WO2017176023A1 - 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치 - Google Patents

전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치 Download PDF

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WO2017176023A1
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substrate
charge amount
charge
ion source
plasma processing
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황윤석
허윤성
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(주)화인솔루션
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    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus capable of adjusting the amount of charge such as plasma ions reaching a substrate according to the physical properties of the substrate.
  • Plasma devices are used in a variety of ways for such substrate processing.
  • the material directed to the substrate is usually charged. However, if the charged particles continue to move to the substrate, particles having the same charge accumulate on the substrate, and as a result, the material arriving later may be in a state of no longer reaching the substrate by the repulsive force.
  • patent 1441191 proposes an "ion neutralization system using a plasma flood gun.”
  • a plasma flood gun for neutralizing positrons accumulated on a semiconductor wafer is provided.
  • the plasma flood gun generates electrons to neutralize the ion beam in the region adjacent the semiconductor wafer.
  • Patent 1126324 proposes an "ion implantation device having a beam space charge neutralizing device.”
  • a plasma shower for generating and emitting hot electrons for plasma is provided.
  • the prior art focuses only on neutralizing the charge of the ion beam directed to the substrate.
  • the physical properties of the substrates are different, and as a result, process conditions for cleaning, implantation, deposition, and the like are inevitably different for each substrate. That is, some substrates may be cleaned, injected, and deposited well if the surface is not charged, and some substrates may be cleaned, injected, and deposited well when a certain amount of positive charges are accumulated and overall weak positive charges are formed.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art
  • the charge condition for substrate processing can be optimized
  • an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of adjusting the amount of charge, which can be used for testing, education, and the like, as the optimum condition of the amount of charge for substrate processing can be confirmed.
  • the plasma processing apparatus of the present invention for solving the above technical problem is configured to include a process chamber, a substrate carrier, an ion source, a charge measuring device, a control unit and the like.
  • the process chamber forms an enclosed space therein.
  • the substrate carrier is provided in the process chamber to support the substrate.
  • the ion source generates plasma ions from the process gas in the process chamber and supplies them to the substrate.
  • the charge gauge measures the charge in an area of the substrate.
  • the controller may control a power source applied to the ion source such that the amount of measurement charge received from the charge amount meter converges to the optimum amount of charge of the substrate.
  • Plasma processing apparatus capable of controlling the charge amount according to the present invention may include a neutralizer.
  • the neutralizer may supply electrons or the like into the process chamber.
  • the neutralizer can control the amount of charge in the substrate region.
  • the controller may control at least one of the power source applied to the ion source and the neutralizer so that the measured charge amount of the charge amount meter converges to the optimum charge amount of the substrate.
  • Plasma processing apparatus capable of controlling the charge amount according to the present invention may include a sputter cathode.
  • the sputter cathode can supply the deposition material to the substrate in the process chamber.
  • the controller may control at least one of a power source applied to the ion source, the neutralizer, and the sputter cathode so that the measured charge amount converges to the optimum charge amount.
  • the substrate may be an insulator.
  • the controller may use the optimal amount of charge calculated and stored according to the surface energy of the substrate.
  • the ion source may be an endhole ion source.
  • the endhole ion source may be composed of a magnetic field part, an electrode, and the like.
  • the magnetic field may form an open slit for the acceleration loop by disposing a plurality of magnetic poles in front of the substrate toward the substrate.
  • the magnetic field may not include a gas inlet for injecting process gas by closing the side and the rear.
  • the electrode may be disposed at the bottom of the open slit inside the magnetic field.
  • the endhole ion source can generate plasma ions from the process gas in the process chamber without receiving the process gas from the sides and back, and move the plasma ions to the substrate by a potential difference between the electrode and the substrate.
  • the plasma processing apparatus of the present invention having such a configuration, it is possible to form a charge amount condition corresponding to the physical properties of the substrate, for example, the surface energy of the substrate, in the substrate region, thereby optimizing the substrate processing using the plasma.
  • charge amount conditions for substrate processing can be controlled through selective control of an ion source, a neutralizer, and a sputter cathode. It can be easily optimized.
  • the optimum condition of the amount of charge for substrate processing can be confirmed, and it can also be used for use in testing, education, and the like.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a plasma processing apparatus capable of adjusting the charge amount according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the plasma processing apparatus capable of adjusting the charge amount according to the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the plasma processing apparatus capable of adjusting the charge amount according to the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method of controlling the amount of charge in the first embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
  • Fig. 5 is a flowchart showing a method of controlling the amount of charge in the second embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method of controlling the amount of charge in the third embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a plasma processing apparatus capable of adjusting the charge amount according to the present invention.
  • the plasma processing apparatus of the first embodiment includes a process chamber 10, a substrate carrier 20, an ion source 30, an electric charge meter 40, a power supply unit 50, a control unit 60, and the like. It can be configured to include.
  • the process chamber 10 forms a sealed space therein.
  • a non-reactive gas or a reactive gas is injected into the process chamber.
  • Unreacted gases include argon (Ar), neon (Ne), helium (He), xenon (Xe), and the reaction gases include nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), methane (CH 4 ), and carbon fluoride (CF 4 ) and the like.
  • a vacuum pump may be coupled to one side of the process chamber 10, which maintains the internal space at a predetermined process pressure.
  • the substrate carrier 20 may be provided in the process chamber 10.
  • the substrate carrier 20 may support the substrate S.
  • the substrate carrier 20 may be configured to be fixed or movable in the process chamber 10.
  • the ion source 30 may generate plasma ions from the process gas in the process chamber 10 and supply the plasma ions to the substrate S.
  • the ion source 30 may use an endhole ion source.
  • the endhole ion source may be composed of a magnetic field part, an electrode, and the like.
  • the magnetic field may be composed of a magnet, a magnetic pole, a magnetic core, or the like, and may form a circular or elliptical acceleration loop space therein.
  • the acceleration loop space defined by the magnetic field can be opened in the magnetic pole direction and closed in the magnetic core direction.
  • the magnet may be placed between the magnetic pole and the magnetic core.
  • the magnet may be composed of a permanent magnet or an electromagnet, for example, may be configured such that the upper end is the N pole, the lower end is the S pole.
  • both magnetic poles can be configured by magnetically connecting at the lower end of the magnet, the magnet can be provided only at the lower portion of the central magnetic pole.
  • Magnetic poles may be spaced apart at predetermined intervals in the direction of the substrate (S).
  • the magnetic poles may be alternately arranged with the north pole and the south pole with an acceleration loop interposed therebetween.
  • the central magnetic pole may be configured as the N pole, and both magnetic poles may be configured as the S pole.
  • the central magnetic pole may be coupled to the north pole of the magnet, and both magnetic poles may be magnetically coupled to the south pole of the magnet through the magnetic core.
  • the magnetic core magnetically couples the lower end of the magnet and both magnetic poles, and may induce a magnetic force line of the S pole, which is the lower end of the magnet.
  • the magnetic core is connected to both magnetic poles to make both magnetic poles the S pole, and the influence of the magnetic force line of the S pole, which is the lower end of the magnet, on the magnetic force line of the N pole, which is the top, can be minimized.
  • the electrode may be electrically spaced apart from the magnetic field in the space between the magnetic poles, that is, the acceleration loop space, in the magnetic field.
  • an electric field formed between the electrode and the substrate carrier 20 may move internal electrons or plasma electrons toward the electrode in the acceleration loop space. have.
  • the internal electrons or the plasma electrons are forced by the magnetic field generated between the magnetic poles and the electric field generated between the electrode and the magnetic poles to move rapidly along the acceleration loop.
  • the electrons moving at high speed along the acceleration loop ionize the process gas in the acceleration loop, and among the ionized plasma ions, the cations move toward the substrate carrier 20 by the potential difference between the electrode and the substrate carrier 20 to the substrate S. Cleaning, etching, surface modification, and the like.
  • the endhole ion source can be closed without including a gas inlet for injecting process gas into the side and back of the magnetic field.
  • the endhole ion source may generate plasma ions from the process gas in the process chamber 10 without receiving the process gas from the side and the rear.
  • the charge gauge 40 may measure the charge amount in the process chamber 10, particularly in the region of the substrate S.
  • FIG. The charge meter 40 may use a Faraday Cup.
  • a Faraday cup can be comprised in the cup shape which has an opening upper and closed the side and the back. When ions or electrons are injected and accumulated in a Faraday cup, a current is generated, and the amount of charge in the ion beam or the electron beam can be measured through the current value.
  • Faraday cups can be implemented in a variety of forms.
  • a Faraday cup can be comprised by a cup part, a drive part, etc.
  • the driver may move the cup part toward the substrate S.
  • the cup part can collect the ion or electron which is irradiated to the board
  • a Faraday cup can also be comprised by a cup part, a beam deflector, etc.
  • the cup part may have a penetrating part through which an ion beam passes.
  • the through part may be separated from the internal space through the partition wall, and may have an inlet through which the bent ion beam is incident.
  • the beam deflector is provided on the upper side of the cup part, and when the amount of charge measurement is required, the ion beam can be guided in the inlet direction of the cup part.
  • the power supply unit 50 may supply power to the ion source 30 and the charge amount meter 40.
  • the power supply unit 50 may apply a positive DC high voltage to the electrode of the ion source 30.
  • the power supply unit 50 may selectively apply the positive voltage and the negative voltage to the charge amount meter 40 according to the collecting ions. That is, the power supply unit 50 may apply a positive DC voltage when the charge amount measuring device 40 collects electrons or negative ions, and a negative DC voltage when the charge amount measuring device 40 collects positive ions.
  • a negative DC voltage may be applied to the charge amount meter 40.
  • the controller 60 may control the voltage applied to the ion source 30, for example, an electrode of the ion source 30, such that the measured charge amount received from the charge amount meter 40 converges to the optimum charge amount of the substrate S. have.
  • the optimal charge amount of the substrate S may be determined according to the physical properties of the substrate S, for example, surface energy.
  • the optimum charge amount of the substrate S can be derived through experiments, and such an optimum charge amount can be databased by matching the type of the substrate S.
  • the optimum charge amount of the substrate S may vary depending on the process environment. In this case, the optimum charge amount of the substrate S may be found and utilized before the process is performed.
  • the optimal charge amount of the substrate S may be more important in the insulator than in the conductor.
  • the substrate S is an insulator, beam ions accumulate on the surface of the substrate S and cause polarity on the surface of the substrate S.
  • the substrate S is a conductor, charges reaching the substrate S are discharged. This is because it may not cause polarity on the surface of the substrate (S).
  • the conductor substrate In the case of the conductor substrate, it may not be necessary to consider the optimum amount of charge of the substrate (S). However, even when the substrate S is a conductor, polarity may appear on the surface of the conductor substrate S due to aggregation of beam ions moving to the substrate S. In such a case, even the conductor substrate can be controlled so that the measured charge amount is close to the optimum charge amount.
  • the controller 60 may apply a negative DC voltage to the charge amount meter 40.
  • the controller 60 may receive the measured charge amount from the charge amount measurer 40.
  • the controller 60 may adjust the positive DC voltage applied to the electrode of the ion source 30 while receiving the measured charge amount from the charge amount meter 40.
  • the controller 60 may check the applied voltage of the ion source 30 at the same time point by comparing the received measured charge amount with the stored optimal charge amount.
  • the controller 60 sets the applied voltage of the identified ion source 30 to process conditions, and allows the substrate S to perform processes such as cleaning, etching, and surface modification.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the plasma processing apparatus capable of adjusting the charge amount according to the present invention.
  • the plasma processing apparatus of the second embodiment may further include a neutralizer 70 in the first embodiment.
  • the neutralizer 70 may supply electrons in the process chamber 10, particularly between the ion source 30 and the substrate.
  • the neutralizer 70 may reduce the positive charge amount of the plasma ions emitted from the ion source 30 and moved to the substrate S.
  • the neutralizer 70 may be configured by connecting the filament to a power source. Tungsten, nickel, etc. can be used for a filament. Aluminum oxide (alumina), silicon oxide, potassium oxide, etc. may be added to the filament, thereby preventing the filament from deforming at high temperatures. When power is applied to the filament and heated, hot electrons may be emitted. The hot electrons bounce off the neutralizer 70 and combine with the cations released from the ion source 30, whereby the cations can be converted to neutral or relaxed cations and migrate to the substrate S.
  • the controller 60 may control at least one of the power source applied to the ion source 30 and the neutralizer 70 so that the measured charge amount received from the charge amount measurer 40 converges to the optimum charge amount of the substrate S.
  • the controller 60 may adjust the voltage applied to the ion source 30 or the voltage applied to the neutralizer 70 while receiving the measurement charge amount from the charge amount measuring device 40.
  • the controller 60 may adjust both the applied voltage of the ion source 30 and the applied voltage of the neutralizer 70, but it may be easier to adjust only the applied power of the neutralizer 70.
  • the controller 60 may compare the received measured charge amount with the stored optimal charge amount, and check the applied voltage of the ion source 30 and the applied voltage of the neutralizer 70 at the same time point.
  • the controller 60 may set the checked voltage of the ion source 30 and the voltage of the neutralizer 70 as process conditions.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the plasma processing apparatus capable of adjusting the charge amount according to the present invention.
  • the plasma processing apparatus of the third embodiment may further include a sputter cathode 80 in the second embodiment.
  • the sputter 80 may be provided in the process chamber 10 to supply the deposition material to the substrate S.
  • the sputtering process injects argon (Ar) gas into the process chamber 10, arranges a flat or cylindrical target made of a material material on the cathode side of the sputter 80, and the substrate carrier 20 on the anode side. ) Can be grounded.
  • argon Ar
  • argon + ionized argon particles
  • the target material may protrude and move toward the substrate carrier 20 to be stacked on the substrate S, and as a result, a thin film may be formed on the substrate S.
  • the target material moving to the substrate S may not charge when viewed as individual particles, the target material may be negatively charged as a whole.
  • the target material may move from the sputter 80 to the substrate S by diffusion or potential difference.
  • the controller 60 controls at least one of the applied voltages of the ion source 30, the neutralizer 70, and the sputter 80 cathode so that the measured charge amount received from the charge amount measurer 40 converges to the optimum charge amount of the substrate S. can do.
  • the controller 60 may adjust the voltage applied to the electrode of the ion source 30, the neutralizer 70, and the cathode of the sputter 80 while receiving the measured charge amount from the charge amount measuring device 40.
  • the controller 60 may adjust all the voltages applied to the ion source 30, the neutralizer 70, and the sputter 80 cathode, but it may be easier to adjust only the voltage applied to the neutralizer 70.
  • the controller 60 may check the voltage applied to the ion source 30, the neutralizer 70, and the sputter 80 cathode at a point of time by comparing the received measured charge amount with the stored optimal charge amount.
  • the controller 60 may set the checked voltage of the ion source 30, the voltage of the neutralizer 70, and the voltage of the sputter 80 cathode as process conditions.
  • the plasma processing apparatus may be configured to include a sputter cathode in the first embodiment, that is, an ion source and a sputter cathode.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method of controlling the amount of charge in the first embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
  • the controller 60 may database an optimal charge amount unique to each substrate S, that is, an optimum charge amount corresponding to physical properties such as surface energy of the substrate S, and store it in a memory. When the controller 60 receives the type of the substrate S from the outside, the controller 60 may extract an optimal amount of charge corresponding to the substrate S from the memory.
  • the controller 60 may apply a negative DC voltage to the charge amount meter 40.
  • the charge amount meter 40 may easily collect plasma ions having positive polarity emitted from the ion source 30.
  • the controller 60 may receive a charge amount measured by the charge amount measurer 40 (S12).
  • the controller 60 may monitor the measured charge amount of the charge amount meter 40 while adjusting the positive DC voltage applied to the electrode of the ion source 30.
  • the controller 60 may stop adjusting the voltage applied to the ion source 30 when the measured charge amount matches the optimum charge amount (S13).
  • the controller 60 may set the applied voltage of the ion source 30 at the time when the voltage regulation is stopped as process conditions.
  • controller 60 may perform a process such as cleaning, etching, or surface modification of the substrate S. (S15)
  • Fig. 5 is a flowchart showing a method of controlling the amount of charge in the second embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
  • the controller 60 controls the applied voltage of the ion source 30 so that the measured charge amount received from the charge amount meter 40 converges to the optimum charge amount of the substrate S. Adjust, adjust the applied voltage of the neutralizer 70, or adjust the applied voltage of both the ion source 30 and the neutralizer 70. However, for ease of control, only the applied voltage of the neutralizer 70 may be adjusted.
  • the controller 60 may store and search for the optimal charge amount in the same manner as in operation S11 of FIG. 4 (S21).
  • Receiving the measured charge amount from the charge amount measuring device 40 may be the same as step S12 of FIG. 4 (S22).
  • the controller 60 may monitor the measured charge amount of the charge gauge 40 while adjusting the positive DC voltage applied to the electrode of the ion source 30 and the voltage applied to the neutralizer 70.
  • the controller 60 may stop adjusting the applied voltage of the ion source 30 and / or the neutralizer 70 at a time when the measured charge amount matches the optimum charge amount (S23).
  • the controller 60 may set the applied voltages of the ion source 30 and the neutralizer 70 at the time when the voltage adjustment is stopped as process conditions (S24).
  • controller 60 may perform a process such as cleaning, etching, or surface modification of the substrate S. (S25)
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method of controlling the amount of charge in the third embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
  • control unit 60 controls the ion source 30 and the neutralizer so that the measured charge amount received from the charge amount meter 40 converges to the optimum charge amount of the substrate S.
  • FIG. 70 at least one of the applied voltage of the sputter 80 cathode can be adjusted.
  • the control unit 60 may store and search for the optimal charge amount in the same manner as in steps S11 and S21 of FIGS. 4 and 5 (S31).
  • the control unit 60 may receive the measurement charge amount from the charge amount meter 40 may be the same as the steps S12 and S22 of FIGS. 4 and 5 (S32).
  • the controller 60 may monitor the measured charge amount of the charge gauge 40 while adjusting the voltage applied to the ion source 30, the neutralizer 70, and the sputter 80 cathode.
  • the controller 60 may stop adjusting the voltage applied to the ion source 30, the neutralizer 70, and the sputter 80 cathode when the measured charge amount matches the optimum charge amount (S33). In the case of monitoring whether the measured charge amount matches the optimum charge amount while adjusting only the applied voltage of, only adjusting the applied voltage of the neutralizer 70 may be stopped.
  • the controller 60 may set the applied voltages of the ion source 30, the neutralizer 70, and the cathode of the sputter 80 at the time when the voltage adjustment is stopped (step S34).
  • the controller 60 may perform a process such as deposition on the substrate S. (S35)
  • the plasma processing apparatus of the present invention can be utilized not only in the semiconductor industry, but also in tests, education, and the like, which confirm optimum conditions of the amount of charge for substrate processing.

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Abstract

본 발명은 기판에 도달하는 플라즈마 이온 등의 전하량을 기판의 물성에 맞게 조절할 수 있는 플라즈마 공정 장치에 관한 것으로, 플라즈마 공정 장치는 전하량 측정기 및 제어부를 구비하고 있다. 전하량 측정기는 기판의 영역에서 전하량을 측정하고, 제어부는 전하량 측정기로부터 수신하는 측정 전하량이 기판의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스에 인가되는 전원을 제어한다.

Description

전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치
본 발명은 플라즈마 공정 장치에 관한 것으로, 상세하게는 기판에 도달하는 플라즈마 이온 등의 전하량을 기판의 물성에 맞게 조절할 수 있는 플라즈마 공정 장치에 관한 것이다.
반도체 공정에서 기판에 불순물을 주입하거나 박막을 증착하거나 또는 표면을 식각하는 등의 다양한 처리를 수행한다. 이러한 기판 처리에는 플라즈마 장치가 다양한 방식으로 이용되고 있다.
플라즈마 장치에서 기판을 처리하는 과정을 보면, 기판으로 향하는 물질은 보통 전하를 띄고 있다. 그런데, 전하를 띈 입자들이 기판으로 계속 이동하면, 기판에는 동일한 전하를 띄는 입자들이 축적되고, 그 결과 후에 도달하는 물질은 반발력에 의해 기판에 더 이상 도달하지 못하는 상태가 될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 등록특허 1441191호는 "플라즈마 플러드 건을 이용한 이온 중화 시스템"을 제시하고 있다. 내용을 보면, 반도체 웨이퍼 상에 축적되는 양전자를 중화시키는 플라즈마 플러드 건을 구비하고 있다. 플라즈마 플러드 건은 전자를 발생시켜 반도체 웨이퍼에 인접한 영역에서 이온 빔을 중화시키고 있다. 등록특허 1126324호는 "빔 공간 전하 중화장치를 구비한 이온 주입 장치"를 제시하고 있다. 내용을 보면, 플라즈마용 열전자를 생성하여 방출하는 플라즈마 샤워를 구비하고 있다. 이와 같이, 종래기술은 기판으로 향하는 이온 빔의 전하를 중화시키는 것에만 초점을 두고 있다.
그러나, 기판마다 물성이 다르고, 그 결과 기판마다 세정, 주입, 증착 등을 위한 공정 조건이 다를 수밖에 없다. 즉, 어떤 기판은 표면이 전하를 띄지 않아야 세정, 주입, 증착이 잘 이루어지고, 어떤 기판은 일정량의 양전하가 쌓여 전체적으로 약한 양전하를 띄고 있을 때 세정, 주입, 증착이 잘 이루어지기도 한다.
따라서, 종래기술과 같이 기판 영역에서 공정 물질의 전하를 중화시키는 것만으로는 기판 처리를 최적화하기에 부족하다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
첫째, 기판 처리를 위한 전하량 조건을 최적화할 수 있고,
둘째, 세정, 주입, 증착 등의 공정 장치를 구비하는 복합(다용도) 플라즈마 공정 장치에서도 기판 처리를 위한 전하량 조건을 용이하게 최적화할 수 있으며,
셋째, 기판 처리를 위한 전하량의 최적 조건을 확인할 수 있어 테스트, 교육 등의 용도로도 활용할 수 있는, 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치를 제공하고자 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 플라즈마 공정 장치는 공정 챔버, 기판 캐리어, 이온 소스, 전하량 측정기, 제어부 등을 포함하여 구성한다.
공정 챔버는 내부에 밀폐 공간을 형성한다.
기판 캐리어는 공정 챔버 내에 구비되어 기판을 지지한다.
이온 소스는 공정 챔버 내에서 공정 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하여 기판으로 공급한다.
전하량 측정기는 기판의 영역에서 전하량을 측정한다.
제어부는 전하량 측정기로부터 수신하는 측정 전하량이 기판의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스에 인가되는 전원을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치는 중화기를 포함할 수 있다.
중화기는 공정 챔버 내에 전자 등을 공급할 수 있다. 중화기는 기판 영역에서 전하량을 조절할 수 있다. 이 경우, 제어부는 전하량 측정기의 측정 전하량이 기판의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스와 중화기에 인가되는 전원 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치는 스퍼터 캐소드를 포함할 수 있다.
스퍼터 캐소드는 공정 챔버 내에서 증착 물질을 기판으로 공급할 수 있다. 이 경우, 제어부는 측정 전하량이 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스, 중화기 및 스퍼터 캐소드에 인가되는 전원 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치에서, 기판은 절연체일 수 있다. 제어부는 기판의 표면 에너지에 따라 산출되어 저장된 최적 전하량을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치에서, 이온 소스는 엔드홀 이온 소스일 수 있다. 엔드홀 이온 소스는 자기장부, 전극 등으로 구성할 수 있다. 자기장부는 기판을 향하는 전방에 다수의 자극을 이격 배치하여 가속 루프용 개방 슬릿을 형성할 수 있다. 자기장부는 측방 및 후방을 폐쇄하여 공정 가스를 주입하는 가스 주입구를 포함하지 않을 수 있다. 전극은 자기장부의 내부에서 개방 슬릿의 하단에 배치될 수 있다.
엔드홀 이온 소스는 측방 및 후방으로부터 공정 가스를 공급받지 않고 공정 챔버 내의 공정 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하고, 그 플라즈마 이온을 전극과 기판 사이의 전위차에 의해 기판으로 이동시킬 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 플라즈마 공정 장치에 의하면, 기판의 물성, 예를들어 기판의 표면 에너지에 부합하는 전하량 조건을 기판 영역에서 형성할 수 있어, 플라즈마를 이용한 기판 처리를 최적화할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 공정 장치에 의하면, 세정, 주입, 증착 등의 공정 장치를 구비하는 복합(다용도) 플라즈마 공정 장치에서도, 이온 소스, 중화기, 스퍼터 캐소드 등의 선택적 제어를 통해 기판 처리를 위한 전하량 조건을 용이하게 최적화할 수 있다.
또한, 본 발명의 플라즈마 공정 장치에 의하면, 기판 처리를 위한 전하량의 최적 조건을 확인할 수도 있어 테스트, 교육 등의 용도로도 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제1 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제2 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제3 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제1 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제2 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제3 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제1 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시예의 플라즈마 공정 장치는 공정 챔버(10), 기판 캐리어(20), 이온 소스(30), 전하량 측정기(40), 전원부(50), 제어부(60) 등을 포함하여 구성할 수 있다.
공정 챔버(10)는 내부에 밀폐 공간을 형성한다. 공정 챔버(10)에는 공정에 따라 비반응 가스나 반응 가스가 주입된다. 비반응 가스는 아르곤(Ar), 네온(Ne), 헬륨(He), 크세논(Xe) 등이 있고, 반응 가스로는 질소(N2), 산소(O2), 메탄(CH4), 불화탄소(CF4) 등이 있다. 경우에 따라서는 비반응 가스와 반응 가스를 혼합하여 사용할 수 있다. 공정 챔버(10)의 일측에는 진공 펌프가 결합될 수 있는데, 진공 펌프는 내부 공간을 소정의 공정 압력으로 유지시킨다.
기판 캐리어(20)는 공정 챔버(10) 내에 구비될 수 있다. 기판 캐리어(20)는 기판(S)을 지지할 수 있다. 기판 캐리어(20)는 공정 챔버(10) 내에서 고정되거나 또는 이동하는 형태로 구성할 수 있다.
이온 소스(30)는 공정 챔버(10) 내에서 공정 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하여 기판(S)으로 공급할 수 있다. 이온 소스(30)는 엔드홀 이온 소스를 이용할 수 있다. 엔드홀 이온 소스는 자기장부, 전극 등으로 구성할 수 있다.
자기장부는 자석, 자극, 자심 등으로 구성되고, 내부에 원형 또는 타원형의 가속 루프 공간을 형성할 수 있다. 자기장부가 형성하는 가속 루프 공간은 자극 방향으로는 개방되고, 자심 방향으로는 폐쇄될 수 있다.
자석은 자극과 자심 사이에 배치될 수 있다. 자석은 영구자석 또는 전자석으로 구성할 수 있으며, 예를들어 상단이 N극, 하단이 S극이 되게 구성할 수 있다. 1개의 가속 루프를 형성하는 경우, 양측 자극은 자석의 하단에서 자심으로 연결하여 구성할 수 있으므로, 자석은 중앙 자극의 하부에만 구비할 수 있다.
자극은 기판(S) 방향에 소정 간격으로 이격 배치될 수 있다. 자극은 가속 루프를 사이에 두고 N극과 S극이 교대로 배치될 수 있다. 1개의 가속 루프를 형성하는 경우, 중앙 자극은 N극, 양측 자극은 S극으로 구성할 수 있다. 이 경우, 중앙 자극은 자석의 상단인 N극에 결합되고, 양측 자극은 자심을 통해 자석의 하단인 S극에 자기 결합될 수 있다.
자심은 자석의 하단과 양측 자극을 자기 결합하는 것으로, 자석의 하단인 S극의 자기력선을 유도할 수 있다. 자심은 양측 자극과 연결되어 양측 자극을 S극으로 만들며, 아울러 자석의 하단인 S극의 자기력선이 상단인 N극의 자기력선에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
전극은 자기장부의 내부에서 자극 사이의 공간, 즉 가속 루프 공간의 하부에 자기장부와 전기적으로 이격 배치될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 엔드홀 이온 소스에서, 전극에 플러스 고전압을 인가하고 자극을 접지하면, 전극과 기판 캐리어(20) 사이에 형성되는 전기장에 의해 내부 전자 또는 플라즈마 전자가 가속 루프 공간의 전극 쪽으로 이동할 수 있다. 이때, 자극 사이에 발생하는 자기장과 전극과 자극 사이에 발생하는 전기장에 의해 내부 전자 또는 플라즈마 전자가 힘을 받아 가속 루프를 따라 고속 이동할 수 있다. 가속 루프를 따라 고속 이동하는 전자는 가속 루프 내의 공정 가스를 이온화시키고, 이온화된 플라즈마 이온 중에서 양이온은 전극과 기판 캐리어(20) 사이의 전위차에 의해 기판 캐리어(20) 쪽으로 이동하여 기판(S)에 세정, 식각, 표면 개질 등의 작용을 할 수 있다.
엔드홀 이온 소스는 자기장부의 측방 및 후방에 공정 가스를 주입하기 위한 가스 주입구를 포함하지 않고 폐쇄시킬 수 있다. 이 경우, 엔드홀 이온 소스는 측방 및 후방으로부터 공정 가스를 공급받지 않고 공정 챔버(10) 내의 공정 가스로부터 플라즈마 이온을 생성할 수 있다.
전하량 측정기(40)는 공정 챔버(10) 내, 특히 기판(S)의 영역에서 전하량을 측정할 수 있다. 전하량 측정기(40)는 패러데이 컵(Faraday Cup)을 이용할 수 있다. 패러데이 컵은 상방에 개구를 구비하고 측방과 후방을 폐쇄한 컵 형상으로 구성할 수 있다. 이온 또는 전자가 패러데이 컵에 주입되어 축적되면 전류가 생성되는데, 이 전류값을 통해 이온 빔 또는 전자 빔의 전하량을 측정할 수 있다.
패러데이 컵은 다양한 형태로 구현할 수 있다. 예를들어, 패러데이 컵은 컵부, 구동부 등으로 구성할 수 있다. 전하량 측정이 필요할 때, 구동부가 컵 부를 기판(S) 쪽으로 이동시킬 수 있다. 컵 부는 기판(S)에 조사되고 있는 이온 또는 전자를 포집할 수 있다.
패러데이 컵은 컵 부, 빔 디플렉터 등으로 구성할 수도 있다. 이 경우, 컵 부는 중앙에 이온 빔을 통과시키는 관통부를 구비할 수 있다. 관통부는 격벽을 통해 내부 공간과 분리되고, 상부에는 휘어진 이온 빔이 입사되는 입구를 구비할 수 있다. 빔 디플렉터는 컵 부의 상측에 구비되어, 전하량 측정이 필요할 때, 이온 빔을 컵 부의 입구 방향으로 유도할 수 있다.
전원부(50)는 이온 소스(30), 전하량 측정기(40)에 전원을 공급할 수 있다. 전원부(50)는 이온 소스(30)의 전극에 플러스 DC 고전압을 인가할 수 있다. 전원부(50)는 전하량 측정기(40)에 플러스 전압과 마이너스 전압을 포집 이온에 따라 선택적으로 인가할 수 있다. 즉, 전원부(50)는, 전하량 측정기(40)가 전자나 마이너스 이온을 포집하는 경우에는 플러스 DC 전압을, 전하량 측정기(40)가 플러스 이온을 포집하는 경우에는 마이너스 DC 전압을 인가할 수 있다. 이온 소스(30)를 포함하는 제1 실시예의 경우, 이온 소스(30)에서 방출되는 이온 빔의 극성이 플러스를 띄므로, 전하량 측정기(40)에는 마이너스 DC 전압을 인가할 수 있다.
제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 수신하는 측정 전하량이 기판(S)의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스(30), 예를들어 이온 소스(30)의 전극에 인가되는 전압을 제어할 수 있다.
기판(S)의 최적 전하량은 기판(S)의 물성, 예를들어 표면 에너지에 따라 결정될 수 있다. 기판(S)의 최적 전하량은 실험 등을 통해 도출해 낼 수 있고, 그러한 최적 전하량은 기판(S)의 종류와 매칭하여 데이터베이스화할 수 있다. 또한, 기판(S)의 최적 전하량은 공정 환경에 따라 변할 수도 있으며, 이 경우에는 공정을 진행하기 전에 기판(S)의 최적 전하량을 찾아내어 활용할 수도 있다. 기판(S)의 최적 전하량은 기판(S)이 도체보다 절연체에서 더 중요할 수 있다. 기판(S)이 절연체인 경우에는 빔 이온이 기판(S)의 표면에 쌓이면서 기판(S) 표면에 극성을 유발하고, 기판(S)이 도체인 경우에는 기판(S)에 도달한 전하는 방전되어 기판(S) 표면에 극성을 유발하지 않을 수 있기 때문이다.
도체 기판의 경우에는 기판(S)의 최적 전하량을 고려할 필요가 없을 수도 있다. 다만, 기판(S)이 도체일 경우에도 기판(S)으로 이동하는 빔 이온의 결집으로 인해 도체 기판(S)의 표면에 극성이 나타날 수 있다. 이러한 경우, 도체 기판이라도 측정 전하량이 최적 전하량에 근접하도록 제어할 수 있다.
제어부(60)는 전하량 측정기(40)에 마이너스 DC 전압을 인가할 수 있다. 제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신할 수 있다.
제어부(60)는, 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신하면서, 이온 소스(30)의 전극에 인가하는 플러스 DC 전압을 조절할 수 있다. 제어부(60)는 수신하는 측정 전하량과 저장된 최적 전하량을 비교하여, 일치하는 시점의 이온 소스(30) 인가 전압을 확인할 수 있다. 제어부(60)는 확인한 이온 소스(30)의 인가 전압을 공정 조건으로 설정하고, 기판(S)에 대해 세정, 식각, 표면 개질 등의 공정을 수행하게 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제2 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제2 실시예의 플라즈마 공정 장치는 제1 실시예에서 중화기(70)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
중화기(70)는 공정 챔버(10) 내, 특히 이온 소스(30)와 기판 사이에 전자를 공급할 수 있다. 중화기(70)는 이온 소스(30)에서 방출되어 기판(S)으로 이동하는 플라즈마 이온의 플러스 전하량을 감소시킬 수 있다.
중화기(70)는 필라멘트를 전원에 연결하여 구성할 수 있다. 필라멘트는 텅스텐, 니켈 등을 이용할 수 있다. 필라멘트에는 산화알루미늄(알루미나), 산화규소, 산화칼륨 등을 첨가할 수 있는데, 이를 통해 고온에서 필라멘트가 변형되는 것을 막을 수 있다. 필라멘트에 전원이 인가되어 가열되면, 열전자가 방출될 수 있다. 열전자는 중화기(70)에서 튕겨 나와 이온 소스(30)에서 방출되는 양이온과 결합하고, 그 결과 양이온은 중성 또는 완화된 양이온으로 바뀌어 기판(S)으로 이동할 수 있다.
제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 수신하는 측정 전하량이 기판(S)의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스(30)와 중화기(70)에 인가되는 전원 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
제어부(60)는, 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신하면서, 이온 소스(30)에 인가하는 전압을 조절하거나 중화기(70)에 인가하는 전압을 조절할 수 있다. 제어부(60)는 이온 소스(30)의 인가 전압과 중화기(70)의 인가 전압을 모두 조절할 수도 있으나, 중화기(70)의 인가 전원만을 조절하는 것이 수월할 수 있다.
제어부(60)는 수신하는 측정 전하량과 저장된 최적 전하량을 비교하여, 일치하는 시점에서 이온 소스(30)의 인가 전압과 중화기(70)의 인가 전압을 확인할 수 있다. 제어부(60)는 확인한 이온 소스(30)의 인가 전압과 중화기(70)의 인가 전압을 공정 조건으로 설정할 수 있다.
제2 실시예의 나머지 구성은 제1 실시예의 대응 구성과 동일하므로, 나머지 구성에 대한 설명은 제1 실시예의 관련 설명으로 갈음한다.
도 3은 본 발명에 따른 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치의 제3 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제3 실시예의 플라즈마 공정 장치는 제2 실시예에서 스퍼터 캐소드(80)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
스퍼터(80)는 공정 챔버(10) 내에 구비되어 증착 물질을 기판(S)에 공급할 수 있다. 스퍼터링 공정은 공정 챔버(10) 내에 아르곤(Ar) 가스를 주입하고, 스퍼터(80)의 캐소드(Cathode) 측에 재료 물질인 평판형 또는 원통형 타겟을 배치하고, 애노드(Anode) 측인 기판 캐리어(20)를 접지할 수 있다. 캐소드에 마이너스 고전압을 인가하면, 아르곤이 이온화되어 플라즈마 상태가 되고, 이온화된 아르곤 입자(Ar+)는 전압차에 의해 가속되어 캐소드 측의 타겟에 충돌한다. 이때, 타겟 물질이 튀어나와 기판 캐리어(20) 쪽으로 이동하여 기판(S)에 쌓이고, 그 결과 기판(S)에 박막을 형성할 수 있다. 기판(S)으로 이동하는 타겟 물질은 개별 입자로 보면 전하를 띄지 않는 것도 있지만, 전체적으로 음 전하를 띌 수 있다. 타겟 물질은 확산 또는 전위차에 의해 스퍼터(80)에서 기판(S)으로 이동할 수 있다.
제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 수신하는 측정 전하량이 기판(S)의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드의 인가 전압 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
제어부(60)는, 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신하면서, 이온 소스(30)의 전극, 중화기(70), 스퍼터(80)의 캐소드에 인가되는 전압을 조절할 수 있다. 제어부(60)는 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드에 인가되는 전압을 모두 조절할 수도 있으나, 중화기(70)의 인가 전압만을 조절하는 것이 수월할 수 있다.
제어부(60)는 수신하는 측정 전하량과 저장된 최적 전하량을 비교하여 일치하는 시점에서 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드에 인가되는 전압을 확인할 수 있다. 제어부(60)는 확인한 이온 소스(30)의 인가 전압, 중화기(70)의 인가 전압, 스퍼터(80) 캐소드의 인가 전압을 공정 조건으로 설정할 수 있다.
제2 실시예의 나머지 구성은 제1,2 실시예의 대응 구성과 동일하므로, 나머지 구성에 대한 설명은 제1,2 실시예의 관련 설명으로 갈음한다.
덧붙여, 플라즈마 공정 장치는 제1 실시예에서 스퍼터 캐소드를 추가한, 즉 이온 소스와 스퍼터 캐소드를 포함한 구성도 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제1 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
제어부(60)는 기판(S)마다 고유한 최적 전하량, 즉 기판(S)의 표면 에너지 등의 물성에 부합하는 최적 전하량을 데이터베이스화하여 메모리에 저장할 수 있다. 제어부(60)는 외부로부터 기판(S)의 종류를 입력받으면, 해당 기판(S)에 대응하는 최적 전하량을 메모리로부터 추출할 수 있다.(S11)
제어부(60)는 전하량 측정기(40)에 마이너스 DC 전압을 인가할 수 있다. 이 경우, 전하량 측정기(40)는 이온 소스(30)에서 방출되는 플러스 극성의 플라즈마 이온을 수월하게 포집할 수 있다. 제어부(60)는 전하량 측정기(40)가 측정한 전하량을 수신할 수 있다.(S12)
제어부(60)는 이온 소스(30)의 전극에 인가하는 플러스 DC 전압을 조절하면서 전하량 측정기(40)의 측정 전하량을 모니터링할 수 있다. 제어부(60)는 측정 전하량이 최적 전하량에 일치하는 시점에서 이온 소스(30)에 인가하는 전압의 조절을 중지할 수 있다.(S13)
제어부(60)는 전압 조절을 중지한 시점의 이온 소스(30) 인가 전압을 공정 조건으로 설정할 수 있다.(S14)
이후, 제어부(60)는 기판(S)에 대한 세정, 식각, 표면 개질 등의 공정을 수행하게 할 수 있다.(S15)
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제2 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
도 5의 전하량 제어 방법은, 도 4의 방법과 달리, 제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 수신하는 측정 전하량이 기판(S)의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스(30)의 인가 전압을 조절하거나, 중화기(70)의 인가 전압을 조절하거나, 또는 이온 소스(30)와 중화기(70)의 인가 전압을 모두 조절할 수 있다. 다만, 제어의 용이를 위해, 중화기(70)의 인가 전압만을 조절할 수 있다.
제어부(60)가 최적 전하량을 저장하고 검색 추출하는 것은 도 4의 단계(S11)와 동일할 수 있다.(S21)
제어부(60)가 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신하는 것은 도 4의 단계(S12)와 동일할 수 있다.(S22)
제어부(60)는 이온 소스(30)의 전극에 인가하는 플러스 DC 전압과 중화기(70)에 인가하는 전압을 조절하면서 전하량 측정기(40)의 측정 전하량을 모니터링할 수 있다. 제어부(60)는 측정 전하량이 최적 전하량과 일치하는 시점에서 이온 소스(30) 및/또는 중화기(70)의 인가 전압 조절을 중지할 수 있다.(S23)
제어부(60)는 전압 조절을 중지한 시점의 이온 소스(30)와 중화기(70)의 인가 전압을 공정 조건으로 설정할 수 있다.(S24)
이후, 제어부(60)는 기판(S)에 대한 세정, 식각, 표면 개질 등의 공정을 수행하게 할 수 있다.(S25)
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 제3 실시예에서 전하량을 제어하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
도 6의 전하량 제어 방법은, 도 4,5의 방법과 달리, 제어부(60)는 전하량 측정기(40)로부터 수신하는 측정 전하량이 기판(S)의 최적 전하량에 수렴하도록 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드의 인가 전압 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
제어부(60)가 최적 전하량을 저장하고 검색 추출하는 것은 도 4,5의 단계(S11,S21)와 동일할 수 있다.(S31)
제어부(60)가 전하량 측정기(40)로부터 측정 전하량을 수신하는 것은 도 4,5의 단계(S12,S22)와 동일할 수 있다.(S32)
제어부(60)는 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드에 인가하는 전압을 조절하면서 전하량 측정기(40)의 측정 전하량을 모니터링할 수 있다. 제어부(60)는 측정 전하량이 최적 전하량과 일치하는 시점에서 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드의 인가 전압 조절을 중지할 수 있다.(S33) 다만, 중화기(70)의 인가 전압만을 조절하면서 측정 전하량이 최적 전하량에 일치하는지를 모니터링하는 경우에는 중화기(70)의 인가 전압 조절만을 중지할 수 있다.
제어부(60)는 전압 조절을 중지한 시점의 이온 소스(30), 중화기(70), 스퍼터(80) 캐소드의 인가 전압을 공정 조건으로 설정할 수 있다.(S34)
이후, 제어부(60)는 기판(S)에 대한 증착 등의 공정을 수행하게 할 수 있다.(S35)
이상 본 발명을 여러 실시예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면, 위 실시예에 기초하여 본 발명의 기술사상을 다양하게 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 출원의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의해 정해지므로, 그러한 변형이나 수정이 아래의 특허청구범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 플라즈마 공정 장치는 반도체 산업은 물론, 기판 처리를 위한 전하량의 최적 조건을 확인하는 테스트, 교육 등에도 활용할 수 있다.

Claims (3)

  1. 플라즈마 공정 장치에 있어서,
    내부에 밀폐 공간을 갖는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 기판 캐리어;
    상기 공정 챔버 내에 위치하며 양이온을 생성하여 상기 기판으로 공급하는 이온 소스;
    상기 공정 챔버 내에 위치하며 음이온을 생성하여 상기 기판으로 공급하는 중화기 또는 스퍼터 캐소드;
    상기 기판의 영역에서 상기 양이온 또는 음이온의 전하량을 측정하는 전하량 측정기; 및
    상기 측정 전하량이 상기 기판의 최적 전하량에 수렴하도록 상기 이온 소스, 중화기, 스퍼터 캐소드에 인가되는 전원 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 기판의 최적 전하량은 상기 기판의 표면 에너지에 따라 산출되는, 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 기판은
    절연체인, 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 이온 소스는 상기 기판을 향하는 전방에 다수의 자극을 이격 배치하여 가속 루프용 개방 슬릿을 형성하고, 측방 및 후방을 폐쇄하는 자기장부; 및 상기 자기장부의 내부에서 상기 개방 슬릿의 하단에 배치되는 전극을 포함하는 엔드홀 이온 소스이고,
    상기 엔드홀 이온 소스는 상기 측방 및 후방으로부터 공정 가스를 공급받지 않고 상기 공정 챔버 내의 공정 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하고 상기 플라즈마 이온을 상기 전극과 상기 기판 사이의 전위차에 의해 상기 기판으로 이동시키는, 전하량 조절이 가능한 플라즈마 공정 장치.
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