없는 한, 본 명세서 및 첨부된 특허 범위에 개시된 수치 매개변수는 대략적인 수치이며 필요에 따라 변경될 수 있다. 적어도 이러한 수치 매개변수는 제시된 유효 자릿수와 일반적인 진법을 적용하여 수득한 값으로 이해해야 한다. 여기에서 수치 범위는 한 끝점에서 다른 한 끝점까지 또는 두 끝점 사이에 개재되도록 나타낸다. 달리 명시되지 않는 한, 본원에 설명된 수치 범위는 끝점을 포함한다.
공작물(예를 들어 웨이퍼)을 가공할 때, 특히 공작물에 대해 TSV(Through Silicon Via), 패키징 등 공정을 수행할 때 사전 세척 챔버가 필요하다. 상기 사전 세척 챔버의 역할은 처리할 공작물 표면의 불순물을 제거하여 후속적인 물리 기상 증착 공정을 효과적으로 수행하기 용이하도록 만드는 것이다. 일반적인 사전 세척 챔버는 아르곤, 헬륨, 수소 등과 같은 기체를 플라즈마로 여기시키고, 플라즈마를 이용하여 불순물을 물리적으로 충돌시키고 이를 화학적으로 반응시켜 공작물에 대한 불순물 제거 처리를 구현하는 것이다. 일부 산화물 불순물의 경우, 플라즈마를 이용하여 공작물 상의 트렌치 또는 공동 내의 산화물 불순물과 환원 반응을 수행하여 이를 제거한다. 이를 통해 다음 단계 금속 증착 공정의 성능에 영향을 미치는 것을 방지한다. 그러나 일부 이온(예를 들어, 수소 이온)은 저유전상수 재료에 유입되어 저유전상수 재료를 열화시키기 쉽기 때문에 예기치 못한 공정 결과를 초래할 수 있다. 따라서 수소 이온 등이 반응에 관여하는 것을 방지해야 한다. 본 실시예는 플라즈마 시스템 및 상기 플라즈마 시스템에 적용하는 필터 장치를 개시한다. 이는 이온(예를 들어, 수소 이온)과 저유전상수 재료의 반응을 효과적으로 감소시켜 상술한 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템(1)의 개략도이다. 상기 플라즈마 시스템(1)은 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상의 트렌치 또는 공동 내의 산화물 등과 같은 불순물을 반응 및 제거하기 위한 사전 세척 장치일 수 있다. 플라즈마 시스템(1)은 유전체 윈도우(11), 제1 어댑터(12), 하부 전극 플랫폼(13), RF(radio frequency) 소스(14), 매칭 회로(15), 유도 코일(16), 금속통(17) 및 필터 장치(18)를 포함한다. 유전체 윈도우(11)가 둘러싸는 영역은 제1 챔버(CH1)로 설치한다. 본 실시예에 있어서, 유전체 윈도우(11)는 반구형이나, 이는 본 발명의 실시예를 제한하지 않는다. 다른 실시예에서 유전체 윈도우(11)는 다른 형상일 수 있다. 유전체 윈도우(11)의 기타 변형에 대해서는 다음 단락에서 설명한다. 제1 어댑터(12)는 유전체 윈도우(11)의 하방에 설치되어 접지된다. 여기에서 제1 어댑터(12)가 둘러싸는 영역은 제2 챔버(CH2)로 설치된다. 본 실시예에 있어서, 플라즈마 시스템(1)은 측방향 흡기 방식을 통해 반응 기체(예를 들어 헬륨, 아르곤, 수소 등)를 제1 챔버(CH1)에 채운다. 예를 들어, 제1 어댑터(12)에는 제1 기체 통로가 설치되어 반응 기체를 제1 챔버(CH1)로 이송하는 데 사용된다.
하부 전극 플랫폼(13)은 제2 챔버(CH2)에 배치되어 공작물을 운반하는 데 사용된다. 일부 실시예에 있어서, 하부 전극 플랫폼(13)은 정전 척일 수 있다. 또한 다중 영역 가열 방식을 채택해 공작물의 상이한 위치의 온도를 독립적으로 조절함으로써 공작물의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
RF 소스(14)는 매칭 회로(15)를 통해 유도 코일(16)에 RF 전력을 로딩한다. 매칭 회로(15)는 RF 소스(14) 후방의 임피던스를 조절 및 매칭하는 데 사용되어, 로딩된 RF 전력이 최대 결합 효율을 구현하도록 한다. 유도 코일(16)은 통형상을 나타내며, 유전체 윈도우(11)의 주위를 둘러싼다. 예를 들어 기둥형 입체 나선 코일이 있다. 일부 실시예에 있어서, 더 나은 전자기장 분포 균일성과 대칭성을 구현하기 위해, 유도 코일(16)은 2바퀴 이상의 코일을 구비한 기둥형 입체 나선 코일이다. 각 바퀴의 코일은 3/4 원주의 수평 구간과 1/4 원주의 나선 상승 구간으로 구성된다. 여기에서 나선 상승 구간의 비교적 높은 일단은 인접하며 더 높은 1바퀴 코일의 수평 구간의 일단에 직렬로 연결된다. 유도 코일(16)은 RF 전력을 제1 챔버(CH1) 내에 결합하고 상기 제1 챔버(CH1) 내의 반응 기체를 플라즈마로 이온화 결합하는 데 사용된다. 금속통(17)은 제1 어댑터(12) 상에 설치되어 유도 코일(16)을 둘러싼다. 또한 금속통(17)은 제1 어댑터(12)와의 접촉을 통해 접지를 구현하며 이를 통해 전자파를 차폐한다.
필터 장치(18)는 일체 성형 구조이다. 필터 장치(18)는 도전성 재료를 포함한다. 즉, 필터 장치(18)는 도전성 재료로 제작된다. 일부 실시예에 있어서, 필터 장치(18)는 알루미늄으로 제작될 수 있다. 일체 성형 구조로 구현된 필터 장치(18)는 플라즈마가 구성요소 조립 지점의 갭에 충격을 주는 것을 방지할 수 있다. 따라서 필터 장치(18)의 교체 빈도가 크게 낮아져 비용이 절감된다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 필터 장치(18)는 필터부(181), 제1 연장부(182) 및 제2 연장부(183)를 포함한다. 여기에서 필터부(181)는 제1챔버(CH1)와 제2 챔버(CH2)의 교차지점에 배치되어, 제1 챔버(CH1)와 제2 챔버(CH2)를 이격시킨다. 또한 필터부(181)는 복수개 통공을 구비한다. 상기 통공의 양단은 각각 제1 챔버(CH1) 및 제2 챔버(CH2)와 연통되어, 제1 챔버(CH1) 중의 플라즈마가 각 통공을 경유해 제2 챔버(CH2)로 유입될 수 있도록 한다. 또한 필터부(181)는 각 통공을 경유하는 플라즈마 중의 이온을 필터링 및 제거하는 데 사용된다. 상세하게는 필터부(181)의 복수개 통공이 플라즈마 중의 이온(예를 들어 아르곤 이온, 헬륨 이온, 수소 이온 등)을 필터링한다. 이를 통해 이온이 제2 챔버(CH2)로 유입된 후 하부 전극 플랫폼(13) 상의 공작물과 반응하여 공작물을 열화시키고, 후속 가공의 예기치 못한 공정 결과를 초래하는 것을 방지한다.
일부 실시예에 있어서, 필터부(181) 상의 복수개 통공의 배열 밀도는 0.7개/cm2 내지 3개/cm2의 범위 내에 있다. 통공의 배열 밀도는 공정 효율의 속도에 따라 변경할 수 있다. 상세하게는 비교적 높은 공정 속도가 요구될 경우 통공의 배열 밀도를 적당히 증가시킬 수 있으며, 반대의 경우에는 감소시킬 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 연장부(182)의 세부 구조도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 연장부(182)는 필터부(181)로부터 제1 방향으로 연장되며, 제1 어댑터(12) 상에 거치된다. 이를 통해 제1 어댑터(12)와 접촉하여 양호한 접지를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 연장부(182)는 필터부(181)의 원주 방향 측면으로부터 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은 제1 방향을 따라 연장된다. 또한 연장된 부분은 제1 어댑터(12)의 상단면에 중첩되어 전도성 접촉을 구현한다.
또한 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 어댑터(12)에는 제1 기체 통로가 설치된다. 상기 제1 기체 통로는 외부의 반응 기체 소스(미도시)와 연결된다. 또한 상기 제1 기체 통로의 배기단은 제1 어댑터(12)의 상표면에 위치하며, 제1 연장부(182)와 유전체 윈도우(11) 사이 지점에 위치한다. 따라서 제1 챔버(CH1)의 내부와 연통될 수 있다. 반응 기체(예를 들어 헬륨, 아르곤, 수소 등)는 상기 기체 통로를 거쳐 직접 제1 챔버(CH1)에 유입될 수 있다. 제1 챔버(CH1)로 유입된 반응 기체는 이온화되어 플라즈마를 형성한다. 제1 챔버(CH1) 중의 플라즈마는 각 통공을 거쳐 제2 챔버(CH2)로 유입될 수 있다. 또한 필터부(181)는 각 통공을 경유하는 플라즈마 중의 이온을 필터링 및 제거한다. 이를 통해 이온이 제2 챔버(CH2)에 유입된 후 공작물과 반응하여 공작물을 열화시키고 후속 가공의 예기치 못한 공정 결과를 초래하는 것을 방지한다. 그러나 상술한 흡기 방식은 본 실시예를 한정하지 않는다.
도 3b를 참조하면, 도시된 제1 연장부(182)는 도 3a 중의 제1 연장부의 구조와 다르다. 이를 제외한 다른 구조는 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다. 도 3b에 있어서, 제1 연장부(182)의 일부는 제1 어댑터(12)의 상표면에 접합되며, 나머지 부분은 제1 어댑터(12)의 상방에 이격 설치된다. 상세하게는, 제1 연장부(182)는 단차형 구조를 갖는다. 예를 들어, 제1 하표면(1821) 및 제2 하표면(1822)을 포함한다. 여기에서 제1 하표면(1821)은 제1 어댑터(12) 상에 설치되며, 제1 어댑터(12)의 상표면과 접합되어, 양호한 접지를 형성한다. 제2 하표면(1822)은 제1 하표면(1821)의 필터부(181)로부터 먼 일측에 위치한다. 또한 필터부(181)의 축 방향 상에서 상기 제2 하표면(1822)의 위치는 필터부(181)의 축 방향 상에서 제1 하표면(1821)의 위치보다 높다. 따라서 제2 하표면(1822)과 제1 어댑터(12)의 상표면 사이 간격은 반응 기체가 통과할 수 있는 제2 기체 통로를 형성한다. 구체적으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 어댑터(12)에는 전술한 제1 기체 통로가 설치된다. 상기 제1 기체 통로는 외부의 반응 기체 소스(미도시)와 연결된다. 상기 제1 기체 통로의 배기단은 제1 어댑터(12) 상표면에 위치하며, 제2 하표면(1822)과 대향한다. 제2 하표면(1822)과 제1 어댑터(12)는 제2 기체 통로를 형성한다. 구체적으로 제2 하표면(1822)과 제1 어댑터(12)의 상표면 사이의 간격이 바로 상기 제2 기체 통로이며, 제2 기체 통로는 제1 기체 통로의 배기단과 연통된다. 이러한 설치 하에서, 반응 기체는 제1 기체 통로 및 제2 기체 통로를 경유한 후 상기 제1 챔버로 유입된다. 동시에 제1 연장부(182)는 제1 기체 통로의 배기단에 대해 양호한 차폐 역할을 수행할 수 있다. 따라서 플라즈마가 상기 제1 기체 통로에 유입되는 것을 감소시킬 수 있으며, 심지어 방지할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제1 연장부(182)의 상표면(1823)과 필터부(181)의 상표면은 동일 평면이다. 이는 기체 분포 균일성을 향상시키는 데 도움이 된다.
제1 연장부(182)의 구조는 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 연장부(182)의 평면도이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 연장부(182)는 필터부(181)의 에지로부터 상술한 제1 방향으로 연장되어 링형 구조를 나타낸다. 상기 링형 구조는 필터부(181)의 원주 방향을 따라 둘러싼다. 이 경우 제1 연장부(182)의 상표면(1823)은 평면 각도에서 링형 구조를 형성한다. 상기 링형 구조의 제1 연장부(182)의 연장 방향이 바로 도 4a에 도시된 각각의 제1 방향이다. 즉, 필터부(181)의 반경 방향을 따르며 필터부(181)의 중심축으로부터 먼 방향이다.
다른 예로, 도 4b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제1 연장부(182)의 평면도이다. 도 4b를 참조하면, 제1 연장부(182)는 복수개 포함되며, 필터부(181)의 원주 방향을 따라 이격 설치된다. 또한 각각의 제1 연장부(182)는 필터부(181)의 에지로부터 상술한 제1 방향을 따라 연장되어 돌출형 구조를 형성한다. 이 경우, 각각의 제1 연장부(182)의 상표면(1823)은 평면 각도에서 돌출형 구조를 형성하며, 예를 들어 돌출 블록형 또는 발톱형(claw shape) 등이 있다. 상기 돌출형 구조의 연장 방향은 바로 도 4b에 도시된 바와 같은 각각의 제1 방향이다. 즉, 필터부(181)의 반경 방향을 따르며 필터부(181) 중심축으로부터 먼 방향이다.
당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 도 4a 내지 도 4b의 실시예를 읽은 후, 필터 장치(18)를 제1 어댑터(12) 상에 안정적으로 설치하여 양호한 접지를 형성할 수만 있다면, 제1 연장부(182)는 다른 임의 구조를 채택할 수도 있음을 쉽게 이해할 수 있다.
도 5a 및 도 1을 함께 참조하면, 제2 연장부(183)는 필터부(181)의 제1 연장부(182)에 인접한 위치로부터 제2 방향으로 제1 어댑터(12)의 내측까지 연장되며, 필터부(181)를 지지하는 데 사용된다. 동시에, 제2 연장부(183)는 라이닝으로 사용되어 제1 어댑터(12)가 플라즈마에 의해 충격을 받지 않도록 보호할 수도 있다. 따라서 제1 어댑터(12)의 사용 수명이 연장시키고, 플라즈마가 제1 어댑터(12)에 충격을 가해 입자가 하부 전극 플랫폼(13) 상의 공작물을 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 상술한 제2 방향은 제1 방향에 수직이다. 예를 들어 도 5a에 도시된 바와 같이, 제2 연장부(183)는 필터부(181)의 축 방향을 따라 하향 연장된다. 또한 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 연장부(183)는 통형상 구조를 나타내며, 제1 어댑터(12)의 원주 방향을 따라 둘러싼다.
일부 실시예에 있어서, 필터부(181)의 상이한 위치의 그 축 방향 상의 두께가 일치한다. 도 6a 내지 도 6c는 도 3b에 도시된 구조를 범례로 사용하여 설명한다. 도 6a는 본 발명 일 실시예에 따른 필터 장치(18)의 세부 구조도이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 필터부(181)의 상이한 위치의 그 축 방향 두께가 모두 두께 W1a와 동일하다. 제1 연장부(182)는 필터부(181)의 축 방향 상에서의 두께(즉, 상표면(1823)과 제1 하표면(1821) 사이의 간격)가 두께 W2a와 동일하다. 여기에서 두께 W1a는 두께 W2a보다 크다. 그러나 이는 본 발명의 실시예를 제한하지 않는다. 일부 실시예에 있어서, 필터부(181)는 그 축 방향에서의 두께가 필터부(181)의 축 방향 상에서 제1 연장부(182)의 두께보다 작거나 같을 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 필터부(181)의 상이한 위치의 그 축 방향 상의 두께가 모두 두께 W1b와 동일하다. 제1 연장부(182)는 필터부(181)의 축 방향 상에서의 두께(즉, 상표면(1823)과 제1 하표면(1821) 사이의 간격)가 두께 W2b와 동일하다. 여기에서 두께 W1b는 두께 W2b와 동일하다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 필터부(181)의 상이한 위치의 그 축 방향 상의 두께가 모두 두께 W1c와 동일하다. 제1 연장부(182)는 필터부(181)의 축 방향 상에서의 두께(즉, 상표면(1823)과 제1 하표면(1821) 사이의 간격)가 두께 W2c와 동일하다. 여기에서 두께 W1c는 두께 W2c보다 작다.
본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 도 6a 내지 도 6c의 실시예를 읽은 후 다음 내용을 쉽게 이해할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 필터부(181)의 축 방향 상에서 필터부(181)와 제1 연장부(182)의 두께의 상대적 관계를 한정하지 않는다. 제1 연장부(182)가 제1 어댑터(12) 상에 거치되고 양호한 접지를 형성하여 차폐 기능을 구현할 수만 있다면 모두 본 발명의 범주에 속한다.
전술한 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 필터부(181)의 상이한 위치의 그 축 방향 상의 두께가 일치한다. 이러한 설계 하에서 필터부(181) 상의 통공의 깊이와 공경의 비율은 2 내지 20의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 필터부(181) 상의 통공의 깊이는 10mm이고 공경은 1mm이다. 즉, 통공의 깊이와 공경의 비율은 10이다. 바람직하게는, 필터부(181) 상의 통공의 깊이는 7mm이고 공경은 0.5mm이다. 즉, 통공의 깊이와 공경의 비율은 14이다. 바람직하게는, 필터부(181) 상의 통공의 깊이는 7mm이고 공경은 1mm이다. 즉, 통공의 깊이와 공경의 비율은 7이다. 상술한 공경 치수는 모두 플라즈마 시스보다 작다. 따라서 제1 챔버(CH1)의 플라즈마가 필터부(181)의 각 통공을 통과한 후, 플라즈마 중의 대량의 이온이 통과하기 어렵다. 따라서 본 발명의 실시예에 개시된 필터 장치(18)는 이온을 효과적으로 필터링 및 제거할 수 있다. 따라서 자유 라디칼, 원자 및 분자가 제2 챔버(CH2)에서 공작물에 대한 가공을 수행할 수 있어, 이온과 공작물이 반응하여 예기치 못한 공정 결과가 초래되는 것을 방지할 수 있다.
출원인은 필터 장치(18)의 각종 조건에 대한 시뮬레이션을 수행하여, 이온을 가장 효과적으로 필터링할 수 있는 장치 규격을 획득한다. 도 7a 내지 도 7f에 도시된 축 방향 위치는 하부 전극 플랫폼(13)으로부터 위를 향한 위치이고, 반경 방향 위치는 하부 전극 플랫폼(13)의 중심축 방향으로부터 밖을 향해 에지까지의 위치임에 유의한다. 도 7a는 필터 장치(18)가 있거나 없는 조건에서 플라즈마 시스템(1)의 전기장 분포에 대해 실시한 시뮬레이션을 도시한다. 여기에서 도 7a의 실선은 플라즈마 시스템(1)에 필터 장치(18)를 장착하지 않은 경우 전기장의 분포 상황을 나타낸다. 점선은 플라즈마 시스템(1)에 필터 장치(18)를 장착한 경우 전기장의 분포 상황을 나타낸다. 필터 장치(18)가 장착된 플라즈마 시스템(1)이 방위각 방향 전기장을 효과적으로 차폐할 수 있음을 도 7a로부터 명확하게 관찰할 수 있다. 구체적으로, 필터 장치(18)를 장착한 경우, 하부 전극 플랫폼(13)으로부터 하부 전극 플랫폼(13) 상방까지의 일정 거리 내에서 방위각 방향 전기장을 효과적으로 완벽하게 차폐할 수 있다.
도 7b는 필터 장치(18)가 있거나 없는 조건에서 플라즈마 시스템(1)의 이온 농도 분포에 대해 실시한 시뮬레이션을 도시한다. 여기에서 도 7b의 실선은 플라즈마 시스템(1)에 필터 장치(18)를 장착하지 않은 경우 하부 전극 플랫폼(13) 상방의 이온 농도 분포 상황을 나타내다. 점선은 플라즈마 시스템(1)에 필터 장치(18)를 장착한 경우 하부 전극 플랫폼(13) 상방의 이온 농도 분포 상황을 나타낸다. 필터 장치(18)가 장착되지 않은 경우와 비교하여, 필터 장치(18)가 장착된 플라즈마 시스템(1)은 이온을 효과적으로 필터링할 수 있음을 도 7b로부터 명확하게 관찰할 수 있다.
도 7c는 필터부(181)의 통공이 깊이는 같지만 공경이 다른 조건에서 이온 농도 분포에 대해 실시한 시뮬레이션을 도시한다. 구체적으로 도 7c에 도시된 시뮬레이션에서, 하부 전극 플랫폼(13) 상방의 특정한 고정 위치(예를 들어, 공작물이 소재한 위치)에서 측정을 수행한 것이다. 또한, 도 7c에 도시된 시뮬레이션에서는 필터부(181)의 통공 깊이를 10mm로 고정하고, 통공의 공경은 각각 0.5mm, 1mm 및 2mm로 설정하여 시뮬레이션을 수행하였다. 통공 직경이 작을수록 상기 고정 위치에서 이온 농도가 낮아짐을 도 7c에서 명확하게 관찰할 수 있다. 즉, 통공 공경이 작을수록 이온을 더 잘 필터링하여 이온과 공작물이 반응하는 것을 방지할 수 있다.
도 7d는 필터부(181)의 통공이 깊이는 같지만 공경이 다른 조건에서 자유 라디칼 농도 분포에 대해 실시한 시뮬레이션을 도시한다. 구체적으로 도 7d에 도시된 시뮬레이션에서, 하부 전극 플랫폼(13) 상방의 특정한 고정 위치(예를 들어, 공작물이 소재한 위치)에서 측정을 수행한 것이다. 또한, 도 7d에 도시된 시뮬레이션에서는 필터부의 통공 깊이를 10mm로 고정하고, 통공의 공경은 각각 0.5mm, 1mm 및 2mm로 설정하여 시뮬레이션을 수행하였다. 통공 공경이 작을수록 하부 전극 플랫폼(13)의 반경 방향에서 자유 라디칼 농도가 더 일정한 경향을 보임을 도 7d로부터 명확하게 관찰할 수 있다. 즉, 통공 공경이 작을수록 자유 라디칼 농도의 균일도가 우수하다.
도 7e는 필터부(181)의 통공이 공경은 같지만 깊이가 다른 조건에서 이온 농도 분포에 대해 실시한 시뮬레이션을 도시한다. 구체적으로 도 7e에 도시된 시뮬레이션에서, 하부 전극 플랫폼(13) 상방의 특정한 고정 위치(예를 들어, 공작물이 소재한 위치)에서 측정을 수행한 것이다. 또한, 도 7e에 도시된 시뮬레이션에서는 통공 공경을 0.5mm로 고정하고, 통공 깊이는 각각 1mm, 2mm, 7mm 및 10mm로 설정하여 시뮬레이션을 수행하였다. 통공 깊이가 깊을수록 상기 고정 위치에서 이온 농도가 낮아짐을 도 7e로부터 명확하게 관찰할 수 있다. 즉, 통공 깊이가 깊을수록 이온을 더 잘 필터링하여 이온과 공작물이 반응하는 것을 방지할 수 있다.
도 7f는 필터 장치(18)가 상이한 재질로 구현될 때 전기장 분포에 대해 실시한 시뮬레이션을 도시한다. 구체적으로 도 7f에 도시된 시뮬레이션에서, 각각 필터 장치(18)가 세라믹, 알루미늄으로 구현된 경우 및 필터 장치(18)가 장착되지 않은 경우에 대해 시뮬레이션이 실시하였다. 필터 장치(18)가 세라믹 재질로 구현된 경우, 필터 장치(18)가 장착되지 않은 경우와 유사하게, 방위각 방향 전기장을 차폐하는 효과가 비교적 현저하지 않음을 도 7f로부터 명확하게 관찰할 수 있다. 상대적으로, 필터 장치(18)가 알루미늄 재질로 구현된 경우, 하부 전극 플랫폼(13)으로부터 하부 전극 플랫폼(13)의 상방까지 일정 거리 내에서 방위각 방향 전기장을 효과적으로 완벽하게 차폐할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 필터부(181)의 두께는 중심보다 에지에서 더 두껍다. 도 8을 참조하면, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부(181)의 측면도이다. 에지에서 필터부(181)의 두께는 W1d이고, 중심에서 필터부(181)의 두께는 W1e이다. 여기에서 두께 W1d는 두께 W1e보다 크다. 바람직하게는, 필터부(181) 상의 통공의 공경은 0.5mm이고, 통공의 깊이는 에지의 15mm에서 중심의 6mm로 점진적으로 변경된다. 즉, 필터부(181) 상의 통공의 깊이와 공경의 비율은 12 내지 30의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 필터부(181) 상의 통공의 공경은 1mm이고, 통공의 깊이는 에지의 18mm에서 중심의 8.5mm로 점진적으로 변경된다. 즉, 필터부(181) 상의 통공의 깊이와 공경의 비율은 8.5 내지 18의 범위 내에 있다.
출원인은 필터 장치(18)의 각종 조건에 대한 시뮬레이션을 수행하여, 이온을 가장 효과적으로 필터링할 수 있는 장치 규격을 획득한다. 도 9a 내지 도 9c에 도시된 축 방향 위치는 하부 전극 플랫폼(13)으로부터 위를 향한 위치이고, 반경 방향 위치는 하부 전극 플랫폼(13)의 중심축 방향으로부터 밖을 향해 에지까지의 위치이다. 도 9a는 필터부(181)의 공경이 각각 0.5mm 및 1mm이고 두께가 점진적으로 변경되는 조건에서 전기장 분포에 대해 실시한 시뮬레이션이다. 구체적으로 도 9a에 도시된 시뮬레이션에서, 하부 전극 플랫폼(13) 상방의 특정한 고정 위치(예를 들어, 공작물이 소재한 위치)에서 측정을 수행한 것이다. 도 9a에서 명확하게 관찰할 수 있는 바와 같이, 두께가 점진적으로 변경되도록 개선된 설계를 통해 필터부(181)의 공경이 0.5mm 또는 1mm이면 방위각 방향 전기장을 모두 효과적으로 완벽하게 차폐할 수 있다.
도 9b는 필터부(181)의 통공 공경이 각각 0.5mm 및 1mm이고 두께가 고정되거나 두께가 점진적으로 변경되는 조건에서 이온 농도 분포에 대해 실시한 시뮬레이션이다. 구체적으로 도 9b에 도시된 시뮬레이션에서, 하부 전극 플랫폼(13) 상방의 특정한 고정 위치(예를 들어, 공작물이 소재한 위치)에서 측정을 수행한 것이다. 도 9b에서 명확하게 관찰할 수 있는 바와 같이, 필터부(181)의 공경이 0.5mm인 경우, 두께가 점진적으로 변경되도록 개선된 설계를 통해, 이온을 보다 효과적으로 필터링하여 이온과 공작물의 반응을 방지할 수 있다. 마찬가지로, 필터부(181)의 공경이 1mm인 경우, 두께가 점진적으로 변경되도록 개선된 설계를 통해, 이온을 보다 효과적으로 필터링하여 이온과 공작물의 반응을 방지할 수 있다.
도 9c는 필터부(181)의 통공 공경이 각각 0.5mm 및 1mm이고 두께가 고정되거나 두께가 점진적으로 변경되는 조건에서 자유 라디칼 농도 분포에 대해 실시한 시뮬레이션이다. 구체적으로 도 9c에 도시된 시뮬레이션에서, 하부 전극 플랫폼(13) 상방의 특정한 고정 위치(예를 들어, 공작물이 소재한 위치)에서 측정을 수행한 것이다. 도 9c에서 명확하게 관찰할 수 있듯이, 필터부(181)의 공경이 0.5mm인 경우, 두께가 점진적으로 변경되도록 개선된 설계를 통해, 하부 전극 플랫폼(13)의 반경 방향 상에서 자유 라디칼의 농도 균일성을 보다 효과적으로 개선할 수 있다. 마찬가지로, 필터부(181)의 공경이 1mm인 경우, 두께가 점진적으로 변경되도록 개선된 설계를 통해, 하부 전극 플랫폼(13)의 반경 방향 상에서 자유 라디칼의 농도 균일성을 보다 효과적으로 개선할 수 있다.
도 7a 내지 도 7f 및 도 9a 내지 도 9c의 실시예에 따르면 다음의 결과를 명확하게 관찰할 수 있다. 즉, 본 발명에 개시된 필터 장치(18)는 RF 전기장에 대한 차폐 효과가 우수하여, 진공 챔버를 플라즈마 생성 영역과 플라즈마 확산 영역으로 구분시킨다. 또한 알루미늄 재질로 제작된 필터 장치(18)는 방위각 방향 전기장을 거의 완벽하게 차폐하여 필터 장치(18) 하방(즉, 제2 챔버(CH2)) 내에의 글로우(glow) 현상을 방지할 수 있다. 또한 필터부(181) 상의 통공 깊이와 통공 공경의 비율을 변경하고 필터부(181)의 두께를 에지에서 비교적 두껍다가 중심으로 갈수록 점진적으로 비교적 얇아지도록 개선한 설계를 통해, 하부 전극 플랫폼(13) 상방에서의 이온 농도를 감소시킬 수 있다. 또한 하부 전극 플랫폼(13)의 반경 방향 상에서 자유 라디칼의 균일성을 개선할 수 있다.
종래의 플라즈마 시스템과 비교하여, 본 발명의 실시예에 개시된 플라즈마 시스템(1)은 하부 RF 소스 및 매칭 회로를 구비하지 않음에 유의한다. 본 발명에 개시된 필터 장치(18)는 하부 전극 플랫폼(13) 상방에서의 이온 농도를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 하부 RF 소스 및 매칭 회로를 구비하지 않은 경우, 자유 라디칼은 확산 방식에 의해 하부 전극 플랫폼(13) 상 공작물에 도달할 수 있다. 이러한 방식으로, 종래의 플라즈마 시스템과 비교하여, 플라즈마 시스템(1)은 전력 소모를 보다 효과적으로 감소시킬 수 있다.
플라즈마 시스템(1)의 유전체 윈도우(11)는 반구형이지만, 이는 본 발명의 실시예를 제한하지 않는다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템(2)의 측면도이다. 플라즈마 시스템(2)은 플라즈마를 통해 공작물에 대한 가공을 수행한다. 예를 들어, 플라즈마 시스템(2)은 공작물의 트렌치 또는 공동 내 산화물의 불순물에 대해 산화 반응을 일으켜 이를 제거하는 데 사용되는 사전 세척 장치일 수 있다. 플라즈마 시스템(2)은 유전체 윈도우(21), 제1 어댑터(22), 하부 전극 플랫폼(23), RF 소스(24), 매칭 회로(25), 유도 코일(26), 금속통(27), 필터 장치(28) 및 탑 커버(29)를 포함한다. 플라즈마 시스템(2)은 플라즈마 시스템(1)과 대체적으로 유사하며, 차이점은 플라즈마 시스템(2)의 유전체 윈도우(21) 및 탑 커버(29)일 뿐이다. 구체적으로, 유전체 윈도우(11)가 반구형인 것과 달리, 유전체 윈도우(21)는 통형상 구조이며 제1 어댑터(22) 상에 설치된다. 본 실시예에 있어서, 유전체 윈도우(21)는 절연 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유전체 윈도우(21)는 석영 또는 세라믹 등 재료로 구성될 수 있다. 탑 커버(29)는 유전체 윈도우(21) 상방에 설치된다. 본 실시예에 있어서, 탑 커버(29)는 도전성 재료를 포함한다. 예를 들어, 탑 커버(29)는 알루미늄으로 구성될 수 있다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 도 1 내지 도 9c의 실시예를 읽은 후, 플라즈마 시스템(2) 중 다른 구성요소의 기능과 목적을 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 여기에서 공간 절약을 위해 상세한 설명을 생략한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템(3)의 측면도이다. 플라즈마 시스템(3)은 플라즈마를 통해 공작물에 대한 가공을 수행한다. 예를 들어, 플라즈마 시스템(3)은 공작물 상의 트렌치 또는 공동 내 산화물의 불순물에 대해 환원 반응을 일으켜 이를 제거하는 데 사용되는 사전 세척 장치일 수 있다. 플라즈마 시스템(3)은 유전체 윈도우(31), 제1 어댑터(32), 하부 전극 플랫폼(33), RF 소스(34), 매칭 회로(35), 유도 코일(36), 금속통(37), 필터 장치(38), 탑 커버(39), 제2 어댑터(40) 및 차폐 부재(41)를 포함한다. 플라즈마 시스템(3)은 플라즈마 시스템(2)과 대체적으로 유사하며, 차이점은 플라즈마 시스템(3)이 제2 어댑터(40) 및 차폐 부재(41)를 추가로 포함한다는 것일 뿐이다. 제2 어댑터(40) 및 차폐 부재(41)의 구조 형상 및 기능은 아래에서 상세히 설명한다.
도 12를 참조하면, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 어댑터(40) 및 차폐 부재(41)의 측면도이다. 제2 어댑터(40)는 링형 바닥부(401) 및 링형 꼭대기부(402)을 구비한다. 여기에서 링형 바닥부(401)는 평면도 각도에서 링형 구조를 나타낸다. 상기 링형 바닥부(401)는 유전체 윈도우(31) 상에 설치되며, 링형 꼭대기부(402)의 내주벽에 대해 돌출된다. 링형 꼭대기부(402)의 상표면은 탑 커버(39)의 하표면과 접합된다. 즉, 탑 커버(39)는 제2 어댑터(40) 상에 설치된다.
차폐 부재(41)는 링형 본체(412) 및 링형 연장부(411)를 포함한다. 여기에서 링형 본체(412)는 유전체 윈도우(31)의 원주 방향을 따라 유전체 윈도우(31)의 내측을 둘러싼다. 링형 연장부(411)는 평면도 각도에서 링형 구조를 나타낸다. 상기 링형 연장부(411)는 링형 본체(412)로부터 연장되며 링형 바닥부(401) 상에 거치된다. 구체적으로, 링형 연장부(411)는 링형 본체(412)의 외주벽으로부터 그 반경 방향을 따라 연장된다. 또한 연장된 부분은 링형 바닥부(401)에서 링형 꼭대기부(402)의 내주벽으로부터 돌출된 부분 상에 중첩되어 차폐 부재(41)가 고정된다. 링형 본체(412)가 유전체 윈도우(31)의 원주 방향을 따라 유전체 윈도우(31)의 내측을 둘러싸도록 한다. 이를 통해 나타나는 통형상 구조는 양호한 접지를 형성하고 패러데이(Faraday) 차폐통을 형성할 수 있다. 따라서 유전체 윈도우(31)의 정기적인 유지 보수 및 교체를 줄일 수 있다. 또한 차폐 부재(41)의 내표면은 샌드블라스팅(sandblasting), 용사(thermal spray) 등 표면 조화 처리를 수행할 수 있으며, 라이닝과 유사한 기능을 구비하여 입자의 낙하를 감소시킬 수 있다. 또한, 차폐 부재(41)에 의해 형성되는 통형상 구조의 통면 상에는 복수의 갭이 개설된다. 갭 길이는 상기 통형상 구조 높이의 70%보다 크고, 갭 너비는 0.5mm보다 크다. 따라서 제1 챔버(CH1) 내의 플라즈마가 통형상 구조 상에서 와전류 손실을 일으키는 것을 방지한다.
본 발명의 실시예를 간략히 요약하자면, 본 발명의 실시예에 개시된 필터 장치는 RF 전기장에 대한 차폐 효과가 우수하여 진공 챔버를 플라즈마 생성 영역과 플라즈마 확산 영역으로 구분시킬 수 있다. 또한 알루미늄 재질로 제작된 필터 장치는 방위각 방향 전기장을 거의 완벽하게 차폐할 수 있어 필터 장치 하방의 글로우 현상을 방지할 수 있다. 또한 필터부 상의 통공 깊이와 통공 공경의 비율을 변경하고 필터부의 두께를 에지에서 비교적 두껍다가 중심으로 갈수록 점진적으로 비교적 얇아지도록 개선한 설계를 통해, 하부 전극 플랫폼 상방에서의 이온 농도를 감소시킬 수 있다. 또한 하부 전극 플랫폼의 반경 방향 상에서 자유 라디칼의 균일성을 개선할 수 있다.

Claims (22)

  1. 플라즈마 시스템에 있어서,
    유전체 윈도우 - 상기 유전체 윈도우가 둘러싸는 영역은 제1 챔버로 설치되고, 상기 제1 챔버는 플라즈마를 수용하는 데 사용됨 - ;
    상기 유전체 윈도우의 하방에 설치되는 제1 어댑터 - 상기 제1 어댑터가 둘러싸는 영역은 제2 챔버로 설치됨 - ;
    상기 제2 챔버에 배치되며, 공작물을 운반하는 데 사용되는 하부 전극 플랫폼; 및
    필터부, 제1 연장부 및 제2 연장부를 포함하는 필터 장치 - 상기 필터부는 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버의 교차지점에 위치하고, 상기 필터부는 복수개 통공을 구비하며, 상기 제1 챔버 내의 상기 플라즈마가 각각의 상기 통공을 거쳐 상기 제2 챔버로 유입되는 과정에서, 상기 플라즈마 중의 이온을 필터링 및 제거하는 데 사용되고, 상기 제1 연장부는 상기 필터부로부터 제1 방향으로 연장되며, 상기 제1 어댑터 상에 거치되고, 상기 제2 연장부는 상기 필터부의 상기 제1 연장부에 인접한 위치로부터 제2 방향으로 상기 제1 어댑터의 내측까지 연장되며, 상기 필터부를 지지하는 데 사용되고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직임 - 를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연장부는 상기 필터부의 에지로부터 상기 제1 방향으로 연장되며 링형 구조를 나타내는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연장부는 복수개 포함되며, 상기 필터부의 원주 방향을 따라 이격 설치되고, 각각의 상기 제1 연장부는 상기 필터부의 에지로부터 상기 제1 방향으로 연장되어 돌출형 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 연장부는 제1 하표면과 제2 하표면을 포함하고, 여기에서 제1 하표면은 상기 제1 어댑터 상에 설치되고, 상기 제2 하표면의 상기 필터부의 축 방향 상에서의 위치가 상기 제1 하표면의 상기 필터부의 축 방향 상에서의 위치보다 높은 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 하표면은 상기 제1 어댑터와 제2 기체 통로를 형성하고, 상기 제1 어댑터에는 제1 기체 통로가 형성되고, 상기 제1 기체 통로의 배기단은 상기 제2 기체 통로와 연통되며, 상기 제1 기체 통로 및 상기 제2 기체 통로를 거쳐 반응 기체를 상기 제1 챔버로 유입시키는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터부의 축 방향 상에서, 상기 필터부의 두께는 상기 제1 연장부의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터부의 축 방향 상에서, 상기 필터부의 두께는 상기 제1 연장부의 두께보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 연장부의 상표면과 상기 필터부의 상표면은 동일 평면인 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 연장부는 통형상 구조를 나타내며, 상기 제1 어댑터의 원주 방향을 따라 둘러싸는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향은 상기 필터부의 반경 방향을 따르며 상기 필터부의 중심축 방향에서 멀어지는 방향이고, 상기 제2 방향은 상기 필터부의 축 방향을 따라 아래를 향하는 방향인 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 필터부의 상이한 위치의 그 축 방향 상의 상이한 위치의 두께가 일치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수개 통공의 깊이와 공경의 비율이 2 내지 20의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수개 통공의 깊이와 공경의 비율이 7 또는 10 또는 14인 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 필터부의 에지 부분의 두께는 상기 필터부의 중심 부분의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수개 통공의 깊이와 공경의 비율이 12 내지 30의 범위 또는 8.5 내지 18의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 복수개 통공의 배열 밀도는 0.7개/cm2 내지 3개/cm2의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는 반구형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는 통형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    링형 바닥부와 링형 꼭대기부를 구비한 제2 어댑터 - 상기 링형 바닥부는 상기 유전체 윈도우 상에 설치됨 - ;
    상기 유전체 윈도우의 상방에 설치되며, 도전성 재료를 포함하는 탑 커버; 및
    상기 유전체 윈도우의 원주 방향을 따라 상기 유전체 윈도우의 내측을 둘러싸는 링형 본체와, 상기 링형 본체로부터 연장되고, 상기 링형 바닥부 상에 거치되는 링형 연장부를 구비하는 차폐 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 필터 장치는 도전성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 필터 장치는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템.
  22. 플라즈마 시스템에 적용하는 필터 장치에 있어서,
    상기 플라즈마 시스템은 유전체 윈도우 및 상기 유전체 윈도우 하방에 설치되는 어댑터를 포함하고, 상기 유전체 윈도우가 둘러싸는 영역은 제1 챔버로 설치되고, 상기 제1 챔버는 플라즈마를 수용하는 데 사용되고, 상기 어댑터가 둘러싸는 영역은 제2 챔버로 설치되고, 상기 플라즈마 시스템은 상기 제2 챔버에 배치된 하부 전극 플랫폼을 더 포함하고, 상기 하부 전극 플랫폼은 공작물을 운반하는 데 사용되고, 상기 필터 장치는 필터부, 제1 연장부 및 제2 연장부를 포함하고, 상기 필터부는 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버의 교차지점에 위치하고, 상기 필터부는 복수개의 통공을 구비하며, 상기 제1 챔버 내의 상기 플라즈마가 각각의 상기 통공을 거쳐 상기 제2 챔버로 유입되는 과정에서, 상기 플라즈마 중의 이온을 필터링 및 제거하는 데 사용되고, 상기 제1 연장부는 상기 필터부로부터 제1 방향으로 연장되며, 제1 어댑터 상에 거치되고, 상기 제2 연장부는 상기 필터부의 상기 제1 연장부에 인접한 위치로부터 제2 방향으로 상기 제1 어댑터의 내측까지 연장되며, 상기 필터부를 지지하는 데 사용되고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직인 것을 특징으로 하는 플라즈마 시스템에 적용하는 필터 장치.
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