무선전력전송을 이용한 플라즈마 밀도 분포 제어

Abstract

최근 반도체 생산수율 향상을 위한 웨이퍼의 대면적화는 세계적 추세이고 그에 따른 대면적 고밀도 플라즈마 소스 및 반도체 소자의 품질에 대한 관심이 커지고 있다. 플라즈마 소스 크기 증가에 따른 플라즈마 밀도 균일도 감소는 반도체 소자의 품질에 결정적인 영향을 주고 플라즈마 소스의 대면적화를 위해 반드시 해결해야 하는 과제이다. 플라즈마의 밀도 균일도를 높이기 위해서는 플라즈마 밀도 분포 제어가 필수적인데 본 연구에서는 플라즈마 밀도 분포 제어를 위해 무선전력전송 기술이 처음으로 적용되었고 플라즈마 밀도 분포를 성공적으로 제어할 수 있었다. 플라즈마 밀도 분포제어를 위한 두 개의 안테나는 챔버 위쪽에 설치되었는데 안쪽 안테나는 파워안테나로 RF파워에 연결되어 있고 바깥쪽 안테나는 가변 축전기와 직렬 연결된 공진안테나이다. 공진주파수가 구동주파수와 같을 때는 플라즈마 밀도 분포는 공진안테나의 주위에 집중된 오목한 분포를 이루었고, 공진주파수가 구동주파수의 범위를 벗어났을 때는 플라즈마 밀도 분포는 안쪽 안테나 중심 부분이 집중된 볼록한 분포를 이루었다. 이처럼 공진안테나의 공진주파수를 바꿈에 따라 두 안테나로 전달되는 에너지 비율이 바뀌게 되고 이로 인해 플라즈마 밀도 분포가 제어됨을 확인 할 수 있었다. 이러한 연구는 무선전력전송이 플라즈마 분야에 처음으로 적용된 실험이고 플라즈마 밀도 분포 제어에 있어 새로운 방법을 제시하였다.