[지재 판결문] 특허법원 2022허2127 - 거절결정(특)

 

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특 허 법 원
제 부
판 결
사 건 허 거절결정 특2022 2127 ( )
원 고 A
일본 
대표자 B
소송대리인 변리사 김태홍 김진회 신윤숙 전인집 김창규, , , , 
소송복대리인 변리사 배성우 김동엽, 
피 고 특허청장
소송수행자 권오성
변 론 종 결 2022. 9. 22.
판 결 선 고 2022. 11. 24.
주 문
원고의 청구를 기각한다1. .
소송비용은 원고가 부담한다2. .
청 구 취 지
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특허심판원이 원 호 사건에 관하여 한 심결 이하 이 사건 심결이2022. 1. 6. 2021 1046 ( ‘ ’
라 한다 을 취소한다) .
이 유
인정사실1. 
가 이 사건 심결의 경위 . 
원고는 아래 나항 기재와 같이 플라즈마 밀도를 제어하는 시1) 2016. 7. 11. . ‘
스템 및 방법이라는 명칭의 발명 이하 이 사건 출원발명이라 한다 을 출원하였는데’ ( ‘ ’ ) , 
특허청 심사관은 원고에게 이 사건 출원발명의 청구항 항은 발명의 설2020. 10. 28. “ 6
명에 의하여 뒷받침되지 않고 이 사건 출원발명의 청구항 항은 명세서의 청구범위, 5, 6
가 명확하게 적혀 있지 않으며 이 사건 출원발명의 청구항 내지 항은 그 발명이 , 1 20
속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람 이하 통상의 기술자라고 한다 이 아래 ( ‘ ’ )
다 항 기재 선행발명 에 선행발명 을 결합하여 쉽게 발명할 수 있으므로 특허법 . 1 2, 3
제 조 제 항 제 조 제 항 제 호에 따라 특허를 받을 수 없다 라는 거절이유가 29 2 , 42 4 1, 2 .”
포함된 의견제출통지를 하였다. 
원고는 이 사건 출원발명의 청구항 항에 구성을 부가2) 2020. 12. 28. 1, 9, 16
하여 한정하고 이 사건 출원발명 중 청구항 항을 삭제하며 청구항 번호를 내4, 5, 6 1 
지 항으로 정리하는 내용의 보정서 및 위 거절이유에 관한 의견서를 제출하였다 특17 . 
허청 심사관은 이 사건 출원발명의 청구항 내지 항은 통상의 기술자2021. 2. 22. “ 1 17
가 선행발명 에 의하여 쉽게 발명할 수 있으므로 특허법 제 조 제 항 위반의 거1, 2 29 2
절이유가 해소되지 않았다 라는 이유로 이 사건 출원발명에 관하여 특허거절결정을 .”
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하였다. 
원고는 특허심판원 원 호로 위 거절결정의 취소를 구하3) 2021. 4. 26. 2021 1046
는 심판을 청구하였으나 특허심판원은 이 사건 출원발명의 청구항 항은 , 2022. 1. 6. “ 1
통상의 기술자가 선행발명 에 의하여 쉽게 발명할 수 있으므로 특허를 받을 수 없1, 2
는데 특허출원에 있어 청구범위가 여러 개의 청구항으로 되어 있는 경우 어느 하나의 , 
청구항이라도 거절이유가 있는 때에는 그 출원은 전부가 거절되어야 하므로 이 사건 , 
출원발명은 전부가 특허를 받을 수 없다 라는 이유로 원고의 위 심판청구를 기각하는 .”
이 사건 심결을 하였다.
나 이 사건 출원발명 . 
발명의 명칭 플라즈마 밀도를 제어하는 시스템 및 방법1) : 
국제출원일 우선권주장일 번역문제출일 출원번호2) / / / : 2014. 12. 16./ 2013. 
제 호12. 17./ 2016. 7. 11./ 10-2016-7018589
청구범위 보정에 의한 것3) (2020. 12. 28. )
청구항 기판을 처리하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버에 있어서 이하 전1 ( ‘【 】 
제부라 한다 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 배치되는 전극 이하 구성요소 이’ ), ( ‘ 1’
라 한다 상기 기판의 에지); 1)와 직접 접촉하고 상기 전극의 적어도 일부를 둘러싸는 , 
포커스 링 이하 구성요소 라 한다 적어도 상기 전극 및 상기 포커스 링에 연결되( ‘ 2’ ); 
고 상기 전극을 상기 포커스 링보다 낮은 포텐셜로 유지하도록 구성되는 포텐셜 제어 , 
회로 이하 구성요소 이라 한다 및 상기 전극의 맞은편에 있고 직류 전압 소스( ‘ 3’ ); (DC) 
에 연결되는 카운터 전극 이하 구성요소 라 한다 을 포함하고 상(counter electrode)( ‘ 4’ ) , 
1) 이 사건 출원발명의 명세서에는 엣지라고 표기되어 있으나 에지의 오기이므로 이하 일괄하여 이와 같이 수정한다‘ ’ , ‘ ’ , .
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기 포텐셜 제어 회로는 제 가변 커패시터와 평행하게 접속된 파워 소스 상기 (i) 1 , (ii) 
파워 소스 및 상기 제 가변 커패시터와 직렬로 접속된 매칭 커패시터 및 매칭 인덕1 
터 및 상기 포커스 링에 접속된 제 단부와 상기 매칭 인덕터에 접속된 제 단부, (iii) 1 2 
를 갖는 제 가변 커패시터를 포함하고 상기 파워 소스는 그라운드에 접속된 제 단2 , 1 
부를 포함하고 상기 제 가변 커패시터는 그라운드에 접속된 제 단부를 포함하고 상, 1 1 , 
기 파워 소스는 상기 매칭 커패시터에 접속된 제 단부를 포함하고 상기 제 가변 커2 , 1 
패시터는 상기 매칭 커패시터에 접속된 제 단부를 포함하는 것 이하 구성요소 라 2 ( ‘ 5’
한다 인 플라즈마 프로세싱 챔버 이하 이 사건 제 항 출원발명이라 한다) , ( ‘ 1 ’ ).
청구항 제 항에 있어서 상기 전극은 상기 기판에 전기적으로 연결되도2 1 , 【 】 
록 구성되는 것인 플라즈마 프로세싱 챔버, .
청구항 제 항에 있어서 상기 전극과 상기 포커스 링은 서로로부터 전기3 1 , 【 】 
적으로 절연되거나 서로 물리적으로 접촉하지 않는 것인 플라즈마 프로세싱 챔버, .
청구항 제 항에 있어서 상기 포커스 링은 석영 또는 세라믹을 포함하는 4 1 , 【 】 
것인 플라즈마 프로세싱 챔버, .
청구항 제 항에 있어서 상기 전극은 정전 결합 컴포넌트를 포함하는 것5 1 , 【 】 
인 플라즈마 프로세싱 챔버, .
청구항 플라즈마 프로세싱 시스템에서 기판을 처리하는 방법에 있어서6 , 【 】 
플라즈마 프로세싱 챔버 내의 바이어스 전극 상에 상기 기판을 수용하는 단계 상기 ; 
바이어스 전극의 맞은편인 파워 전극에 소스 전압을 인가하는 단계 파워 제어 회로를 ; 
통해 상기 기판의 아래에 있는 상기 바이어스 전극에 바이어스 전압을 인가하는 단계, ; 
상기 파워 제어 회로를 통해 상기 기판의 에지와 직접 접촉하는 포커스 링에 상기 바, 
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이어스 전압보다 낮은 포커스 링 전압을 인가하는 단계 및 적어도 상기 파워 전극을 ; 
사용하여 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내의 가스를 점화함으로써 플라즈마를 생성하
는 단계를 포함하고 상기 파워 제어 회로는 제 가변 커패시터와 평행하게 접속된 , (i) 1 
파워 소스 상기 파워 소스 및 상기 제 가변 커패시터와 직렬로 접속된 매칭 커패, (ii) 1 
시터 및 매칭 인덕터 및 상기 포커스 링에 접속된 제 단부와 상기 매칭 인덕터, (iii) 1 
에 접속된 제 단부를 갖는 제 가변 커패시터를 포함하고 상기 파워 소스는 그라운2 2 , 
드에 접속된 제 단부를 포함하고 상기 제 가변 커패시터는 그라운드에 접속된 제1 , 1 1 
단부를 포함하고 상기 파워 소스는 상기 매칭 커패시터에 접속된 제 단부를 포함하, 2 
고 상기 제 가변 커패시터는 상기 매칭 커패시터에 접속된 제 단부를 포함하는 것, 1 2 
인 플라즈마 프로세싱 시스템에서 기판을 처리하는 방법, .
청구항 제 항에 있어서 상기 포커스 링 전압은 상기 바이어스 전압보다 7 6 , 【 】 
적어도 낮은 크기를 포함하는 것인 플라즈마 프로세싱 시스템에서 기판을 처리하50V , 
는 방법.
청구항 제 항에 있어서 상기 파워 전극에의 인가는 와 사이8 7 , 0V 10,000V 【 】 
의 크기를 포함하는 것인 플라즈마 프로세싱 시스템에서 기판을 처리하는 방법, .
청구항 제 항에 있어서 상기 포커스 링 전압은 상기 바이어스 전압보다 9 6 , 【 】 
낮은 와 사이의 크기를 포함하는 것인 플라즈마 프로세싱 시스템에서 기판100V 800V , 
을 처리하는 방법.
청구항 제 항에 있어서 상기 포커스 링 전압은 상기 바이어스 전압보10 6 , 【 】 
다 적어도 낮은 크기를 포함하는 것인 플라즈마 프로세싱 시스템에서 기판을 처리5% , 
하는 방법.
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청구항 제 항에 있어서 상기 가스는 할로겐 함유 가스 노블 함11 6 , , (noble) 【 】 
유 가스 산소 함유 가스 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 플라즈마 프로세싱 시스, , 
템에서 기판을 처리하는 방법.
청구항 제 항에 있어서 상기 수용하는 단계는 정전 컴포넌트12 6 , 【 】 
를 사용하여 상기 바이어스 전극에 상기 기판을 연결하는 단(electrostatic component)
계를 포함하는 것인 플라즈마 프로세싱 시스템에서 기판을 처리하는 방법, .
청구항 컴퓨터 프로세서 실행 가능 명령어를 저장할 수 있는 하나 이상13【 】 
의 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서 상기 컴퓨터 프로세서 (tangible) , 
실행 가능 명령어는 컴퓨터 프로세서에 의한 실행시 플라즈마 프로세싱 챔버 내의 바, , 
이어스 전극 상에 기판을 수용하는 단계 상기 바이어스 전극의 맞은편인 파워 전극에 ; 
소스 전압을 인가하는 단계 파워 제어 회로를 통해 상기 기판의 아래에 있는 상기 바; , 
이어스 전극에 바이어스 전압을 인가하는 단계 상기 파워 제어 회로를 통해 상기 기; , 
판의 에지와 직접 접촉하는 포커스 링에 상기 바이어스 전압보다 낮은 포커스 링 전압
을 인가하는 단계 및 적어도 상기 파워 전극을 사용하여 상기 플라즈마 프로세싱 챔; 
버 내의 가스를 점화함으로써 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하고 상기 파워 제어 , 
회로는 제 가변 커패시터와 평행하게 접속된 파워 소스 상기 파워 소스 및 상(i) 1 , (ii) 
기 제 가변 커패시터와 직렬로 접속된 매칭 커패시터 및 매칭 인덕터 및 상기 1 , (iii) 
포커스 링에 접속된 제 단부와 상기 매칭 인덕터에 접속된 제 단부를 갖는 제 가변 1 2 2 
커패시터를 포함하고 상기 파워 소스는 그라운드에 접속된 제 단부를 포함하고 상기 , 1 , 
제 가변 커패시터는 그라운드에 접속된 제 단부를 포함하고 상기 파워 소스는 상기 1 1 , 
매칭 커패시터에 접속된 제 단부를 포함하고 상기 제 가변 커패시터는 상기 매칭 2 , 1 
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커패시터에 접속된 제 단부를 포함하는 방법을 구현할 수 있는 것인 컴퓨터 판독 가2 , 
능 매체.
청구항 제 항에 있어서 상기 포커스 링 전압은 상기 바이어스 전압보14 13 , 【 】 
다 적어도 낮은 크기를 포함하는 것인 컴퓨터 판독 가능 매체50V , .
청구항 제 항에 있어서 상기 파워 전극에의 인가는 와 사15 14 , 0V 10,000V 【 】 
이의 크기를 포함하는 것인 컴퓨터 판독 가능 매체, .
청구항 제 항에 있어서 상기 포커스 링 전압은 상기 바이어스 전압보16 13 , 【 】 
다 낮은 와 사이의 크기를 포함하는 것인 컴퓨터 판독 가능 매체100V 800V , .
청구항 제 항에 있어서 상기 수용하는 단계는 정전 컴포넌트를 사용17 13 , 【 】 
하여 상기 바이어스 전극에 상기 기판을 연결하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터 판독 , 
가능 매체.
발명의 주요 내용 및 도면4) 
기술분야 
본 발명은 반도체 프로세싱 기술에 관련되고 특히 기판을 처리하기 위한 프로 [0003] , , 
세싱 시스템의 플라즈마 속성을 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
배경기술 
패터닝 구조체를 달성하는 것 또는 기판으로부터 제거되거나 기판 상에 또는 기 [0004] 
판 내에 퇴적되는 물질의 양을 제어하는 것을 달성하기 위해 반도체 기판을 처리하기 위한 
플라즈마 프로세싱 중의 플라즈마 균일성 제어가 중요하다 프로세스 퍼포먼스의 일 양태는 . 
기판에 걸쳐 플라즈마 처리의 균일성을 결정할 수 있는 기판에 걸친 플라즈마 밀도에 관련
될 수 있다 몇가지 예에서 기판의 에지 에서 또는 근방의 플라즈마 밀도는 기판의 . , (edge)
내부 영역에서보다 더 높은 레이트 로 변화될 수 있다 기판에 인접할 수 있는 포커스 (rate) . 
링 또는 챔버 월 의 영향으로 인해 플라즈마 밀도가 변화될 수 있다 예컨대 (chamber wall) . 
플라즈마 챔버 안 의 내부 부분과 외부 부분 사이의 포텐셜 차이로 인해 주변 컴포(inside) , 
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넌트 예컨대 챔버 월 포커스 링 로 플라즈마 이온이 견인되거나 손실될 수 ( , ) (attracted) (lost) 
있다 따라서 기판의 에지에서의 플라즈마 밀도의 변경을 최소화하기 위해 포텐셜 차이를 . 
제어하거나 변화시킬 수 있는 시스템 및 방법이 요구될 수 있다.
발명의 내용 
충전 입자 예컨대 이온 손실을 최소화하는 한가지 방법은 기판의 에지에서의 [0007] ( ) 
플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있는 방식으로 기판의 에지에 가까운 경계 포텐셜을 변경하
는 것이 될 수 있다 기판에 인접할 수 있는 포커스 링과 기판 아래의 바이어스 전극 사이. 
의 포텐셜 차이를 제어함으로써 기판에 가까운 경계 포텐셜 또는 플라즈마 시스(plasma 
가 변경될 수 있다 포커스 링은 기판의 에지에 지지 를 제공하거나 기판의 sheath) . (support)
에지와의 물리적 접촉될 수 있다 그러나 포커스 링과 바이어스 전극은 서로 전기적으로 절. 
연될 수 있고 및 또는 서로 직접 물리적으로 접촉하지 않을 수 있다 그러나 몇가지 예에, / . 
서 바이어스 전극과 포커스 링 사이의 포텐셜 차이에 대한 최소의 영향을 갖는 포커스 링, 
과 바이어스 전극 사이의 매우 작은 커패시턴스가 있을 수 있다.
일 실시형태에서 플라즈마 프로세싱 챔버는 챔버에 또는 챔버 내에 연결되는 [0008] , , 
하나 이상의 파워 소스에 의해 생성되는 플라즈마로 기판을 처리하기 위해 사용될 수 있는 
진공 챔버를 포함할 수 있다 파워 소스는 기판을 지지하고 챔버 내의 가스 또는 플라즈마. 
에 전압을 인가하기 위해 사용될 수 있는 전극 또는 바이어스 전극을 포함할 수 있지만 이
것에 한정되지 않는다 포커스 링 예컨대 석영 세라믹 등의 유전체 물질 은 전극 및 또는 . ( , ) /
기판 주위에 배치될 수 있다 포커스 링 및 또는 바이어스 전극은 기판을 지지하기 위해 사. /
용될 수 있다 그러나 포커스 링과 바이어스 전극은 서로 전기적으로 절연될 수 있고 및. , /
또는 서로 물리적으로 접촉하지 않을 수 있다 어떤 경우에는 포커스 링 및 전극은 서로의 . , 
전기적 퍼포먼스에 영향이 없거나 최소의 영향을 갖는 서로의 사이에서의 매우 작거나 최
소의 커패시턴스 예컨대 가 있을 수 있다 카운터 전극 은 플라즈마 ( pF) . (counter electrode)
프로세싱 챔버 내의 플라즈마를 점화하거나 타격하기 위해 사용될 수 있는 기판 또(strike) 
는 바이어스 전극의 다른 편 이 될 수 있다 챔버 내의 플라즈마 밀도의 적어도 (opposite) . 
일부를 제어하기 위해 하나 이상의 파워 소스가 사용될 수 있다 일 실시형태에서 챔버는 . , 
바이어스 전극 포커스 링 및 적어도 하나의 파워 소스에 연결된 포텐셜 제어 회로를 포함, 
할 수 있다 포텐셜 제어 회로는 포커스 링과 바이어스 전극에 동시에 또는 유사한 시간에 . 
상이한 전압을 인가하기 위해 사용될 수 있는 제어 컴포넌트를 포함할 수 있다 예컨대 일 . 
실시예에서 포텐셜 제어 회로는 포커스 링에 바이어스 전극보다 낮은 전압을 인가할 수 있, 
다 제어 컴포넌트 들 는 포커스 링 또는 전극에 인가되는 전압을 변경하기 위해 사용될 수 . ( )
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있는 하나 이상의 가변 커패시터를 포함할 수 있지만 이것에 한정되지 않는다 또한 제어 . 
컴포넌트는 포커스 링과 바이어스 전극 사이의 전압차를 유지하기 위한 컴퓨터 판독 가능 
명령어를 실행할 수 있는 컴퓨터 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다 컴퓨터 판독 가능 . 
명령어는 포커스 링과 바이어스 전극 사이의 전압차를 구현하기 위해 파워 소스와 가변 커
패시터를 제어할 수 있다.
일 실시형태에서 기판은 플라즈마 프로세싱 시스템 내의 기판 홀더 내에 배치 [0009] , 
될 수 있다 기판 홀더는 기판의 중심을 지지할 수 있는 바이어스 전극과 기판의 에지를 . , 
지지할 수 있는 포커스 링의 조합을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다 일부 실시형태에. 
서 기판은 바이어스 전극에 정전기적으로 연결될 수 있고 포커스 링과 물리적으로 접촉하, , 
지 않을 수 있다.
기판 위에 있을 수 있는 파워 전극에 파워 예컨대 를 인가함으로 [0010] ( 0V 10,000V)– 
써 챔버 내에 플라즈마가 생성될 수 있다 파워는 부기압 으로 . , (subatmospheric pressure)
유지될 수 있는 챔버 내의 하나 이상의 가스를 사용하여 플라즈마를 점화하거나 타격할 수 
있다 바이어스 전극 및 포커스 링에 상이한 전압을 인가함으로써 플라즈마 밀도가 변경될 . 
수 있다 실시형태의 일 세트 에서 포커스 링 전압은 바이어스 전압보다 낮을 수 있다. (set) , . 
예컨대 일 실시형태에서 바이어스 전압과 포커스 링 전압 사이의 차이는 전압들 중 적어, , 
도 하나에 기초하여 적어도 낮을 수 있다 이것은 엘리먼트 의 각각에 인가될 5% . (element)
수 있는 임의의 전압 범위를 적용할 수 있다 다른 실시형태에서 포커스 링 전압은 바이어. , 
스 전압보다 낮은 적어도 이다 다른 특정 실시형태에서 포커스 링 전압은 바이어스 50V . , 
전압보다 낮은 와 사이가 될 수 있다100V 800V .
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 
도 은 플라즈마 챔버 에서 생성되는 플라즈마 미도시 를 사용하여 기판을 [0016] 1 (102) ( )
처리하는 플라즈마 프로세싱 시스템 을 도시한다 가스 전달 시스템 에 의해 제공(100) . (104)
되는 가스를 이온화하고 파워 소스 에 의해 제공되는 전자기 에너지에 가스를 노출시, (106)
킴으로써 플라즈마 챔버 에서 플라즈마가 생성될 수 있다 또한 진공 시스템 은 , (102) . (108)
플라즈마 생성 중에 플라즈마 챔버 내에 부기압 을 유지할 (102) (sub-atmospheric pressure)
수 있다 컴퓨터 프로세서 또는 다른 로직 프로세싱 디바이스에 의해 실행될 수 있는 컴퓨. /
터 실행 가능 명령어를 저장할 수 있는 메모리 컴포넌트 및 하나 이상의 컴퓨터 프로(116) 
세서 를 포함할 수 있는 컨트롤러 에 의해 플라즈마 프로세싱 시스템 의 컴포(112) (110) (110)
넌트들이 관리 및 제어될 수 있다 플라즈마 챔버 내에 소정의 조건 을 획. (102) (condition)
- 10 -
득하는 플라즈마 프로세싱 시스템 의 컴포넌트를 제어하거나 디렉팅 함으로써 (100) (directing)
구현될 수 있는 프로세스 조건 루틴 또는 방안 을 컨트(process condition routine) (recipe)
롤러 가 저장할 수 있다 컴포넌트들 사이의 통신은 파선 에 의해 표시된 바와 같(110) . , (120)
이 통상의 기술자에게 알려진 프로세싱 및 전자 통신 기술을 통해 구현될 수 있다, .
손실 전자의 결과로서 양으로 충전되는 가스 분자로부터 음으로 충전된 전자가 [0019] 
배출되게 하기 위해 전자적 중성 가스에 전자기 에너지를 적용함으로써 플라즈마 (released) 
도 포커스 링 기판 바이어스 전극 및 포텐셜 제어 회로의 개략적인 실시형태를 나[ 1] , , 
타내는 플라즈마 프로세싱 시스템의 대표적인 실시형태의 예시
- 11 -
생성이 이루어질 수 있다 시간에 걸쳐 플라즈마 챔버 내의 포텐셜 차이에 의해 이온. , (102) 
화된 분자가 영향을 받을 수 있도록 전자기에너지 및 가스 내의 전자 충돌 증가, 
는 가스 내의 이온화된 분자의 밀도를 증가시킨다 예컨대 (increasing electron collision) . 
플라즈마 챔버 내의 포텐셜 차이는 이온화 분자 미도시 를 기판 을 향하여 디렉팅(102) ( ) (122)
할 수 있다 이온화 분자는 기판 과 상호작용하고 기판의 일부를 제거할 수 (directing) . , (122) , 
있거나 기판에 퇴적될 수 있는 방식으로 기판을 처리할 수 있다 이러한 방식으(deposited) . 
로 기판 상에 패턴이 에칭될 수 있거나 기판 상에 필름이 퇴적될 수 있다, (122) .
플라즈마 챔버 에 걸친 플라즈마 밀도는 기판의 플라즈마 처리의 균일성에 [0020] (102)
영향을 줄 수 있다 플라즈마 밀도는 플라즈마 챔버 내의 볼륨 내에서의 이온 분자 밀. (102) 
도가 될 수 있다 기판에 걸쳐 플라즈마 밀도가 변화될 때 플라즈마 프로세싱 균일성이 영. 
향을 받을 수 있고 기판의 중심에서의 더 높은 플라즈마 밀도가 기판의 에지에서 에치 레, 
이트 보다 더 높은 에치 레이트를 초래할 수 있다 일반적으로 이 프로세스 비균(etch rate) . , 
일성은 챔버 월에 대한 이온 손실의 결과가 될 수 있다 비균일성을 해결하기 위한 한가지 . 
방법은 기판 에 걸친 플라즈마 밀도 균일성을 감소시기키 위해 충격 이온 손실을 , (122) (108) 
최소화할 수 있는 경계 포텐셜을 변경하거나 생성하는 것이 될 수 있다 플라즈마 챔버. 
의 단면도 는 이 방법의 일 실시형태를 예시한다(102) (124) .
도 의 실시형태에서 플라즈마 챔버 는 파워 전극 바이어스 전극 [0021] 1 , (102) (126), 
포커스 링 및 파워 제어 회로 를 포함할 수 있다 기판 은 파워 전극(128), (130), (132) . (122)
과 바이어스 전극 사이에 배치될 수 있고 플라즈마는 기판 과 파워 전극(126) (128) , (122)
사이의 영역에서 생성될 수 있다 플라즈마 내의 이온은 바이어스 전극 에 바이(126) . (128)
어스 파워 또는 전압을 인가함으로써 기판 을 향하여 디렉팅될 수 있다 그러나 이온의 (122) . 
일부는 포커스 링 에 인접한 기판 의 에지에서의 플라즈마 밀도를 감소시킬 수 있(130) (122)
는 챔버 월 미도시 로 견인될 수도 있다 비균일성을 개선하기 위한 한 가지 방법( ) . (remedy) 
은 낮은 플라즈마 밀도 영역에 더 많은 이온을 견인하기 위해 기판 의 에지에 근접한 (122)
포텐셜을 변경하는 것이 될 수 있다 일 실시형태에서 바이어스 전극 에 인가될 수 있. , (128)
는 바이어스 전압보다 낮은 포커스 링 에 대한 전압 또는 포텐셜에 있는 포커스 링(130)
에 대하여 전압을 인가함으로써 플라즈마 밀도가 변경될 수 있다 단면도 에서 예(122) . (124)
시된 실시형태는 이 컨셉의 단지 하나의 구현이고 예시된 실시형태로 청구범위를 한정하, , 
지 않는다.
바이어스 전극 은 파워 전극 과 함께 생성되는 플라즈마에 영향을 주기 [0022] (128) (126)
위해 기판 에 바이어싱 전압을 인가하도록 구성될 수 있다 또한 바이어스 전극(122) . (128)
- 12 -
은 바이어스 전극 및 또는 포커스 링 에 기판 을 고정하기 위해 사용될 수 , (128) / (130) (122)
있는 컴포넌트 미도시 를 포함할 수 있다 컴포넌트는 처ESC(electrostatic coupling) ( ) . ESC 
리 중에 기판 이 이동하는 것을 방지할 수 있다 바이어스 전극 은 기(treatment) (122) . (128)
판 에 접촉하거나 아래에 있는 원형 표면 영역을 가질 수 있다 바이어스 (122) (subjacent) . 
전극 은 기판 표면 영역에 걸친 균일한 포텐셜을 생성하기 위해 기판에 걸쳐 바(128) (122) 
어어싱 전압을 분배할 수 있다 바이어싱 전압은 기판 을 에칭하거나 기판(distribute) . (122)
상에 필름을 퇴적시키기 위해 사용될 수 있는 플라즈마로부터의 이온을 기판 으(122) (122)
로 견인할 수 있다 일 실시형태에서 바이어싱 전압은 와 사이의 범위가 될 수 . , 0V 10,000V 
있고 기판 을 위한 프로세스 애플리케이션 에 따라 변경될 수 있, (122) (process application)
다 그러나 상기한 바와 같이 기판 의 에지에 또는 이 에지의 근방에 인가되는 바이어. , (122)
스 전압은 플라즈마 챔버 내의 다른 경계 포텐셜에 의해 영향을 받을 수 있다 따라서 (102) . 
기판 에 걸친 바이어스 전압의 균일한 인가는 기판 의 에지에서의 경계 포텐셜이 (122) (122)
기판 의 에지에서의 균일성이 낮은 플라즈마 밀도를 초래하는 것을 설명할 수 없다 한 (122) . 
가지 방법은 기판 의 에지에 걸쳐 플라즈마 밀도 균일성을 확대하기 위해 기판 의 (122) (122)
에지에서 다른 포텐셜 소스를 적용하는 것이 될 수 있다 한 가지 방법에서 기판 의 . , (122)
에지를 둘러싸는 포커스 링 에 포커스 링 전압이 인가될 수 있다(surround) (130) .
포커스 링 은 기판 에 인접하여 배치되고 기판 의 에지 또는 그 [0023] (130) (122) , (122)
근방에서의 플라즈마 밀도에 영향을 주기 위해 기판 의 에지에 충분히 근접할 수 있다(122) . 
포커스 링 은 유전체 물질 또는 석영 또는 세라믹 물질을 포함할 수 있는 유전체 물질(130) , 
의 조합으로 이루어질 수 있지만 이것에 한정되지 않는다 포커스 링 전압은 바이어스 전극. 
에 인가되는 바이어스 전압과 상이할 수 있다 포커스 링 전압은 바이어스 전압보다 (128) . 
낮거나 높을 수 있다.
도 의 실시형태에서 파워 제어 회로 는 각각의 컴포넌트에 바이어스 전 [0024] 1 , (132) , 
극 전압과 포커스 링 전압을 인가하기 위해 바이어스 파워 소스 를 사용할 수 있다 그(134) . 
러나 다른 실시형태에서 파워 제어 회로 는 각 컴포넌트를 위한 개별 파워 소스를 포, (132)
함할 수 있다 그러나 본 실시형태에서 파워 제어 회로는 적어도 바이어스 파워 소스. , , 
파워 커패시터 탭 오프 커패시터 매칭 커패시터(134), (136), - (tap-off) (138), (matching) 
및 매칭 인덕터 를 포함할 수 있지만 이것에 한정되지 않는다 도 에 표시된 (140), (142) . 1
바와 같이 커패시터는 컨트롤러 에 의해 변경될 수 있는 가변 커패시터가 될 수 있다, (110) . 
포커스 링 전극 과 바이어스 전극 에 교번 파워 신호 를 (130) (128) (alternating power signal)
제공하는 라디오 주파수 파워 소스 이것에 한정되지 않음 가 될 수 있는 바이어스 파워 - -
- 13 -
소스 로부터 제공되는 파워 신호에서의 변화 를 조절하기 위해 파(134) (variation) (condition) 
워 커패시터 가 사용될 수 있다 동일 파워 신호는 개의 전극 모두에 적용될 수 있지(136) . 2
만 탭 오프 커패시터 는 더 높은 전압으로 파워 신호를 증가시키기 위해 사용될 수 , - (138)
있다 적어도 까지 포커스 링 전압보다 바이어스 전압이 더 높은 것을 보장하기 위해 컨. 5%
트롤러 는 커패시턴스 예컨대 탭 오프 커패시터 를 변경할 수 있다 다른 실시형(110) [ - (138)] . 
태에서 바이어스 전압은 포커스 링 전압보다 보다 더 높지 않을 수 있다 다른 실시형, 50V . 
태에서 바이어스 전압은 포커스 링 전압보다 적어도 더 높고 보다 더 높지 않, 100V 800V
을 수 있다 그러나 다양한 방식으로 상이한 바이어스 전압이 인가되거나 제공될 수 있고. , 
청구범위는 도 의 실시형태에 한정되지 않는다 컨트롤러 는 또한 플라즈마 챔버1 . (110) (102)
와 바이어스 파워 소스 사이의 임피던스를 모니터하고 제어할 수 있다 바이어스 전(136) . 
그2) 및 또는 포커스 링 전극 에 제공되는 전압 전류 및 또는 신호의 위상을 조정(128) / (130) , /
하기 위해 컨트롤러는 매칭 인덕터 및 매칭 커패시터 를 사용할 수 있다(adjust) (142) (140) . 
플라즈마 챔버 에 제공되는 포워드 파워 가 플라즈마 챔버 로부터 (102) (forward power) (102)
반사된 파워에 매치되는 것을 보장하기 위해 전압 전류 및 또는 파워의 위상을 컨트롤러, , , /
가 어떻게 조정해야 하는지 통상의 기술자는 이해할 것이다(110) .
파워 전극 은 플라즈마 챔버 내에 가스를 이온화하기 위한 에너지를 [0025] (126) (102) 
제공할 수 있다 에너지는 직류 소스 미도시 또는 교번 주파수 소스. , (DC: direct current) ( ) 
미도시 를 포함할 수 있는 파워 소스 에 의해 제공될 (alternating frequency source)( ) (106)
수 있다 파워 전극 은 기판 의 맞은편에 위치될 수 있다 일부 실시형태에서 파. (126) (122) . , 
워 전극 은 기판 에 걸쳐 균일하지 않은 플라즈마 밀도를 생성할 수 있다 일 실시(126) (122) . 
예에서 플라즈마 밀도는 기판 의 에지에서 보다 기판 의 중심 근방에서 더 높을 , (122) (122)
수 있다 따라서 챔버 월에 대한 이온의 손실에 의해 야기되는 플라즈마 밀도 비균일성은. , 
파워 전극 및 또는 파워 소스 의 디자인 의 고유 퍼포먼스(126) / (106) (design) (inherent 
로 인해 더 분명하게 될 수 있다 파워 전극 에 의해 생성되는 플라즈마performance) . (126)
는 바이어스 전극 및 또는 포커스 링 전극 에 의해 영향을 받을 수 있다(128) / (130) .
도 는 기판 에 걸쳐 플라즈마 밀도를 제어하기 위한 방법에 대한 플로우 [0026] 2 (122)
다이어그램 을 예시한다 기판 에 걸쳐 플라즈마 밀도를 증가시키는 한가지 방법은 (200) . (122)
파워 전극 에 의해 생성되는 플라즈마를 둘러싸는 챔버 월에 대한 이온의 손실을 최소(126)
화하는 것이 될 수 있다 일 실시형태에서 기판 의 에지에서의 플라즈마 밀도는 기판. , (122)
의 중심에서보다 덜 균일하다 따라서 기판 의 프로세스 퍼포먼스 또는 처리는 기(122) . (122)
판 의 에지와 중심 사이에서 현저히 달라질 수 있다 에지에서의 플라즈마 밀도 비균일(122) . 
- 14 -
성을 향상시키기 위한 한 가지 방법은 플라
즈마 챔버 내의 주변 환경보다 기판(102) 
의 에지로 이온을 견인하도록 에지에서(122)
의 포텐셜을 증가시키는 것이 될 수 있다 도 . 
의 실시형태에 도시된 바와 같이 기판1 , (122)
에 인접하여 배치된 포커스 링 은 바이(130)
어스 전극 과 함께 이온을 견인하기 위(128)
해 사용될 수 있다 이러한 방식으로 기판. , 
의 에지에서의 플라즈마 밀도는 기판(122)
의 중심 근방의 플라즈마 밀도보다 더 (122)
균일하게 될 수 있다.
블록 에서 가스의 이온화는 [0029] 204 , , 
기판 의 맞은편인 파워 전극 에 파(122) (126)
워 소스 가 소스 전압을 인가하게 디렉(106)
팅하는 컨트롤러 에 의해 구현될 수 있(110)
다 그러나 다른 실시형태에서 플라즈마를 . , 
생성하기 위해 하나보다 많은 전극이 사용될 
수 있고 이것은 일부의 경우에 바이어스 전; 
극 을 포함할 수 있다 플라즈마의 플라(128) . 
즈마 밀도 또는 이온 밀도는 처리를 위해 사용되는 온도 압력 프로세스 가스 파워 전극, , , , 
및 파워 소스 의 타입을 나타낼 수 있는 플라즈마 밀도 프로파일 을 취득(126) (106) (profile)
할 수 있다 예컨대 일 실시형태에서 파워 소스 는 직류 소스가 될 수 있고 다른 . , (106) (DC) , 
실시형태에서 파워 소스 는 교류 소스 예컨대 라디오 주파수(106) (AC) [ (RF: radio 
마이크로웨이브 등 가 될 수 있다 실시형태에서 플라즈마 밀도 프로파일frequency), ] . DC , 
은 기판 의 에지에서보다 기판 의 중심 근방에서 플라즈마 밀도가 더 높은 것을 (122) (122)
나타낼 수 있는 센터 하이 프로파일 이 될 수 있다 그러나 플라즈마 - (center-high profile) . 
밀도 프로파일은 기판 의 중심에서보다 기판 의 에지 근방에서 플라즈마 밀도가 (122) (122)
더 높은 것을 나타낼 수 있는 에지 하이 프로파일 을 가질 수도 있다- (edge-high profile) . 
컨트롤러는 바이어스 전압 또는 신호를 튜닝하기 위한 탭 오프 커패시터 [0032] , - (138)
를 사용하여 바이어스 전압의 크기 및 또는 주파수를 변경하기 위해 파워 제어 (magnitude) /
회로 를 사용함으로써 바이어스 전압을 제어할 수도 있다 이러한 방식으로 바이어스 (132) . , 
도 플라즈마 프로세싱 시스템의 포커[ 2] 
스 링과 바이어스 전극 사이의 포
텐셜 차이를 가능하게 하는 방법의 
플로우 다이어그램
- 15 -
전압은 바이어스 파워 소스 에 의해 제공되는 전압보다 높거나 낮게 될 수 있다 바이(134) . 
어스 전압은 기판 의 표면에 시스 포텐셜 또는 디바이 시스(122) (sheath potential) (Debye 
를 형성할 수 있다 디바이 시스는 플라즈마로부터 고체 표면 예컨대 기판 으sheath) . , [ (122)]
로의 전이를 형성하는 양 이온의 더 높은 밀도에 의해 형성될 수 있다 기판 에 걸친 . (122)
시스 포텐셜의 균일성은 기판 의 더 균일한 플라즈마 처리를 가능하게 할 수 있다 그(122) . 
러나 시스 포텐셜은 기판 의 에지 근방에서 떨어질 수 있다 에지 균일성을 향(122) (fall off) . 
상시키기 위한 한가지 방법은 더 균일한 방식으로 기판의 에지에 걸쳐 시스 포텐셜을 확장
하는 것이 될 수 있다 일 실시형태에서 에지 균일성을 향상시키기 위해 포커스 링 전극. , 
에 포커스 링 전압이 인가될 수 있다(130) .
블록 에서 컨트롤러 는 파워 제어 회로 가 기판 에 인접한 포 [0033] 208 , (110) (132) (122)
커스 링 에 포커스 링 전압을 인가하게 디렉팅할 수 있다 일 실시 형태에서 포커스 (130) . , 
링 전압은 기판 의 에지에서의 시스 포텐셜 균일성을 향상시키기 위해 바이어스 전압(122)
보다 낮게 될 수 있다 포커스 링 전압과 바이어스 전압 사이의 차이는 원하는 프로세싱 조. 
건에 따라 변경될 수 있다 일 특정 실시형태에서 와 사이가 될 수 있는 바이. , 0V 10,000V 
어스 전압에 무관하게 포커스 링 전압은 바이어스 전압보다 적어도 낮게 될 수 있다, 50V . 
다른 특정 실시형태에서 포커스 링 전압은 바이어스 전압과 무관하게 바이어스 전압보다 , , , 
낮은 와 사이가 될 수 있다 그러나 다른 실시형태에서 포커스 링 전압은 바이100V 800V . , 
어스 전압의 크기에 의존할 수 있다 이러한 경우 포커스 링 전압은 바이어스 전압보다 적. , 
어도 낮게 될 수 있다5% .
블록 에서 파워 전극 에 인가되는 적어도 파워를 사용하여 플라즈마 프 [0035] 210 , (126)
로세싱 챔버 내의 가스를 점화함으로서 플라즈마가 생성될 수 있다 플라즈마 처리 특성을 . 
최적화하기 위해 바이어스 전압 및 또는 포커스 링 전압의 인가에 의한 크기 및 또는 균일, / /
성에 의해 기판 의 표면에서 형성되는 시스 포텐셜이 변경될 수 있다 일 실시형태에, (122) . 
서 플라즈마 처리 특성은 기판 에 걸친 에치 레이트 균일성을 포함할 수 있지만 이것, (122) , 
에 한정되지 않는다 특히 에치 레이트 균일성에서의 향상은 기판 의 에지로부터 . (122) 5㎜ 
내지 내에 있다15 .㎜ 
도 은 포텐셜 제어 회로 를 포함할 수 있는 플라즈마 프로세싱 시스템 [0036] 3 (302)
의 다른 실시형태의 개략적인 예시이다 포텐셜 제어 회로 는 개의 전극 사이의 (300) . (302) , 2
포텐셜 차이를 제어하기 위해 포커스 링 전극 및 바이어스 전극 과 통합될 수 있, (130) (128)
다 포커스 링 전극 이 바이어스 전극 보다 더 낮거나 높은 포텐셜이 될 수 있도. (130) (128)
록 포텐셜 차이를 조정하기 위해 컨트롤러 가 사용될 수 있다 도 의 실시형태에서, (110) . 3 , 
- 16 -
2) 전극의 오기로 보인다 ‘ ’ .
탭 오프 커패시터 는 포커스 링 전극 과 바이어스 파워 소스 사이에 배치될 - (304) (130) (134) 
수 있다.
탭 오프 커패시터 는 포커스 링 전극 과 바이어스 전극 사이의 [0037] - (304) , (130) (128) 
포텐셜 차이를 가능하게 하기 위해 커패시턴스를 변경할 수 있는 가변 커패시터가 될 수 
있다 플라즈마 프로세싱 시스템 은 도 의 설명에서 개시된 바와 유사한 방법으로 구. (300) 2
현될 수 있다 컨트롤러 는 인가된 바이어스 전압에 기초하여 바이어스 전극과 포커스 . (110)
링 전극 사이의 포텐셜 차이를 적어도 차이로 제어할 수 있다 다른 실시형태에서 컨5% . , 
트롤러 는 와 의 사이 또는 적어도 가 되도록 포텐셜 차이를 제어할 수 (110) 100V 800V 50V
있다 상기한 바와 같이 에지에서의 플라즈마 밀도 또는 프로세스 퍼포먼스가 기판 의 . , (122)
중심 근방에서의 플라즈마 밀도 또는 프로세스 퍼포먼스에 대하여 더 균일하게 되도록 기, 
판 의 에지에서의 플라즈마 처리 결과를 향상시키기 위해 포텐셜 차이가 사용될 수 있(122)
다.
도 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 포텐셜 제어 회로에 대한 다른 실시형태의 개[ 3] 
략적인 예시
- 17 -
다 선행발명들 . 
선행발명 갑 제 호증 을 제 호증1) 1( 3 , 2 )
공개된 일본 공개특허공보 특개 호에 게재된 플라즈마 2010. 2. 12. 2010-34416 ‘
처리 장치 및 플라즈마 처리 방법이라는 명칭의 발명으로 주요 내용 및 도면은 별지 ’ , [
과 같다1] .
선행발명 갑 제 호증의 을 제 호증2) 2( 4 2, 3 )
공개된 일본 공개특허공보 특개 호에 게재된 탄도 전2008. 6. 26. 2008-147659 ‘
자 빔 촉진 플라즈마 처리 시스템에 있어서의 균일성 제어 방법 및 시스템이라는 명’
칭의 발명으로 주요 내용 및 도면은 별지 와 같다, [ 2] .
선행발명 갑 제 호증 을 제 호증3) 3( 5 , 4 )
공개된 미국 특허출원공개공보 호에 게재된 플2003. 10. 30. US2003/0201069 ‘
라즈마 처리를 위한 가변 포커스 링이라는 명칭의 발명’ 이다 다만 이 사건 소송에서 . 
구체적으로 그 내용을 인용하지 아니하므로 관련 내용에 관한 기재는 생략한다, .
인정근거 다툼 없는 사실 갑 제 호증 갑 제 호증의 을 제 내[ ] , 1, 2, 3, 5, 6, 7, 10 , 4 2, 1 
지 호증의 각 기재 변론 전체의 취지4 , 
당사자의 주장2. 
가 원고의 주장 . 
이 사건 제 내지 항 출원발명은 선행발명 에 의하여 진보성이 부정되1 17 1, 2, 3
지 않는다.
나 피고의 주장 . 
이 사건 제 항 출원발명은 통상의 기술자가 선행발명 에 선행발명 를 결합하1 1 2
- 18 -
여 쉽게 발명할 수 있으므로 특허법 제 조 제 항에 의하여 특허를 받을 수 없다 이 , 29 2 . 
사건 제 항 출원발명의 진보성이 부정되어 특허를 받을 수 없는 이상 이 사건 출원발1
명의 나머지 청구항도 특허를 받을 수 없다.
판단3. 
가 이 사건 제 항 출원발명의 진보성 인정 여부 . 1
이 사건 제 항 출원발명과 선행발명 의 구성요소 대비1) 1 1
이 사건 제 항 출원발명의 각 구성요소에 대응하는 선행발명 의 각 구성요소1 1
는 아래 표 기재와 같다.
구성요소 이 사건 제 항 출원발명1 선행발명 1
전제부 기판을 처리하기 위한 플라즈마 프로세
싱 챔버에 있어서,
본 발명은 플라즈마 처리 장치를 사○ 
용한 에칭 공정 중에서도 층간 절연막
의 에칭에 사용되는 드라이 에칭 장치
플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법 플( ) (
라즈마 처리 방법 에 관한 것으로 예를 ) , 
들어 피가공 시료의 패턴이 고 애스( )高
펙트비 콘택트 홀인 경우에 특히 ( ) , 比
웨이퍼 에지에서 발생하는 홀의 기울기
틸팅 를 억제할 수 있는 플라즈마 처( )
리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 
것이다 문단번호 ( [0001]).
1 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 배
치되는 전극;
플라즈마 처리 장치에서 진공 용기○ 
내에 샤워 플레이트 와 상부 전(1) (2) , 
극 과 하부 전극 이 마련된다 문단(3) , (5) (
번호 [0013]).
2 상기 기판의 에지와 직접 접촉하고 상, 하부 전극 에는 원환상 부재(5) (11)○ 
- 19 -
기 전극의 적어도 일부를 둘러싸는 포
커스 링;
이하 포커스 링이라고 함 와 도체 링( ) , 
과 절연체 링 이 설치되며 이들 (12) , (13) , 
외주에 서셉터 가 배치되어 있다 문(18) (
단번호 [0013]).
하부 전극 의 주위에는 포커스 링(5)○ 
이 배치되어 있다 문단번호 (11) ( [0017]).
3 적어도 상기 전극 및 상기 포커스 링에 
연결되고 상기 전극을 상기 포커스 링, 
보다 낮은 포텐셜로 유지하도록 구성되
는 포텐셜 제어 회로 및; 
하부 전극 및 도체링 에는 고(5) (12)○ 
주파 바이어스 전원 으로부터 분배기(7)
를 통해 고주파 바이어스 전압이 (14)
인가된다 수광 수단 의 출력이 제어. (16)
용 연산 수단 에 입력되어 하부 PC( )(17)
전극 과 포커스 링 에 인가하는 전(5) (11)
압의 배분을 제어한다 문단번호 (
[0013]).
이 포커스 링은 도체 혹은 절연체로 ○ 
되어 있으며 여기서는 실리콘으로 이, 
루어져 있다 그 하층에는 포커스 링에 . 
고주파 바이어스 전력을 인가하기 위한 
도체 링 이 설치되어 있다 고주파 (12) . 
바이어스 전원 으로부터의 전력을 콘(7)
덴서로 이루어지는 분배기 를 통해 (14)
분배하여 하부 전극 을 통한 피처리, (5)
체 와 포커스 링 에 각각 상이한 (6) (11)
전압을 인가할 수 있는 구조로 되어 있
다 이 분배기 는 고주파 바이어스 . (14)
전원 으로부터의 고주파 바이어스 전(7)
압을 피처리체 와 포커스 링 에 각(6) (11)
각 인가하는 전압으로 제어하여 분배하
- 20 -
는 수단이다 문단번호 ( [0017]).
4 상기 전극의 맞은편에 있고 직류(DC) 
전압 소스에 연결되는 카운터 전극
을 포함하고(counter electrode) ,
플라즈마 처리 장치에서 진공 용기○ 
내에 샤워 플레이트 와 상부 전(1) (2) , 
극 과 하부 전극 이 마련된다 상부 (3) , (5) . 
전극 에는 플라즈마 생성용 고주파 (3)
전원 이 연결되어 진공 용기 내에 (4) , (1) 
플라즈마 생성용 전력을 공급한다 문단(
번호 [0013]).
5 상기 포텐셜 제어 회로는 제 가변 (i) 1 
커패시터와 평행하게 접속된 파워 소
스 상기 파워 소스 및 상기 제 가, (ii) 1 
변 커패시터와 직렬로 접속된 매칭 커
패시터 및 매칭 인덕터 및 상기 포(iii) 
커스 링에 접속된 제 단부와 상기 매1 
칭 인덕터에 접속된 제 단부를 갖는 2 
제 가변 커패시터를 포함하고 상기 2 , 
파워 소스는 그라운드에 접속된 제 단1 
부를 포함하고 상기 제 가변 커패시, 1 
터는 그라운드에 접속된 제 단부를 포1 
함하고 상기 파워 소스는 상기 매칭 , 
커패시터에 접속된 제 단부를 포함하2 
고 상기 제 가변 커패시터는 상기 매, 1
칭 커패시터에 접속된 제 단부를 포함2 
하는 것인 플라즈마 프로세싱 챔버
고주파 바이어스 전원 으로부터의 (7)○ 
전력을 콘덴서로 이루어지는 분배기
를 통해 분배하여 하부 전극 을 (14) , (5)
통한 피처리체 와 포커스 링 에 각(6) (11)
각 상이한 전압을 인가할 수 있는 구조
로 되어 있다 이 분배기 는 고주파 . (14)
바이어스 전원 으로부터의 고주파 바(7)
이어스 전압을 피처리체 와 포커스 (6)
링 에 각각 인가하는 전압으로 제어(11)
하여 분배하는 수단이다 이에 의해 플. , 
라즈마 중의 라디칼 분포를 균일하게 
하는 작용 및 웨이퍼 표면과 포커스 링 
표면에 발생하는 이온 시스의 높이를 
균일하게 유지하는 것이 가능하게 된
다 이 경우 전력의 분할비 분배비 는 . , ( )
웨이퍼 표면에 형성되는 시스의 정전 
용량 및 포커스 링의 표면에 형성되는 
시스의 정전 용량과 상술한 콘덴서 용
량의 비율로 결정되므로 포커스 링에 , 
인가하는 고주파 바이어스 전력을 변경
- 21 -
공통점 및 차이점의 분석2) 
가 전제부) 
이 사건 제 항 출원발명은 기판을 처리하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버에 1 ‘ ’
관한 발명이고 선행발명 역시 피가공 시료인 반도체 웨이퍼 의 에칭에 사용되는 , 1 ‘ (6)
플라즈마 처리 장치의 진공 용기 에 관한 발명이므로 양 발명은 기판을 처리하기 (1)’ , 
위한 플라즈마 프로세싱 챔버에 관한 것이라는 점에서 동일하다 이에 대하여 당사자 (
사이에 다툼이 없다).
나 구성요소 ) 1
이 사건 제 항 출원발명의 구성요소 과 이에 대응하는 선행발명 의 구성요소1 1 1
는 플라즈마 프로세싱 챔버 진공 용기‘ [ (1)]3) 내에 배치되는 마련되는 전극 하부 전극 ( ) [ (
을 포함한다는 점에서 동일하다 이에 대하여 당사자 사이에 다툼이 없다5)]’ ( ).
다 구성요소 ) 2
이 사건 제 항 출원발명의 구성요소 는 기판의 에지와 직접 접촉하고 전극의 1 2 ‘ , 
적어도 일부를 둘러싸는 포커스 링인데 이에 대응하는 선행발명 의 구성요소는 하’ , 1 ‘
부 전극 의 주위에 배치되어 있는 포커스 링 이다 구성요소 의 포커스 링은 전(5) (11)’ . 2
극의 적어도 일부를 둘러싸는 반면 선행발명 의 명세서에는 포커스 링 이 하부 전, 1 (11)
극의 주위에 배치되어 있다고만 기재되어 있으나 아래와 같은 선행발명 의 도면에 , 1
3) 이 사건 제 항 출원발명의 구성요소에 대응하는 선행발명 의 구성요소를 괄호 안에 기재하였고 이하 같은 방식으로 표기한 1 1 , 
다.
하기 위해서는 콘덴서를 가변으로 두는 
것이 좋다 문단번호 ( [0017]).
- 22 -
의하면 선행발명 의 포커스 링 도 구성요소 와 같이 피가공 시료 의 하부 측에 , 1 (11) 2 (6)
위치한 하부 전극 의 적어도 외부 일부를 상부 측에서 둘러싸는 형태로 설치됨을 알 (5)
수 있다 양 구성은 전극 하부 전극 의 적어도 일부를 둘러싸는 포커스 링 포커스 링. [ (5)] [
을 포함한다는 점에서 공통된다(11)] . 
다만 구성요소 의 포커스 링은 기판의 에지와 직접 접촉하는 반면 선행발명 2 , 
은 이에 관하여 구체적으로 명시하지 않았다는 점에서 차이가 있다 이하 차이점 이1 ( ‘ 1’
라 한다).
라 구성요소 ) 3
이 사건 제 항 출원발명의 구성요소 은 적어도 전극 및 포커스 링에 연결되1 3 ‘
고 전극을 포커스 링보다 낮은 포텐셜로 유지하도록 구성되는 포텐셜 제어 회로이다, ’ . 
이에 대응하는 선행발명 의 구성요소는 고주파 바이어스 전원 으로부터 고주파 바1 ‘ (7)
도 플라즈마 처리 장치의 종단면도[ 1] 도 도 의 광원 및 수광 수단에서의 횡[ 2] 1
단면도
- 23 -
이어스 전압을 하부 전극 및 도체 링 에 인가하고 도체 링 의 상층에 설치된 (5) (12) , (12)
포커스 링과 전기적으로 연결되어서 하부 전극 과 포커스 링 에 각각 상이한 고주(5) (11)
파 바이어스 전압을 인가하도록 제어하는 분배기 이다 양 구성은 전극 하부 전극(14)’ . [
및 포커스 링 포커스 링 에 연결되는 포텐셜 제어 회로 분배기 를 포함한다(5)] [ (11)] [ (14)]
는 점에서 공통된다. 
다만 구성요소 의 포텐셜 제어 회로는 전극을 포커스 링보다 낮은 포텐셜로 3
유지하는 반면 선행발명 은 하부 전극 과 포커스 링 에 상이한 전압을 인가하는 , 1 (5) (11)
구성만 개시할 뿐 하부 전극을 포커스 링보다 낮은 포텐셜로 유지하는지 여부에 관하
여는 명시하지 않았다는 점에서 차이가 있다 이하 차이점 라 한다( ‘ 2’ ).
마 구성요소 ) 4
이 사건 제 항 출원발명의 구성요소 는 전극의 맞은편에 있고 직류 전압 1 4 ‘ (DC) 
소스에 연결되는 카운터 전극 인데 이에 대응하는 선행발명 의 구(counter electrode)’ , 1
성요소는 플라즈마 처리 장치에서 진공 용기 내에 하부 전극 의 맞은편에 있고 ‘ (1) (5)
플라즈마 생성용 고주파 전원 이 연결되는 상부 전극 이다 양 구성은 전극 하부 (4) (3)’ . [
전극 의 맞은편에 있는 카운터 전극 상부 전극 을 포함한다는 점에서 공통된다(5)] [ (3)] . 
다만 구성요소 의 카운터 전극은 직류 전압 소스에 연결되는 반면 선행4 (DC) , 
발명 의 상부 전극은 교류 전압 소스에 연결된다는 점에서 차이가 있다 이하 차이점 1 ( ‘
이라 한다3’ ).
바 구성요소 ) 5
이 사건 제 항 출원발명의 구성요소 는 포텐셜 제어 회로가 파워소스 제1 5 , 1, 2 
가변 커패시터 제 단부 매칭 커패시터 매칭 인덕터를 포함하고 위 각 요소 사이, 1, 2 , , 
- 24 -
가 접속된 구성이다 이에 대응하는 선행발명 의 구성요소는 분배기가 하부 전극 을 . 1 (5)
통한 피처리체 와 포커스 링 에 각각 상이한 전압을 인가할 수 있는 구조로 되어 (6) (11)
있고 포커스 링에 인가하는 고주파 바이어스 전력을 변경하기 위하여 콘덴서를 가변으
로 두는 구성이다. 
구성요소 의 포텐셜 제어 회로는 위 각 요소 및 그 접속 관계에 관하여 한정5
하는 반면 선행발명 은 분배기의 세부 구성과 이들 사이의 결합관계에 관하여 구체, 1
적으로 개시하고 있지 않다는 점에서 양 구성은 차이가 있다 이하 차이점 라 한다( ‘ 4’ ).
차이점에 대한 검토3) 
가 차이점 ) 1
앞서 든 증거 및 변론 전체의 취지에 의하여 알 수 있는 다음과 같은 사정을 
종합하여 보면 통상의 기술자가 선행발명 로부터 포커스 링이 기판의 에지와 직접 , 1
접촉하는 구성을 쉽게 도출할 수 있다고 보인다 이에 대하여 당사자 사이에 다툼이 없(
다).
아래와 같은 이 사건 출원발명의 명세서 기재에 의하면 이 사건 출원발명의 , ⑴ 
포커스 링은 바이어스 전극과 함께 기판을 지지하기 위한 목적으로 사용되는 구성이
고 바이어스 전극과 서로 전기적으로 절연될 수 있는 구성이며 바이어스 전극과는 물, , 
리적으로 접촉할 수도 있지만 접촉하지 않게 구성할 수도 있다 그러나 이렇게 물리적. 
으로 접촉하게 구성하거나 접촉하지 않게 구성함으로 인해서 발생하는 작용효과의 차
이에 관하여는 아무런 기재를 하고 있지 않다 따라서 이 사건 제 항 출원발명의 구성. 1
요소 의 포커스 링이 기판의 에지에 지지를 제공하도록 기판의 에지와 물리적으로 접2
촉하도록 구성하는 것이 통상의 기술자에게 각별한 기술적 곤란성이 있다고 볼 수 없
- 25 -
다.
한편 일반적으로 플라즈마 프로세싱 챔버에서 포커스 링은 실리콘 웨이퍼를 ⑵ 
고정시키는 등의 기능을 하는 구성이고 식각 대상인 웨이퍼는 실리콘 재질로서 부도, 
체라는 것이 통상의 기술자에게 기술상식이다 그러므로 구성요소 와 선행발명 에서 . 2 1
포커스 링이 모두 일반적으로 부도체인 기판과 물리적으로 직접 접촉되게 구성하거나 
혹은 접촉되지 않게 구성하더라도 선행발명 의 도면 도 에 나타난 바와 같이 반, 1 ( 1, 2) , 
도체 웨이퍼 의 둘레를 감싸도록 형성되어서 반도체 웨이퍼 보유지지 기구 와 함(6) (10)
께 반도체 웨이퍼를 고정하여 지지하는 구성이므로 기능에 있어서 서로 실질적으로 동
일하다고 볼 수 있고 또한 이 사건 제 항 출원발명과 선행발명 은 모두 포커스 링과 , 1 1
전극에 서로 상이한 전압을 인가하는 것을 기술적 특징으로 하는 것이므로 선행발명 , 
의 포커스 링은 이 사건 출원발명의 포커스 링이 바이어스 전극과 전기적으로 서로 1 ‘
이 사건 출원발명의 최종명세서[ ]
전략 포커스 링은 기판의 에지에 지지 를 제공하거나 기판의 에지와의 [0007] ( ) (support)
물리적 접촉될 수 있다 그러나 포커스 링과 바이어스 전극은 서로 전기적으로 절연될 수 . , 
있고 및 또는 서로 직접 물리적으로 접촉하지 않을 수 있다 후략, / . ( )
포커스 링 예컨대 석영 세라믹 등의 유전체 물질 은 전극 및 또는 기판 주위에 [0008] ( , , ) /
배치될 수 있다 포커스 링 및 또는 바이어스 전극은 기판을 지지하기 위해 사용될 수 있. /
다 그러나 포커스 링과 바이어스 전극은 서로 전기적으로 절연될 수 있고 및 또는 서로 . , , /
물리적으로 접촉하지 않을 수 있다. 
일 실시형태에서 기판은 플라즈마 프로세싱 시스템 내의 기판 홀더 내에 배치 [0009] , 
될 수 있다 기판 홀더는 기판의 중심을 지지할 수 있는 바이어스 전극과 기판의 에지를 . , 
지지할 수 있는 포커스 링의 조합을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다 일부 실시형태에. 
서 기판은 바이어스 전극에 정전기적으로 연결될 수 있고 포커스 링과 물리적으로 접촉하, , 
지 않을 수 있다.
- 26 -
절연되는 것 문단번호 과 마찬가지로 하부 전극과 전기적으로 연결되지 않고 ( [0007])’ , 
절연되게 구성해야 한다는 것은 동일하므로 이로 인한 작용효과에 있어서도 구성요소 , 
의 포커스 링과 별다른 차이가 있다고 볼 수 없다2 . 
나 차이점 ) 2
앞서 든 증거 및 변론 전체의 취지에 의하여 알 수 있는 다음과 같은 사정을 
종합하여 보면 이 사건 출원발명 출원 당시의 기술수준에 비추어 통상의 기술자가 선, 
행발명 로부터 차이점 를 극복하고 포텐셜 제어 회로가 전극을 포커스 링보다 낮은 1 2
포텐셜로 유지하도록 하는 구성을 쉽게 도출할 수 있다고 보인다.
아래와 같은 이 사건 출원발명의 명세서 기재에 의하면 이 사건 제 항 출원, 1⑴ 
발명의 포텐셜 제어 회로는 포커스 링 에 접속된 제 가변 커패시터인 탭 오프 커(130) 2 -
패시터 를 사용하여 바이어스 파워 소스 에 의해 제공되는 전압의 크기 (138, 304) (134)
및 또는 주파수를 변경함으로써 포커스 링 전극 에 인가되는 포커스 링 전압을 바/ (130)
이어스 전극 에 인가되는 바이어스 전압보다 높거나 낮게 할 수 있고 위와 같은 (128) , 
구성으로 구성요소 의 전극을 포커스 링보다 낮은 포텐셜로 유지하도록 구성되는 포3 ‘
텐셜 제어 회로의 기술적 특징을 가질 수 있다’ . 
이 사건 출원발명의 최종명세서[ ]
도 의 실시형태에서 파워 제어 회로 는 각각의 컴포넌트에 바이어스 전 [0024] 1 , (132) , 
극 전압과 포커스 링 전압을 인가하기 위해 바이어스 파워 소스 를 사용할 수 있다 그(134) . 
러나 다른 실시형태에서 파워 제어 회로 는 각 컴포넌트를 위한 개별 파워 소스를 포, (132)
함할 수 있다 중략 동일 파워 신호는 개의 전극 모두에 적용될 수 있지만. ( ) 2 , 탭 오프 커-
패시터 는 더 높은 전압으로 파워 신호를 증가시키기 위해 사용될 수 있다(138) . 적어도 5%
까지 포커스 링 전압보다 바이어스 전압이 더 높은 것을 보장하기 위해 컨트롤러 는 (110)
커패시턴스 예컨대 탭 오프 커패시터 를 변경할 수 있다[ - (138)] . 다른 실시형태에서 바이어 , 
- 27 -
아래와 같은 선행발명 의 명세서 기재에 의하면 선행발명 의 플라즈마 1 , 1⑵ 
처리 장치의 분배기 는 고주파 바이어스 전원 으로부터의 고주파 바이어스 전압을 (14) (7)
제어하여 하부 전극 을 통한 피처리체 와 포커스 링 에 각각 분배하는 수단인데(5) (6) (11) , 
선행발명 에는 콘덴서를 가변으로 두어 포커스 링에 인가하는 고주파 바이어스 전력1
스 전압은 포커스 링 전압보다 보다 더 높지 않을 수 있다 다른 실시형태에서 바이어50V . , 
스 전압은 포커스 링 전압보다 적어도 더 높고 보다 더 높지 않을 수 있다 후100V 800V . (
략)
[0032] 컨트롤러는 바이어스 전압 또는 신호를 튜닝하기 위한 탭 오프 커패시터, - (138)
를 사용하여 바이어스 전압의 크기 및 또는 주파수를 변경하기 위해 파워 제어 (magnitude) /
회로 를 사용함으로써 바이어스 전압을 제어할 수도 있다(132) . 이러한 방식으로 바이어스 , 
전압은 바이어스 파워 소스 에 의해 제공되는 전압보다 높거나 낮게 될 수 있다(134) . 바이 
어스 전압은 기판 의 표면에 시스 포텐셜 또는 디바이 시스(122) (sheath potential) (Debye 
를 형성할 수 있다 디바이 시스는 플라즈마로부터 고체 표면 예컨대 기판 으sheath) . , [ (122)]
로의 전이를 형성하는 양 이온의 더 높은 밀도에 의해 형성될 수 있다 기판 에 걸친 . (122)
시스 포텐셜의 균일성은 기판 의 더 균일한 플라즈마 처리를 가능하게 할 수 있다 그(122) . 
러나 시스 포텐셜은 기판 의 에지 근방에서 떨어질 수 있다 에지 균일성을 향(122) (fall off) . 
상시키기 위한 한가지 방법은 더 균일한 방식으로 기판의 에지에 걸쳐 시스 포텐셜을 확장
하는 것이 될 수 있다. 일 실시형태에서 에지 균일성을 향상시키기 위해 포커스 링 전극, 
에 포커스 링 전압이 인가될 수 있다(130) .
전략 [0035] ( ) 플라즈마 처리 특성을 최적화하기 위해 바이어스 전압 및 또는 포커스 , /
링 전압의 인가에 의한 크기 및 또는 균일성에 의해 기판 의 표면에서 형성되는 시스 / , (122)
포텐셜이 변경될 수 있다. 일 실시형태에서 플라즈마 처리 특성은 기판 에 걸친 에치 , (122)
레이트 균일성을 포함할 수 있지만 이것에 한정되지 않는다 특히 에치 레이트 균일성에서, . 
의 향상은 기판 의 에지로부터 내지 내에 있다(122) 5 15 .㎜ ㎜ 
[0037] 탭 오프 커패시터 는 포커스 링 전극 과 바이어스 전극 사이의 - (304) , (130) (128) 
포텐셜 차이를 가능하게 하기 위해 커패시턴스를 변경할 수 있는 가변 커패시터가 될 수 
있다. 플라즈마 프로세싱 시스템 은 도 의 설명에서 개시된 바와 유사한 방법으로 구 (300) 2
현될 수 있다 후략. ( )
- 28 -
을 변경할 수 있고 하부 전극 과 포커스 링 에 각각 상이한 고주파 바이어스 전력(5) (11)
을 인가하는 구성이 개시되어 있다. 
다만 선행발명 에는 하부 전극 을 포커스 링 보다 낮은 포텐셜로 유지하1 (5) (11)
는 기술적 특징에 관하여는 명시적으로 개시되어 있지 않지만 아래와 같은 선행발명 , 
의 명세서 기재에 의하면 포커스 링 소모량에 따라 고주파 바이어스 전압을 제어하1 , 
선행발명 의 명세서[ 1 ]
이에 대해 [0005] 포커스 링에 웨이퍼와는 별도의 고주파 바이어스 전력을 인가하여 플 
라즈마 시스면을 균일하게 유지하는 것이 제안되었다 예를 들어 특허문헌 참조 이에 의( 1 ). 
해 결과적으로 포커스 링 상의 이온 시스와 웨이퍼 상의 이온 시스 위치를 일치시키는 것
이 가능해진다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법은 웨이퍼 외주에 설치된 [0012] 
포커스 링의 소모량을 간편하게 모니터하는 것을 제공한다 그에 의해 웨이퍼 에지 상부와 . 
그 외주부에 배치된 포커스 링 상부에 형성되는 이온 시스의 단차를 저감하기 위해 포커스 
링에 별도로 인가하는 고주파 바이어스 전력량을 조정함으로써, 예를 들어 패턴이 고애스펙 
트비 콘택트 홀인 경우에 특히 웨이퍼 에지에서 발생하는 홀의 기울기 틸팅 를 장기에 걸쳐 ( )
안정적으로 억제할 수 있다 또는 모니터한 포커스 링 소모량이 소정의 값을 초과한 경우 . 
혹은 초과할 것 같은 경우에 처치를 정지하는 신호를 발신함으로써 불량품을 저감할 수 있, 
다.
전략 상기 고주파 바이어스 전원 으로부터의 전력을 콘덴서로 이루어지는 분 [0017] ( ) (7)
배기 를 통해 분배하여(14) , 하부 전극 을 통한 피처리체 와 포커스 링 에 각각 상이(5) (6) (11)
한 전압을 인가할 수 있는 구조로 되어 있다. 이 분배기 는 고주파 바이어스 전원 으 (14) (7)
로부터의 고주파 바이어스 전압을 피처리체 와 포커스 링 에 각각 인가하는 전압으로 (6) (11)
제어하여 분배하는 수단이다 이에 의해 플라즈마 중의 라디칼 분포를 균일하게 하는 작용 . 
및 웨이퍼 표면과 포커스 링 표면에 발생하는 이온 시스의 높이를 균일하게 유지하는 것이 
가능하게 된다 이 경우 전력의 분할비 분배비 는 웨이퍼 표면에 형성되는 시스의 정전 용. ( )
량 및 포커스 링의 표면에 형성되는 시스의 정전 용량과 상술한 콘덴서 용량의 비율로 결
정되므로 포커스 링에 인가하는 고주파 바이어스 전력을 변경하기 위해서는 콘덴서를 가변, 
으로 두는 것이 좋다.
- 29 -
여 웨이퍼 표면 또는 포커스 링 표면의 시스 두께를 변경한 후 에칭을 실시하는 구성
을 개시하고 있다 통상의 기술자라면 위와 같은 선행발명 의 명세서 기재 및 도면의 . 1
도시로부터 선행발명 에도 도 의 에 나타난 바와 같이 플라즈마 처리장치의 진공 1 5 (b) , 
용기 에서 포커스 링 위의 이온 시스면 위치가 웨이퍼 위의 이온 시스면 위치보다 (1)
아래쪽으로 내려와 어긋난 부분을 서로 일치시켜 동일한 이온 시스 두께로 유지하기 
위해서 선행발명 의 분배기가 포커스 링에 결합된 가변 콘덴서를 제어하여 포커스 , 1
링에 인가하는 고주파 바이어스 전압을 하부 전극에 인가하는 고주파 바이어스 전압보
다 더 높여줌으로써 즉 하부 전극을 포커스 링보다 낮은 포텐셜로 유지하도록 제어함, 
으로써 포커스 링 위의 이온 시스 두께를 더 두껍게 조정하여 웨이퍼 위와 포커스 링 , 
위의 이온 시스면 두께를 동일하게 유지할 수 있음을 알 수 있다 따라서 선행발명 . 1
에도 구성요소 의 포텐셜 제어 회로가 전극을 포커스 링보다 낮은 포텐셜로 유지하는 3
구성과 실질적으로 동일한 기술적 특징이 내포 또는 암시되어 있다고 볼 수 있다. 
한편 아래와 같은 이 사건 출원발명의 명세서 기재에 의하면 컨트롤러, (110)⑶ 
는 탭 오프 커패시터 를 사용하여 바이어스 전압의 크기 및 또는 주파수를 변경할 - (138) /
선행발명 의 명세서[ 1 ]
도 를 사용하여 고주파 바이어스 전압 과 상은 면 웨이퍼 표면 또는 [0020] 3(b) , (Vpp)
포커스 링 표면의 시스 두께의 관계를 설명한다. 시스 두께는 고주파 바이어스 전압(Vpp)
이 낮을 때 얇고 높을 때 두꺼워진다.
전략 시스 높이에 단차 는 의 관계를 충족하므로 에칭을 실시한다 [0023] ( ) (X) X<Y , (S5). 
한편 예를 들어 포커스 링 소모량이 커서 에칭 레시피에서 설정한 값으로부터 구한 이온 , 
시스 두께를 고려했을 때의 이온 시스 단차 의 값이 로 되었을 경우 다시 에칭 레시(X) X>Y , 
피의 설정이 필요해진다 이 경우 포커스 링 에 인가하는 고주파 바이어스 전력값을 증. (11)
대시켜 의 관계가 성립하도록 레시피를 수정하고 에칭을 실시한다X>Y (S1), .
- 30 -
수 있고 이러한 방식으로 바이어스 전압이 바이어스 파워 소스 에 의해 제공되는 , (134)
전압보다 높거나 낮게 되도록 제어할 수 있다 따라서 이 사건 제 항 출원발명의 포텐. 1
셜 제어 회로에서 포커스 링 전극은 바이어스 전극보다 높은 포텐셜로 유지하도록 구
성할 수 있고 이와 반대로 낮은 포텐셜로 유지하도록 구성할 수도 있다. 
그리고 선행발명 의 명세서에는 전력의 분할비 분배비 는 웨이퍼 표면에 형성1 “ ( )
되는 시스의 정전 용량 및 포커스 링의 표면에 형성되는 시스의 정전 용량과 상술한 
콘덴서 용량의 비율로 결정되므로 포커스 링에 인가하는 고주파 바이어스 전력을 변, 
경하기 위해서는 콘덴서를 가변으로 두는 것이 좋다 문단번호 고 기재되어 있( [0017]).”
으므로 이를 통해서 통상의 기술자가 선행발명 의 분배기를 이온 시스 단차의 값에 , 1
이 사건 출원발명의 최종명세서[ ]
전략 동일 파워 신호는 개의 전극 모두에 적용될 수 있지만 탭 오프 커패시 [0024] ( ) 2 , -
터 는 더 높은 전압으로 파워 신호를 증가시키기 위해 사용될 수 있다 적어도 까지 (138) . 5%
포커스 링 전압보다 바이어스 전압이 더 높은 것을 보장하기 위해 컨트롤러 는 커패시(110)
턴스 예컨대 탭 오프 커패시터 를 변경할 수 있다 후략[ - (138)] . ( )
[0032] 컨트롤러는 바이어스 전압 또는 신호를 튜닝하기 위한 탭 오프 커패시터, - (138)
를 사용하여 바이어스 전압의 크기 및 또는 주파수를 변경하기 위해 파워 제어 (magnitude) /
회로 를 사용함으로써 바이어스 전압을 제어할 수도 있다(132) . 이러한 방식으로 바이어스 , 
전압은 바이어스 파워 소스 에 의해 제공되는 전압보다 높거나 낮게 될 수 있다(134) . 후 (
략)
도 은 포텐셜 제어 회로 를 포함할 수 있는 플라즈마 프로세싱 시스템 [0036] 3 (302) (30
의 다른 실시형태의 개략적인 예시이다 포텐셜 제어 회로 는 개의 전극 사이의 포0) . (302) , 2
텐셜 차이를 제어하기 위해 포커스 링 전극 및 바이어스 전극 과 통합될 수 있, (130) (128)
다. 포커스 링 전극 이 바이어스 전극 보다 더 낮거나 높은 포텐셜이 될 수 있도(130) (128)
록 포텐셜 차이를 조정하기 위해 컨트롤러 가 사용될 수 있다, (110) . 도 의 실시형태에서 3 , 
탭 오프 커패시터 는 포커스 링 전극 과 바이어스 파워 소스 사이에 배치될 - (304) (130) (134) 
수 있다.
- 31 -
따라 구성요소 의 포텐셜 제어 회로와 마찬가지로 포커스 링 전극이 하부 전극보다 3
더 높은 전력 값이 인가되도록 구성할 수도 있지만 이와 반대로 더 낮은 전력 값이 인
가되도록 쉽게 변경할 수 있다고 볼 수 있다. 
다 차이점 ) 3
앞서 든 증거 및 변론 전체의 취지에 의하여 알 수 있는 다음과 같은 사정을 
종합하여 보면 통상의 기술자가 선행발명 로부터 또는 선행발명 에 선행발명 를 , 1 1 2
결합하여 카운터 전극이 직류 전압 소스에 연결되는 구성을 쉽게 도출할 수 있다(DC) 
고 보인다 이에 대하여 당사자 사이에 다툼이 없다( ).
아래와 같은 이 사건 출원발명의 명세서 기재에 의하면 플라즈마 프로세싱 , ⑴ 
챔버 내의 상부 측에 배치되는 카운터 전극 인 파워 전극 은 플라즈마 챔버 (102) (4) (126)
내에 투입되는 가스를 이온화하기 위한 전원 소스로서 직류 또는 교류 전원을 (DC) (AC) 
포함하는 파워 소스 에 의해 제공될 수 있다(106) . 
그러므로 이 사건 출원발명에서 카운터 전극은 플라즈마 챔버 내에 투입되는 , 
가스를 이온화하기 위해서 구성요소 에 기재된 바와 같이 직류 전압 소스에 연, 4 (DC) 
결되는 것으로 구성할 수 있으나 이 사건 출원발명의 위 명세서에 기재된 바와 같이 , 
이 사건 출원발명의 최종명세서[ ]
파워 전극 은 플라즈마 챔버 내에 가스를 이온화하기 위한 에너지를 [0025] (126) (102) 
제공할 수 있다 에너지는 직류 소스 미도시 또는 교번 주파수 소스. , (DC: direct current) ( ) 
미도시 를 포함할 수 있는 파워 소스 에 의해 제공될 (alternating frequency source)( ) (106)
수 있다 후략. ( )
전략 일 실시형태에서 파워 소스 는 직류 소스가 될 수 있고 다른 [0029] ( ) , (106) (DC) , 
실시형태에서 파워 소스 는 교류 소스 예컨대 라디오 주파수(106) (AC) [ , (RF: radio 
마이크로웨이브 등 가 될 수 있다 후략frequency), ] . ( )
- 32 -
통상의 기술자가 교번 주파수를 가지는 교류 전압 소스에 연결되는 구성으로도 쉽(AC) 
게 변경할 수 있는 것으로 볼 수 있다. 
아래와 같은 선행발명 의 명세서 기재에 의하면 선행발명 에는 진공 용1 , 1⑵ 
기 내에 플라즈마를 생성하기 위해서 상부 전극 에 고주파 교류 전원을 인가하고 이(3) , 
온을 피가공 시료로 끌어들이기 위해서 하부 전극 에도 고주파 교류 전원을 인가하(5)
는 특징이 개시되어 있다.
그런데 플라즈마를 이용한 웨이퍼 식각용 챔버를 구성함에 있어서 이온화 분자, 
가 피가공 시료인 기판으로 향하도록 통상적으로 상부 또는 하부 전극 중 적어도 하나
에는 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하는 것이 통상의 기술자에게 기술상식이(AC) 
고 그 외의 상부 측 및 하부 측 전극에는 플라즈마 생성을 위한 전원 소스로서 이 사, 
건 출원발명의 위 명세서 기재와 같이 직류 또는 교류 전원을 인가하는 것은 통상의 , 
기술자가 필요에 따라 쉽게 선택하여 구성할 수 있는 것이며 이로 인한 작용효과에 , 
있어서도 각별한 차이가 발생하지도 않는다 그러므로 차이점 은 통상의 기술자가 선. 3
선행발명 의 명세서[ 1 ]
전략 하부 전극 및 도체링 에는 고주파 바이어스 전원 으로부터 분배 [0013] ( ) (5) (12) (7)
기 를 통해 고주파 바이어스 전압이 인가된다 상부 전극 에는 플라즈마 생성용 고주(14) . (3)
파 전원 이 연결되어 진공 용기 내에 플라즈마 생성용 전력을 공급한다 수광 수단(4) , (1) . 
의 출력이 제어용 연산 수단 에 입력되어 하부 전극 과 포커스 링 에 인가(16) PC( )(17) (5) (11)
하는 전압의 배분을 제어한다.
본 실시예에서는 진공 용기 에 도시하지 않은 가스 도입관에 의해 원료 가스 [0015] (1)
를 샤워 플레이트 를 통해서 도입하고 상부 전극 을 통해서 플라즈마 생성용 전원 으(2) , (3) (4)
로부터의 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킨다 하부 전극 상에 피가공 시료. (5) 
를 설치한다 이 하부 전극 에는 의 고주파 바이어스 전원 이 접속되어 있어(6) . (5) 4MHz (7) , 
피가공 시료 상에 발생하는 에 의해 이온을 끌어들여 에칭을 행한다 후략(6) Vpp . ( )
- 33 -
행발명 의 플라즈마 생성용 전원으로서 교류 전원에 연결되는 상부 전극을 직류 전원1
에 연결되는 구성으로 쉽게 설계 변경하여 극복할 수 있다. 
또한 아래와 같은 선행발명 의 명세서 기재에 의하면 선행발명 에는 플2 , 2 ‘⑶ 
라즈마 처리 시스템 내의 기판 에 대향하는 상부 전극 에 결합되어 있는 직류(25) (52)
전원 이 개시되어 있는데 통상의 기술자는 선행발명 에 위 구성을 결합하여 (DC) (50)’ , 1
구성요소 의 카운터 전극 이 직류 전압 소스에 연결되는 구성4 ‘ (counter electrode) (DC) ’
을 쉽게 도출할 수 있다고 판단된다.
선행발명 과 선행발명 는 모두 플라즈마를 사용해서 기판을 에칭하는 플라즈1 2
마 처리 장치에 관한 것이어서 그 기술분야가 유사하고 플라즈마 에칭 프로세스에 있, 
어서 플라즈마 밀도의 공간 분포를 조정하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다는 점에서 
그 목적이 공통되며 선행발명 의 명세서에 교류 전원이 연결되는 상부 전극 에 대, 1 ‘ (3)’
하여 직류 전원 이 결합되어 있는 상부 전극 을 도입하는 것을 방해하는 취‘ (DC) (50) (52)’
지의 기재가 없고 그 기술적 구성에 비추어 볼 때 위와 같은 구성을 도입하는 데 어, 
떠한 기술적 어려움이 있다고 보이지 않으므로 통상의 기술자는 플라즈마 처리 챔버 
분야의 기술개발 등을 위하여 위 공개된 기술을 함께 참조하여 선행발명 에 선행발명 1
를 결합하여 차이점 를 극복하고 카운터 전극 이 직류 전압 2 4 (counter electrode) (DC) 
선행발명 의 명세서[ 2 ]
전략 탄도 전자 빔을 만들어내기 위해서 플라즈마 처리 시스템 내의 기판 홀 [0006] ( ) , 
더 상의 기판에 대향하는 전자원 전극에 제 직류 전압으로 전력을 결합시키는 단1 (DC) DC 
계 후략. ( )
또한 도 을 참조하면 플라즈마 처리 시스템 은 또한 직류 전원 을 [0025] 3 , (1a) (DC) (50)
갖고 있고 전원 은 기판 에 대향하는 상부 전극 에 결합되어 있다 후략, DC (50) (25) (52) . ( )
- 34 -
소스에 연결되는 구성을 쉽게 도출할 수 있다.
라 차이점 ) 4
앞서 든 증거 및 변론 전체의 취지에 의하여 알 수 있는 다음과 같은 사정을 
종합하여 보면 이 사건 제 항 출원발명 출원 당시의 기술수준에 비추어 통상의 기술, 1
자가 선행발명 로부터 또는 선행발명 에 선행발명 를 결합하여 차이점 를 극복하1 1 2 4
고 파워소스 제 가변 커패시터 각 제 단부 매칭 커패시터 매칭 인덕터를 포, 1, 2 , 1, 2 , , 
함하고 구성요소 와 같이 접속되는 포텐셜 제어 회로를 쉽게 도출할 수 있다고 보인5
다. 
아래와 같은 이 사건 출원발명의 명세서 기재에 의하면 구성요소 의 포텐, 5⑴ 
셜 제어 회로는 다음과 같은 기능을 하는 가지 세부 회로 바이어스 파워 소스3 , ㈎ 
로부터 제공되는 파워 신호에서의 변화 를 조절하기 위한 파(134) (variation) (condition) 
워 커패시터 플라즈마 챔버 에 제공되는 포워드 파워 가 (136), (102) (forward power)㈏ 
플라즈마 챔버 로부터 반사된 파워에 매치되는 것을 보장하기 위해 바이어스 전극(102)
및 또는 포커스 링 전극 에 제공되는 전압 전류 및 또는 신호의 위상을 조정(128) / (130) , /
하기 위한 매칭 인덕터 와 매칭 커패시터 포커스 링 전극 이 바이어(142) (140), (130)㈐ 
스 전극 보다 더 낮거나 높은 포텐셜이 될 수 있도록 포텐셜 차이를 조정하기 위(128)
한 탭 오프 커패시터 제 가변 커패시터 로 구성되었음을 알 수 있다- (304, 2 ) . 
이 사건 출원발명의 최종명세서[ ]
도 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 포텐셜 제어 회로에 대한 다른 실시형태의 개[ 3] 
략적인 예시
- 35 -
전략 그러나 본 실시형태에서 파워 제어 회로는 적어도 바이어스 파워 소스 [0024] ( ) , , 
파워 커패시터 탭 오프 커패시터 매칭 커패시터(134), (136), - (tap-off) (138), (matching) 
및 매칭 인덕터 를 포함할 수 있지만 이것에 한정되지 않는다 도 에 표시된 (140), (142) . 1
바와 같이 커패시터는 컨트롤러 에 의해 변경될 수 있는 가변 커패시터가 될 수 있다, (110) . 
포커스 링 전극 과 바이어스 전극 에 교번 파워 신호 를 (130) (128) (alternating power signal)
제공하는 라디오 주파수 파워 소스 이것에 한정되지 않음 가 될 수 있는 - - 바이어스 파
워 소스 로부터 제공되는 파워 신호에서의 변화 를 조절하기 위해 (134) (variation) (condition) 
파워 커패시터 가 사용될 수 있다(136) . 동일 파워 신호는 개의 전극 모두에 적용될 수 있 2
지만 탭 오프 커패시터 는 더 높은 전압으로 파워 신호를 증가시키기 위해 사용될 수 , - (138)
있다 적어도 까지 포커스 링 전압보다 바이어스 전압이 더 높은 것을 보장하기 위해 컨. 5%
트롤러 는 커패시턴스 예컨대 탭 오프 커패시터 를 변경할 수 있다 다른 실시형(110) [ , - (138)] . 
태에서 바이어스 전압은 포커스 링 전압보다 보다 더 높지 않을 수 있다 다른 실시형, 50V . 
태에서 바이어스 전압은 포커스 링 전압보다 적어도 더 높고 보다 더 높지 않, 100V 800V
을 수 있다 그러나 다양한 방식으로 상이한 바이어스 전압이 인가되거나 제공될 수 있고. , 
청구범위는 도 의 실시형태에 한정되지 않는다 컨트롤러 는 또한 플라즈마 챔버1 . (110) (102)
와 바이어스 파워 소스 사이의 임피던스를 모니터하고 제어할 수 있다(136) . 바이어스 전극
및 또는 포커스 링 전극 에 제공되는 전압 전류 및 또는 신호의 위상을 조정하(128) / (130) , /
- 36 -
아래와 같은 선행발명 의 명세서 기재에 의하면 앞에서 본 바와 같이 선행1 , ⑵ 
발명 의 분배기 는 고주파 바이어스 전원 으로부터의 고주파 바이어스 전압을 제1 (14) (7)
어하여 하부 전극 을 통한 피처리체 와 포커스 링 에 각각 분배하는데 분배기(5) (6) (11) , 
의 콘덴서를 가변으로 두어 포커스 링에 인가하는 고주파 바이어스 전력을 변경할 (14)
수 있고 하부 전극 과 포커스 링 에 각각 상이한 고주파 바이어스 전력을 인가하(5) (11)
는 구성이 개시되어 있으므로 이 사건 제 항 출원발명의 탭 오프 커패시터 와 선, 1 - (304)
행발명 의 가변 콘덴서는 실질적으로 동일한 구성으로 볼 수 있다 따라서 통상의 기1 . 
술자는 선행발명 의 가변 콘덴서로부터 탭 오프 커패시터 로 구성된 포텐셜 제어 1 - (304)
회로를 쉽게 도출할 수 있다고 할 것이다.
기 위해 컨트롤러는 매칭 인덕터 및 매칭 커패시터 를 사용할 수 있다(adjust) (142) (140) . 플
라즈마 챔버 에 제공되는 포워드 파워 가 플라즈마 챔버 로부터 반(102) (forward power) (102)
사된 파워에 매치되는 것을 보장하기 위해 전압 전류 및 또는 파워의 위상을 컨트롤러, , , /
가 어떻게 조정해야 하는지 통상의 기술자는 이해할 것이다(110) .
도 은 포텐셜 제어 회로 를 포함할 수 있는 플라즈마 프로세싱 시스템 [0036] 3 (302)
의 다른 실시형태의 개략적인 예시이다 포텐셜 제어 회로 는 개의 전극 사이의 (300) . (302) , 2
포텐셜 차이를 제어하기 위해 포커스 링 전극 및 바이어스 전극 과 통합될 수 있, (130) (128)
다. 포커스 링 전극 이 바이어스 전극 보다 더 낮거나 높은 포텐셜이 될 수 있도(130) (128)
록 포텐셜 차이를 조정하기 위해 컨트롤러 가 사용될 수 있다, (110) . 도 의 실시형태에서 3 , 
탭 오프 커패시터 는 포커스 링 전극 과 바이어스 파워 소스 사이에 배치될 - (304) (130) (134) 
수 있다.
선행발명 의 명세서[ 1 ]
고주파 바이어스 전원 으로부터의 전력을 콘덴서로 이루어지는 분배기 를 [0017] (7) (14)
통해 분배하여 하부 전극 을 통한 피처리체 와 포커스 링 에 각각 상이한 전압을 인, (5) (6) (11)
가할 수 있는 구조로 되어 있다. 이 분배기 는 고주파 바이어스 전원 으로부터의 고주(14) (7)
- 37 -
또한 아래와 같은 선행발명 의 명세서 기재에 의하면 선행발명 에는 임피던2 , 2
스 정합회로 가 반사되는 전력을 최소화함으로써 처리 챔버 내의 플라즈마로의 (42) (10) 
전력의 이전을 개선하도록 작용하는 구성이 개시되어 있으므로 선행발명 에는 구RF , 2
성요소 의 위 세 가지 세부 회로 중 와 같은 기능을 하는 구성에 해당하는 내용이 5 ㈏
개시되어 있다. 
한편 선행발명 에 구성요소 의 위 세 가지 세부 회로 중 와 같은 기능1, 2 5 ㈎
을 하는 구성에 관하여 개시되어 있지 않으나 앞에서 본 이 사건 출원발명의 도면 , [ 3]
선행발명 의 명세서[ 2 ]
도 에 도시된 실시 형태에 있어서 기판 홀더 는 처리 공간 내의 프로 [0023] 3 , (20) (15) 
세스 플라즈마 처리용 플라즈마 에 전력을 결합시키는 전극을 가질 수 있다 예를 들어( ) RF . , 
기판 홀더 는 필요에 따라 임피던스 정합 회로 를 통한 발생기 로부터 해당 (20) (42) RF (40)
기판 홀더 에 대한 전력의 전송에 의해 혹은 전압에 전기적으로 바이어스될 수 (20) RF RF 
있다. 이 바이어스는 전자를 가열하여 플라즈마를 형성 유지하는 것 시스 내의 이온 에 RF · , 
너지 분포 함수에 영향을 미치는 것 또는 이들 양쪽을 행하도록 작용할 수 있다 이 구성, . 
에 있어서 시스템은 반응성 이온 에칭 으로서 동작할 수 있고 챔버 및 상부의 가스 , (RIE) , 
공급 전극은 접지면으로서 작용한다 바이어스의 전형적인 주파수는 내지 . RF 0.1MHz 100
의 범위로 할 수 있다MHz . 플라즈마 처리용 시스템은 당업자에게 주지되어 있다RF .
또한 [0024] 임피던스 정합 회로 는 반사되는 전력을 최소화함으로써 처리 챔버(42) (10) 
내의 플라즈마로의 전력의 이전을 개선하도록 작용한다RF . 정합 회로 토폴로지 예를 들어 (
형 형 형 등 및 자동 제어 방법은 당업자에게 주지되어 있다L , , T ) .π
파 바이어스 전압을 피처리체 와 포커스 링 에 각각 인가하는 전압으로 제어하여 분배(6) (11)
하는 수단이다. 중략 이 경우 전력의 분할비 분배비 는 웨이퍼 표면에 형성되는 시스의 ( ) , ( )
정전 용량 및 포커스 링의 표면에 형성되는 시스의 정전 용량과 상술한 콘덴서 용량의 비
율로 결정되므로, 포커스 링에 인가하는 고주파 바이어스 전력을 변경하기 위해서는 콘덴서
를 가변으로 두는 것이 좋다.
- 38 -
의 영상에 의하면 제 가변 커패시터 는 그라운드에 접속된 파워 소스 와 병, 1 (136) (134)
렬로 평행하게 접속됨을 알 수 있고 앞에서 본 제 가변 커패시터 의 기능 및 위, 1 (136)
와 같은 접속 관계로부터 통상의 기술자라면 제 가변 커패시터 는 플라즈마 프로1 (136)
세싱 챔버의 파워 소스 로부터 반사되는 신호에 포함된 노이즈를 제거하여 보다 (134)
안정적으로 전력을 공급하는 구성임을 알 수 있을 것이다. 
앞서 든 증거 을 제 호증의 기재 및 변론 전체의 취지에 의하여 알 수 있는 , 8⑶ 
다음과 같은 사정을 종합하여 보면 통상의 기술자가 선행발명 로부터 또는 선행발명 , 1
에 선행발명 를 결합하여 포텐셜 제어 회로를 구성하는 세부 요소들 사이의 접속 관1 2
계도 쉽게 도출할 수 있다고 판단된다.
이 사건 출원발명의 명세서에는 구성요소 및 이 사건 출원발명의 도면 도 5 ([㈎ 
와 같이 포텐셜 제어 회로를 구성함으로써 각 세부 회로의 개별적 독립적인 기능 3]) ․
외에 위 각 세부 요소가 유기적으로 결합하여서 종래의 회로 구성과는 다른 예측할 수 
없었던 새로운 효과나 상승된 효과가 발생한다는 점에 관하여는 아무런 기재를 하고 
있지 않다 따라서 이 사건 제 항 출원발명의 구성요소 의 포텐셜 제어 회로를 구성. 1 5
하는 세부 요소들 사이의 접속 관계를 공지된 기술로부터 선택하여 구성하는 것이 통
상의 기술자에게 각별한 기술적 곤란성이 있다고 볼 수 없다.
앞에서 본 바와 같이 선행발명 의 가변 콘덴서는 이 사건 제 항 출원발명1 1㈏ 
의 제 가변 커패시터 탭 오프 커패시터 와 동일한 기능을 하는데 비록 가변 콘2 [ - (304)] , 
덴서가 포커스 링에 접속하는지 여부에 관하여 명시적으로 기재되어 있지는 않으나, 
통상의 기술자라면 선행발명 의 명세서의 고주파 바이어스 전원 으로부터의 전력1 “ (7)
을 콘덴서로 이루어지는 분배기 를 통해 분배하여 중략 포커스 링에 인가하는 고(14) , ( ) 
- 39 -
주파 바이어스 전력을 변경하기 위해서는 콘덴서를 가변으로 두는 것이 좋다 문단번호 (
는 기재로부터 선행발명 의 가변으로 두는 콘덴서는 포커스 링에 인가하는 [0017]).” 1
고주파 바이어스 전력을 변경하여야 하므로 선행발명 의 가변 콘덴서도 구성요소 의 1 5
위 세 가지 세부 회로 중 에서 포커스 링에 접속된 제 가변 커패시터와 같이 포커2 ㈐
스 링에 접속되게 구성하여야 함을 알 수 있다고 보인다. 
구성요소 에서 파워 소스와 직렬 형태로 접속된 임피던스 매칭 회로의 결5㈐ 
합관계와 관련하여 이 사건 출원발명의 명세서에는 플라즈마 챔버 에 제공되는 , “ (102)
포워드 파워 가 플라즈마 챔버 로부터 반사된 파워에 매치되는 것(forward power) (102)
을 보장하기 위해 전압 전류 및 또는 파워의 위상을 컨트롤러 가 어떻게 조정해, , , / (110)
야 하는지 통상의 기술자는 이해할 것이다 문단번호 라고 기재되어 있다 이에 ( [0024])” . 
비추어 보면 구성요소 의 포텐셜 제어 회로에서 임피던스 매칭 회로가 전압 전류 및, 5 , 
또는 파워의 위상을 조정할 수 있도록 매칭 커패시터와 매칭 인덕터를 포함하여 이루/
어진다는 것은 통상의 기술자에게 기술상식 또는 주지관용기술로 볼 수 있다 그리고 . 
을 제 호증의 기재에 의하면 전기 전자회로 장치 설계 기술분야에서 임피던스 매칭 8 , ․
회로를 고려하여 구성하는 것은 이미 널리 알려져 있었으므로 통상의 기술자라면 제, 
조하고자 하는 임피던스 매칭 회로의 특성에 따라 구성요소 와 같이 파워 소스와 매5
칭 커패시터 및 매칭 인덕터를 직렬로 접속시켜 임피던스 매칭 회로를 구성하는 데 별
다른 어려움을 느끼지 않을 것이다 그러므로 위 구성요소 의 에서 임피던스 매칭 . 5 ㈏
회로의 결합 형태는 통상의 기술자가 기술상식 또는 주지관용기술을 통해 쉽게 구성할 
수 있는 것이다.
또한 선행발명 의 명세서에는 정합 회로 토폴로지 예를 들어 형 형 형 2 “ ( L , , Tπ
- 40 -
등 및 자동 제어 방법은 당업자에게 주지되어 있다 문단번호 라고 기재되어 ) ( [0024]).”
있는바 통상의 기술자는 선행발명 에 위 형 형 형 등으로 구성되는 정합 회로, 1 L , , Tπ
의 형태를을 결합하여 구성요소 의 임피던스 매칭 회로의 결합 형태를 쉽게 도출할 5
수 있다고 보인다. 
구성요소 의 파워 소스와 평행하게 병렬로 접속된 제 가변 커패시터의 결5 1 ㈐ 
합관계에 있어서도 이는 앞서 살핀 바와 같이 파워 소스 및 반사되는 신호에 포함된 , , 
노이즈를 제거하여 회로단에 보다 안정적으로 전력을 공급하기 위한 것이므로 가변 , 
커패시터를 파워 소스와 평행하게 병렬 형태로 구성하는 것은 통상의 기술자에게 기술
상식에 해당한다. 
원고의 주장에 대한 판단4) 
가 원고는 이 사건 출원발명의 해결과제는 플라즈마 챔버 안의 내부 부분과 ) 
외부 부분 사이의 포텐셜 차이로 인한 기판 에지에서의 플라즈마 밀도 변경을 최소화
하기 위하여 포텐셜 차이를 제어하는 것인 반면 선행발명 은 웨이퍼 처리 매수가 증, 1
대됨에 따라 발생하는 포커스 링의 두께 소모로 인해 웨이퍼와 포커스 링 위의 이온 
시스면의 위치가 어긋나는 문제를 해결하기 위한 것이고 선행발명 는 플라즈마 시스, 2
템에서 전자밀도를 제어하여 탄도 전자 빔의 균일한 전자 빔속을 달성하고자 하는 것
이므로 선행발명 는 이 사건 출원발명의 해결과제를 전혀 인식하지 못하고 있으며1, 2 , 
통상의 기술자가 선행발명 를 결합하는 것도 쉽지 않다는 취지로 주장한다 그러나 1, 2 . 
위 원고의 주장은 아래와 같은 이유를 종합하여 살펴보면 받아들이기 어렵다.
아래와 같은 이 사건 출원발명의 명세서 기재에 의하면 이 사건 출원발명의 , ⑴ 
해결과제는 플라즈마 챔버 안 의 내부 부분과 외부 부분 사이에 형성되는 포텐(inside)
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셜의 차이로 인해서 주변 컴포넌트 예컨대 포커스 링 또는 챔버 월 로 [ , (chamber wall)]
플라즈마 이온이 견인되거나 손실되어 기판의 에지에서의 플라즈마 밀도가 변화될 수 
있으므로 이를 최소화하여 균일하게 유지하기 위해 포텐셜 차이를 제어하는 것이고, , 
여기서 포텐셜은 플라즈마 챔버 안의 기판에 가까운 경계 포텐셜 또는 시스 포텐셜‘ ’
을 의미하는 것임을 알 수 있다(sheath potential) . 
다시 말해 이 사건 출원발명은 위와 같은 원인으로 인해 포커스 링에 인접한 
기판의 에지 근방에서 시스 포텐셜이 떨어짐에 따라 균일한 플라즈마 처리가 어렵다는 
문제를 해결하고자 포커스 링 전극에 포커스 링 전압을 인가하여 기판의 에지와 중심 , 
사이에서 플라즈마 처리 특성 예컨대 에치 레이트 이 더 균일하게 함으로써 [ , (etch rate)]
기판의 에지에서의 시스 포텐셜 균일성을 향상시키는 것임을 알 수 있다. 
이 사건 출원발명의 최종명세서[ ]
패터닝 구조체를 달성하는 것 또는 기판으로부터 제거되거나 기판 상에 또는 기 [0004] 
판 내에 퇴적되는 물질의 양을 제어하는 것을 달성하기 위해 반도체 기판을 처리하기 위한 
플라즈마 프로세싱 중의 플라즈마 균일성 제어가 중요하다 프로세스 퍼포먼스의 일 양태는 . 
기판에 걸쳐 플라즈마 처리의 균일성을 결정할 수 있는 기판에 걸친 플라즈마 밀도에 관련
될 수 있다 몇가지 예에서 기판의 에지 에서 또는 근방의 플라즈마 밀도는 기판의 . , (edge)
내부 영역에서보다 더 높은 레이트 로 변화될 수 있다 기판에 인접할 수 있는 포커스 (rate) . 
링 또는 챔버 월 의 영향으로 인해 플라즈마 밀도가 변화될 수 있다 예컨대(chamber wall) . , 
플라즈마 챔버 안 의 내부 부분과 외부 부분 사이의 포텐셜 차이로 인해 주변 컴포(inside) , 
넌트 예컨대 챔버 월 포커스 링 로 플라즈마 이온이 견인되거나 손실될 수 ( , ) (attracted) (lost) 
있다 따라서 기판의 에지에서의 플라즈마 밀도의 변경을 최소화하기 위해 포텐셜 차이를 . 
제어하거나 변화시킬 수 있는 시스템 및 방법이 요구될 수 있다.
충전 입자 예컨대 이온 손실을 최소화하는 한가지 방법은 기판의 에지에서의 [0007] ( , ) 
플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있는 방식으로 기판의 에지에 가까운 경계 포텐셜을 변경하
는 것이 될 수 있다 기판에 인접할 수 있는 포커스 링과 기판 아래의 바이어스 전극 사이. 
의 포텐셜 차이를 제어함으로써 기판에 가까운 경계 포텐셜 또는 플라즈마 시스(plasma 
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아래와 같은 선행발명 의 명세서 기재에 의하면 선행발명 의 해결과제는 1 , 1⑵ 
우선 그 배경기술에서 플라즈마 처리장치에서 웨이퍼에 대한 식각 처리 매수가 증가함
에 따라 포커스 링 자체도 불소 라디칼이나 이온 입사의 작용에 의해 깎여 나가 도 , 
에 도시한 바와 같이 포커스 링이 소모된 분만큼 포커스 링 위의 이온 시스 위치5(b) , 
가 웨이퍼 표면 위의 이온 시스 위치보다 하측으로 어긋나므로 그 결과 웨이퍼 단부 , 
부근의 이온 시스가 변형되어 이 부분에 있는 이온이 웨이퍼 중심 측을 향해 경사져 
입사하기 때문에 웨이퍼 에지 부분에서 비스듬하게 즉 불량하게 식각된다는 문제가 , 
가 변경될 수 있다 후략sheath) . ( )
컨트롤러는 바이어스 전압 또는 신호를 튜닝하기 위한 탭 오프 커패시터 [0032] , - (138)
를 사용하여 바이어스 전압의 크기 및 또는 주파수를 변경하기 위해 파워 제어 (magnitude) /
회로 를 사용함으로써 바이어스 전압을 제어할 수도 있다 이러한 방식으로 바이어스 (132) . , 
전압은 바이어스 파워 소스 에 의해 제공되는 전압보다 높거나 낮게 될 수 있다 바이(134) . 
어스 전압은 기판 의 표면에 시스 포텐셜 또는 디바이 시스(122) (sheath potential) (Debye 
를 형성할 수 있다 디바이 시스는 플라즈마로부터 고체 표면 예컨대 기판sheath) . , [ , (122)]
으로의 전이를 형성하는 양 이온의 더 높은 밀도에 의해 형성될 수 있다 기판 에 걸친 . (122)
시스 포텐셜의 균일성은 기판 의 더 균일한 플라즈마 처리를 가능하게 할 수 있다 그(122) . 
러나 시스 포텐셜은 기판 의 에지 근방에서 떨어질 수 있다 에지 균일성을 , (122) (fall off) . 
향상시키기 위한 한가지 방법은 더 균일한 방식으로 기판의 에지에 걸쳐 시스 포텐셜을 확
장하는 것이 될 수 있다 일 실시형태에서 에지 균일성을 향상시키기 위해 포커스 링 전극. , 
에 포커스 링 전압이 인가될 수 있다(130) . 
블록 에서 컨트롤러 는 파워 제어 회로 가 기판 에 인접한 포 [0033] 208 , (110) (132) (122)
커스 링 에 포커스 링 전압을 인가하게 디렉팅할 수 있다 일 실시 형태에서 포커스 (130) . , 
링 전압은 기판 의 에지에서의 시스 포텐셜 균일성을 향상시키기 위해 바이어스 전압(122)
보다 낮게 될 수 있다 후략. ( ). 
포커스 링 전압이 없는 것보다 기판 의 에지와 중심 사이에서 플라즈마 처 [0034] (122)
리 특성 예컨대 에치 레이트 이 더 균일하게 되도록 기판 의 에지에서의 [ , (etch rate)] , (122)
시스 포텐셜 균일성을 포커스 링 전압이 증가시킬 수 있다.
- 43 -
발생한다는 점에 있다. 
그리고 선행발명 의 명세서에는 이를 해결하기 위한 수단으로서 공지된 기술1 , 
문헌 예를 들어 일본 특허 공개 호 공보 참조 에 포커스 링에 웨이퍼와는 ( , 2004-241792 )
별도의 고주파 바이어스 전력을 인가함으로써 플라즈마 시스면을 균일하게 유지할 수 
있다고 개시되어 있다고 기재되어 있는바 이는 이 사건 출원발명에 개시된 기술과 유, 
사하다.
그리고 선행발명 은 이에 더 나아가 포커스 링의 소모 두께를 정확히 모니터1
하는 수단을 제공하여 포커스 링에 인가하는 고주파 바이어스 전력을 적절히 제어할 
수 있도록 하는 발명이다.
선행발명 의 명세서[ 1 ]
배경 기술[ ]
전략 도 는 포커스 링 표면과 웨이퍼 표면이 거의 일치하고 있는 경우의 [0004] ( ) 5(a)
플라즈마 시스면의 상태를 나타내고 있다 여기서 웨이퍼 와 포커스 링 에는 단위 면. , (6) (11)
적당 인가되는 고주파 바이어스 전력값은 동일한 것으로 했다 이 경우 파선으로 나타낸 . , 
바와 같이 웨이퍼 상의 이온 시스면과 포커스 링 상의 이온 시스면의 위치는 동일하게 되, 
어 이온은 웨이퍼 의 단부까지 수직으로 입사한다 그 결과 도 에 도시한 바와 같, (6) . , 6(a)
이 홀 형상은 웨이퍼 단부까지 수직으로 가공되어 있다 그러나 웨이퍼의 처리 매수가 증, . , 
대함에 따라서 포커스 링 자체도 불소 라디칼이나 이온 입사의 작용에 의해 깎여 나간, (11) 
다 이 경우 예를 들어 도 에 도시한 바와 같이 웨이퍼 의 표면보다 포커스 링. , 5(b) , (6) (11)
의 표면쪽이 아래에 위치하는 경우가 상정된다 여기에서도 포커스 링 에 인가되어 있는 . (11)
고주파 바이어스는 웨이퍼 에 인가되어 있는 고주파 바이어스와 단위 면적당의 값이 동일(6)
하다고 하면 도 에 도시한 바와 같이 웨이퍼 상에 형성되는 이온 시스와 포커스 링 상, 5(b)
에 형성되는 이온 시스의 두께는 동일하게 되기 때문에 포커스 링이 소모된 분만큼 포커스 , 
링 상의 이온 시스 위치는 하측으로 어긋난다 그 결과 웨이퍼 단부 부근의 이온 시스가 변. 
형되어 이 부분에 있는 이온이 웨이퍼 중심측을 향해 경사져 입사한다 그 때의 웨이퍼 단, . 
부 부근의 홀 가공 형상을 도 에 나타낸다 이온이 웨이퍼에 대해 경사져 입사하는 웨6(b) . 
- 44 -
이퍼 단부 부근에서는 서서히 홀 형상이 비스듬히 기울어져 있는 것을 알 수 있다.
이에 대해 포커스 링에 웨이퍼와는 별도의 고주파 바이어스 전력을 인가하여 [0005] , 
플라즈마 시스면을 균일하게 유지하는 것이 제안되었다 예를 들어 특허문헌 참조 이에 ( 1 ). 
의해 결과적으로 포커스 링 상의 이온 시스와 웨이퍼 상의 이온 시스 위치를 일치시키는 , 
것이 가능해진다.
그러나 이러한 발명에서는 원래 웨이퍼 처리에 따라서 소모되는 포커스 링 두 [0006] , , 
께를 감시하고 어떤 규정값 이상 소모되었을 때 그 이후의 웨이퍼의 처리를 정지하고 유, , 
지보수를 실시할 수 없다 혹은 소모량에 따라서 포커스 링에 인가하는 바이어스 설정값을 . , 
최적 값으로 피드백할 수 없다.
특허문헌 일본 특허 공개 호 공보[ 1] 2004-241792
발명의 개시[ ]
발명이 해결하고자 하는 과제[ ]
그래서 본 발명은 간편하게 포커스 링의 소모 두께를 모니터하여 그 값으로부 [0007] , , , 
터 판단해서 유지보수를 행하는 것 혹은 포커스 링에 인가하는 고주파 바이어스 전력값을 , 
최적 값으로 설정함으로써 처리 시간에 의존하지 않고 웨이퍼 단부까지 반도체 디바이스, , 
의 양품을 제작하는 것을 가능하게 하는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 제
공하는 것을 목적으로 한다. 
과제를 해결하기 위한 수단[ ]
본 발명은 이하의 어느 하나의 수단을 사용함으로써 웨이퍼 피처리체 외주에 [0008] , , ( ) 
설치되어 있는 원환상 부재의 소모 두께를 모니터할 수 있다 이에 의해 상기 원환상 부재. , 
에 인가하는 고주파 바이어스 전력을 제어함으로써 처리 시간에 의존하지 않고 웨이퍼 단, 
부까지 반도체 디바이스의 양품을 제작한다. 
발명을 실시하기 위한 최량의 형태[ ]
또한 상기 하부 전극 의 주위에는 포커스 링 이 배치되어 있다 이 포커스 [0017] (5) (11) . 
링은 도체 혹은 절연체로 되어 있으며 여기서는 실리콘으로 이루어져 있다 그 하층에는 , . 
포커스 링에 고주파 바이어스 전력을 인가하기 위한 도체 링 이 그리고 그 더 하층에는 (12)
척부 와 전기적으로 절연하기 위한 절연체 링 이 설치되어 있다 상기 고주파 바이어(10) (13) . 
스 전원 으로부터의 전력을 콘덴서로 이루어지는 분배기 를 통해 분배하여 하부 전극(7) (14) , 
을 통한 피처리체 와 포커스 링 에 각각 상이한 전압을 인가할 수 있는 구조로 되(5) (6) (11)
어 있다 이 분배기 는 고주파 바이어스 전원 으로부터의 고주파 바이어스 전압을 피. (14) (7)
처리체 와 포커스 링 에 각각 인가하는 전압으로 제어하여 분배하는 수단이다 이에 (6) (11) . 
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한편 아래와 같은 선행발명 의 명세서 기재에 의하면 선행발명 에는 그 2 , 2⑶ 
해결과제에 대하여 플라즈마를 사용해서 기판을 에칭하는 시스템에 있어서 프로세싱 , 
챔버 내에 형성되는 전극 시스 등에 의해 영향을 받아 우선 기판의 주변 단부(sheath) , 
에지 에서 플라즈마 전자 밀도의 분포가 기판의 중심에서 보다 낮아져 에칭 특성을 ( )
저하시키는 문제가 발생하고 이러한 플라즈마 분포의 불균일성으로 인해서 이차적으, 
로 탄도 전자의 빔속이 불균일하게 되어서 에칭 특성을 저하시키는 문제를 증폭시킨다
는 것을 알 수 있다. 
그리고 이를 해결하기 위한 수단으로서 기판의 주변 단부보다 외측 부분에 설, 
치되는 링 형상의 전극에 전력을 결합시킴으로써 기판의 주변 단부에서 플라즈마 DC 
전자 밀도를 높이는 기술을 채택하였는데 이에 의해 우선 기판의 상방에 한층 균일한 , 
전자 밀도 분포가 실현되고 나아가 한층 균일한 전자 빔속이 실현된다, . 
의해 플라즈마 중의 라디칼 분포를 균일하게 하는 작용 및 웨이퍼 표면과 포커스 링 표면, 
에 발생하는 이온 시스의 높이를 균일하게 유지하는 것이 가능하게 된다 이 경우 전력의 . , 
분할비 분배비 는 웨이퍼 표면에 형성되는 시스의 정전 용량 및 포커스 링의 표면에 형성되( )
는 시스의 정전 용량과 상술한 콘덴서 용량의 비율로 결정되므로 포커스 링에 인가하는 고, 
주파 바이어스 전력을 변경하기 위해서는 콘덴서를 가변으로 두는 것이 좋다.
선행발명 의 명세서[ 2 ]
발명이 해결하고자 하는 과제[ ]
본 발명은 탄도 전자 빔에 의해 촉진되는 플라즈마를 사용해서 기판을 에칭하는 [0004] 
방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하며 본 발명의 일 양태는 탄도 전자 빔 촉진 , 
플라즈마 에칭 프로세스에 있어서 플라즈마 밀도의 공간 분포를 조정하는 방법 및 시스템
을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단[ ]
- 46 -
본 발명의 일 양태에 따른 방법 및 시스템은 플라즈마 밀도 분포를 조정하기 위 [0005] 
해 불균형한 중공 음극 플라즈마를 둘러싸는 균형을 취한 중공 음극 플라(hollow cathode) 
즈마를 만들어낸다 링 형상 전극이 전자원이 되는 전자원 전극에 대향하도록 해서 기판의 . 
주위에 마련된다 탄도 전자 빔을 형성하기 위해 전자원 전극에 직류 전력이 결합될 . (DC) 
때 기판의 에지 위치에서의 플라즈마 밀도를 조정하기 위해 링 형상 전극에 전력이 결, DC 
합된다.
본 발명의 다른 일 양태에 따른 기판을 에칭하도록 구성된 플라즈마 처리 시스 [0007] 
템은 중략 프로세스 플라즈마를 관통하는 탄도 전자 빔을 형성하기 위해 전자원 전극에 : ( ) 
제 전압으로 전력을 결합시키도록 구성되며 기판의 주변 단부 근방의 프로세스 1 DC DC , 
플라즈마의 플라즈마 밀도를 증대시키기 위해 링 형상 전극에 제 전압으로 전력2 DC DC 
을 결합시키도록 구성된 직류 전원 시스템을 갖는다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태[ ]
탄도 전자 빔은 에칭 특성을 향상시키기 위해 중요한 것이지만 이 전자 빔속 [0014] , 
의 균일성도 또한 중요하다 중략 탄도 전자 빔의 전자원은 제 전극 의 이온 (Ie(r)) . ( ) 2 (170)
충돌에 의해 생성된 차 전자이다 따라서 기판 에 대한 탄도 전자 빔속의 균일성은 2 . , (125)
플라즈마와 전극 에의 이온속의 균일성 및 그 밖의 파라미터에 의존한다 즉 플라즈(170) , . , 
마의 불균일성은 전자 빔속의 불균일성을 발생시키고 그것이 또한 플라즈마의 불균일성을 , 
증폭시키게 된다.
콜리전리스 전자 빔속 은 다음 식과 같이 표현될 수 있다 [0015] (Ie(r)) : Ie(r)~ν
단 은 전극 에서의 이온의 봄 속도 은 플라B1Ne(r)[Vp(r)-V]3/2 (1) , B1 (170) (Bohm) , Vp(r)ν
즈마의 전위의 반경 방향 변화 는 전극 즉 제 전극 의 전위 그리고 은 제, V ( , 2 (170)) , Ne(r) 2 
전극 의 시스 단부에서의 전자 밀도 또는 벌크 플라즈마 밀도 의 반경 방향 변(170) (sheath) ( )
화를 나타내고 있다 일반적으로 제 전극의 시스 단부에서 반경 방향으로 일정 을 . , 2 Vp(r)
가정하는 것은 매우 이치에 합당하다 따라서 전자 빔속 은 주로 시스 단부 전자 밀. , (Ie(r)) ( ) 
도 에 의해 영향을 받는다(Ne(r)) .
일례로서 도 에 도시되는 바와 같이 제 전극 에 전력을 결합시켜 플 [0016] , 1 1 (120) RF 
라즈마 를 형성할 때 전자 밀도 의 분포가 기판 의 중심에서 높고 또한 기판(130) , (Ne(r)) (125)
의 주변부에서 비교적 낮아지는 것이 본 발명의 발명자에 의해 관측되었다 예를 들(125) . (
어 도 에 예시되는 바와 같은 저유도 모드의 정전 결합 플라즈마의 중심에서 고전압이 1 ) 
되는 정재파의 성질이 이와 같은 분포를 발생시킨다 이 중심으로부터 주변으로의 Ne(r) . 
의 변화는 또한 전자 빔속의 분포 이것은 등식 에 나타내지는 바와 같이 에 Ne(r) [ (1) Ne(r)
- 47 -
따라서 선행발명 의 배경기술을 포함한 발명의 해결과제 및 해결수단을 1, 2⑷ 
이 사건 출원발명과 비교하여 보면 우선 이들은 모두 플라즈마를 이용하여 기판을 식, 
각하는 장치에 있어서 챔버 내의 전극과 벽면 등에 불균일하게 형성되는 시스, (sheath)
로 인해서 플라즈마의 밀도가 챔버 내에 위치한 기판의 중심 부분과 에지 부분에 걸쳐 
균일하게 분포되지 않기 때문에 기판의 식각 품질이 낮아진다는 문제를 일차적인 발명
의 해결과제로 공통적으로 인식하고 있다.
그리고 이 사건 출원발명과 선행발명 는 모두 이를 해결하기 위한 수단으1, 2
로서 하부 전극 위에 놓인 기판의 주변 단부 에지 외측 부분을 둘러싸는 형태로 포커( ) 
스 링을 설치하고 이에 하부 전극과는 상이한 전압을 인가하는 것이라는 점에서 공통, 
의존함 및 그 밖의 주변에서의 손실 기구에 의해 증폭된다] .
또한 제 전극 에 인접하는 전극 시스의 거동은 시간 변조된 중공 음극 [0017] 1 (120)
즉 시간에 맞춰서 불균형으로 되는 중공 음극과 비슷한 것이 본 발명의 (hollow cathode), 
발명자에 의해 관측되었다 예를 들어 전극 에 결합된 전력의 주기의 일부 예. , (120) RF RF (
를 들어 부측의 반주기 동안에 전자는 비교적 두꺼운 전극 시스에 의해 되튕겨져서 제) , 1 
전극 과 제 전극 의 사이에 포착된다 다른 예에서는 전극 에 결합된 전(120) 2 (170) . , (120) RF 
력의 주기의 다른 일부 예를 들어 정측의 반주기 동안에 전자는 비교적 얇은 전극 시RF ( , ) 
스에 의해 끌어당겨져서 전자는 전극 에 쏟아진다, (120) .
일 실시 형태에 따라서 기판 의 상방의 불균형한 중공 음극의 주변 단부보 [0018] , (125)
다 외측에 링 형상의 중공 음극이 형성된다 이 링 형상의 중공 음극은 기판 의 주변 . (125)
단부에서의 전자 밀도를 높이는 것이 가능하여 이에 의해 기판 의 상방에 한층 균일한 , (125)
전자 밀도 분포 가 실현되고 나아가 상술한 바와 같은 한층 균일한 전자 빔속이 실(Ne(r)) , 
현된다 이 링 형상의 중공 음극은 기판 의 주변 단부보다 외측에 링 형상 전극을 마련. (125)
하고 이 링 형상 전극에 부의 전압을 결합시킴으로써 형성될 수 있다 이 전압은 , DC . DC 
예를 들어 균형을 취한 중공 음극이 형성되도록 제 전극 에 인가되는 전압과 실2 (170) DC 
질적으로 동등하게 되어도 된다.
- 48 -
된다 그리고 이를 통해서 궁극적으로 달성하고자 하는 목적도 플라즈마 밀도가 챔버 . 
내 기판의 중심 부분에서 주변 단부에까지 균일하게 유지될 수 있으므로 플라즈마를 
이용한 반도체 식각의 품질을 향상하는 것이라는 점에서 공통된다.
그러므로 이 사건 출원발명 선행발명 의 해결과제를 그 배경기술 등을 포, 1, 2
함한 발명 전체에 개시된 내용으로 비교하여 판단할 때 앞서 설명한 바와 같이 서로 , 
공통되므로 비록 선행발명 은 포커스 링의 소모 두께를 정확히 모니터하는 것을 선, 1 , 
행발명 는 탄도 전자 빔속의 불균일성 문제를 해소하는 것을 해결과제로 포함하고 있2
다고 하더라도 원고의 주장과 같이 선행발명 는 이 사건 출원발명의 해결과제를 , 1, 2
개시 또는 인식하지 못하고 있는 것이거나 해결과제가 서로 전혀 상이하여 통상의 기, 
술자가 이들을 결합하는 것이 쉽지 않다고 보기 어렵다. 
나 원고는 또한 이 사건 제 항 출원발명의 구성요소 에서 포텐셜 제어 회로) 1 3
는 전극을 포커스 링보다 낮은 포텐셜로 유지하는 반면 선행발명 에서는 플라즈마 , 1
처리 장치의 계속된 사용으로 인해 포커스 링이 소모되었을 때에야 비로소 분배기가 
피처리체와 포커스 링에 각각 다른 전압을 분배하는 것이어서 이 사건 제 항 출원발명1
의 구성요소 은 선행발명 의 분배기 와 기술적 사상이 다르며 통상의 기술자가 3 1 (14) , 
선행발명 로부터 용이하게 도출할 수도 없다는 취지로 주장한다1 . 
선행발명 에도 앞서 살핀바 배경기술을 함께 포함한 발명의 전체에 개시된 내1
용을 보면,4) 플라즈마 처리장치의 진공 용기 내에는 상부 및 하부의 전극 용기 벽면 , , 
그 외 구성요소들에 불균일하게 플라즈마 시스 가 형성되는데 이로 인해서 플(sheath) , 
4) 선행발명 에서 종래기술로 설명문단번호 한 일본 특허 공개 호 공보를 보면 플라즈마 처리장1 ( [0005], [0006]) ‘ 2004-241792 ’ , 
치에서 불소 래디컬 농도 분포의 변동을 항시 모니터해서 링 모양 부재에 고주파 바이어스 전력을 인가하여 링 모양 부재로
의 이온의 입사를 촉진시킴으로써 궁극적으로 균일성이 좋은 애칭 표면 처리를 가능하게 하는 특징이 개시문단번호 , ( [0012], 
되어 있다[0016], [0026]) .
- 49 -
라즈마 전자의 분포가 기판의 중심 부분에서부터 단부 에지 부분까지 걸쳐 균일하게 ( ) 
형성되지 못하는 문제가 발생한다는 점이 개시되어 있다 그러므로 일반적으로 플라즈. 
마 처리장치에서 플라즈마 분포가 불균일하게 형성되는 문제는 포커스 링의 소모 두께
로 인한 기판과 포커스 링 위에 형성되는 플라즈마 시스의 높이가 불일치하게 되는 원
인 외에도 진공 용기 내의 상부 및 하부의 전극 용기 벽면 그 외 구성요소들에 형성, , 
되는 플라즈마 시스로 인해 발생할 수 있으며 이로 인해서 플라즈마 분포 밀도가 기, 
판의 중심 부분에서보다 기판의 측면 단부 에지 부분에서 더 낮게 형성되기 때문에 ( ) 
포커스 링 전극에 전력을 인가하여 챔버 내에서 플라즈마 분포를 균일하게 제어해야 
한다는 기술적 특징은 배경기술을 포함한 선행발명 의 전체에 이미 개시되어 있다1 . 
그러므로 원고의 주장과 같이 선행발명 은 포커스 링이 일정 이상 소모된 경우 포커, 1
스 링을 하부 전극보다 높은 포텐셜로 유지함으로써 기판 식각 품질을 향상하는 기술
만을 개시하고 있다고 볼 수 없다.
따라서 원고의 위 주장도 이유 없다.
검토 결과 정리5) 
이 사건 제 항 출원발명은 통상의 기술자가 선행발명 에 의하여 또는 선행발1 1
명 에 의하여 쉽게 발명할 수 있으므로 진보성이 부정된다1, 2 .
나 소결론 . 
따라서 이 사건 제 항 출원발명은 통상의 기술자가 선행발명 에 의하여 또는 1 1
선행발명 에 의하여 쉽게 발명할 수 있으므로 진보성이 부정된다 특허출원에 있어 1, 2 . 
청구범위가 여러 개의 청구항으로 되어 있는 경우 어느 하나의 청구항이라도 거절이유
가 있는 때에는 그 출원은 전부가 거절되어야 한다 이 사건 제 항 출원발명의 진보성. 1
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이 부정되어 특허를 받을 수 없는 이상 이 사건 출원발명의 나머지 청구항에 관하여 
더 나아가 살펴볼 필요 없이 이 사건 출원발명은 특허를 받을 수 없다.
결론4. 
그렇다면 이 사건 심결의 취소를 구하는 원고의 청구는 이유 없으므로 기각하
기로 하여 주문과 같이 판결한다. 

재판장 판사 문주형
판사 손영언
판사 임경옥
- 51 -
별지 [ 1]
선행발명 1
발명의 명칭 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법: 
기술분야 
본 발명은 플라즈마 처리 장치를 사용한 에칭 공정 중에서도 층간 절연막의 에 [0001] 
칭에 사용되는 드라이 에칭 장치 플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법 플라즈마 처리 방법 에 ( ) ( )
관한 것으로 예를 들어 피가공 시료의 패턴이 고애스펙트비 콘택트 홀인 경우에 특히 웨, , 
이퍼 에지에서 발생하는 홀의 기울기 틸팅 를 억제할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 플라( )
즈마 처리 방법에 관한 것이다.
배경기술 
비아나 콘택트 홀 상술한 캐패시터 형성에서는 플라즈마 가스로서 [0004] , , CF4, CHF3, 
C2F6, C3F6O, C4F8, C5F8, C4F6 등의 플루오로카본 가스에 로 대표되는 희가스 및 산소 Ar
가스 등의 혼합 가스를 도입하여 내지 의 압력 영역에서 플라즈마를 형성하고, 0.5Pa 10Pa , 
웨이퍼에 입사하는 이온 에너지를 웨이퍼에 인가하는 고주파 바이어스로 부터 0.5kV 5.0kV
까지 가속한다 그 때 웨이퍼 단부의 형상 이상이 문제가 된다 웨이퍼 단부 영역의 상태. , . 
를 도 에 도시했다 웨이퍼 의 외주부에는 원환상 부재인 실리콘 포커스 링 이 설치5 . (6) (11)
되어 있는데 이 포커스 링에도 당연히 상기 고주파 바이어스는 인가되어 있다 도 는 , . 5(a)
포커스 링 표면과 웨이퍼 표면이 거의 일치하고 있는 경우의 플라즈마 시스면의 상태를 나
타내고 있다 여기서 웨이퍼 와 포커스 링 에는 단위 면적당 인가되는 고주파 바이어. (6) (11)
스 전력값은 동일한 것으로 했다 이 경우 파선으로 나타낸 바와 같이 웨이퍼 상의 이온 . , 
시스면과 포커스 링 상의 이온 시스면의 위치는 동일하게 되어 이온은 웨이퍼 의 단부까, (6)
지 수직으로 입사한다.
도 웨이퍼 표면 및 포커스 링 표면에 발생하는 이온 시스의 상태를 설명하는 포커[ 5] 
스 링의 소모가 없는 경우 와 포커스 링의 소모가 있는 경우 의 모식도(a) (b)
- 52 -
그 결과 도 에 도시한 바와 같이 홀 형상은 웨이퍼 단부까지 수직으로 가공되어 있 6(a) , 
다 그러나 웨이퍼의 처리 매수가 증대함에 따라서 포커스 링 자체도 불소 라디칼이나 . (11) 
이온 입사의 작용에 의해 깎여 나간다 이 경우 예를 들어 도 에 도시한 바와 같이. , 5(b) , 
웨이퍼 의 표면보다 포커스 링 의 표면쪽이 아래에 위치하는 경우가 상정된다 여기에(6) (11) . 
서도 포커스 링 에 인가되어 있는 고주파 바이어스는 웨이퍼 에 인가되어 있는 고주파 (11) (6)
바이어스와 단위 면적당의 값이 동일하다고 하면 도 에 도시한 바와 같이 웨이퍼 상에 , 5(b)
형성되는 이온 시스와 포커스 링 상에 형성되는 이온 시스의 두께는 동일하게 되기 때문에, 
포커스 링이 소모된 분만큼 포커스 링 상의 이온 시스 위치는 하측으로 어긋난다 그 결과 . 
웨이퍼 단부 부근의 이온 시스가 변형되어 이 부분에 있는 이온이 웨이퍼 중심측을 향해 , 
경사져 입사한다 그 때의 웨이퍼 단부 부근의 홀 가공 형상을 도 에 나타낸다 이온이 . 6(b) . 
웨이퍼에 대해 경사져 입사하는 웨이퍼 단부 부근에서는 서서히 홀 형상이 비스듬히 기울
도 홀 가공에서의 틸팅을 설명하는 모식도[ 6] 
- 53 -
어져 있는 것을 알 수 있다.
이에 대해 포커스 링에 웨이퍼와는 별도의 고주파 바이어스 전력을 인가하여 플 [0005] 
라즈마 시스면을 균일하게 유지하는 것이 제안되었다 예를 들어 특허문헌 참조 이에 의( 1 ). 
해 결과적으로 포커스 링 상의 이온 시스와 웨이퍼 상의 이온 시스 위치를 일치시키는 것
이 가능해진다.
그러나 이러한 발명에서는 원래 웨이퍼 처리에 따라서 소모되는 포커스 링 두 [0006] , 
께를 감시하고 어떤 규정값 이상 소모되었을 때 그 이후의 웨이퍼의 처리를 정지하고 유, , 
지보수를 실시할 수 없다 혹은 소모량에 따라서 포커스 링에 인가하는 바이어스 설정값을 . 
최적 값으로 피드백할 수 없다. 
특허문헌 일본 특허 공개 호 공보 [ 1] 2004-241792
발명이 해결하고자 하는 과제 
그래서 본 발명은 간편하게 포커스 링의 소모 두께를 모니터하여 그 값으로부 [0007] , , 
터 판단해서 유지보수를 행하는 것 혹은 포커스 링에 인가하는 고주파 바이어스 전력값을 , 
최적 값으로 설정함으로써 처리 시간에 의존하지 않고 웨이퍼 단부까지 반도체 디바이스, , 
의 양품을 제작하는 것을 가능하게 하는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 제
공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 효과 
본 발명의 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법은 웨이퍼 외주에 설치된 [0012] 
포커스 링의 소모량을 간편하게 모니터하는 것을 제공한다 그에 의해 웨이퍼 에지 상부와 . 
그 외주부에 배치된 포커스 링 상부에 형성되는 이온 시스의 단차를 저감하기 위해 포커스 
링에 별도로 인가하는 고주파 바이어스 전력량을 조정함으로써 예를 들어 패턴이 고애스펙, 
트비 콘택트 홀인 경우에 특히 웨이퍼 에지에서 발생하는 홀의 기울기 틸팅 를 장기에 걸쳐 ( )
안정적으로 억제할 수 있다 또는 모니터한 포커스 링 소모량이 소정의 값을 초과한 경우 . 
혹은 초과할 것 같은 경우에 처치를 정지하는 신호를 발신함으로써 불량품을 저감할 수 있, 
다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태 
실시예 도 은 플라즈마 처리 장치의 종단면도이며 도 는 플라즈마 처리 [0013] [ 1] 1 , 2
장치의 웨이퍼면 상의 횡단면도이다 플라즈마 처리 장치에서 진공 용기 내에 샤워 플레. (1) 
이트 와 상부 전극 과 하부 전극 이 마련된다 또한 진공 용기 에는 컨덕턴스 밸브(2) , (3) , (5) . (1)
를 통해 진공 배기계 광원 수광 수단 이 마련된다 하부 전극 에는 원환상 (9) (8), (15), (16) . (5)
- 54 -
부재 이하 포커스 링이라고 함 도체 링 절연체 링 이 설치되며 이들 외주에 (11)( ), (12), (13) , 
서셉터 가 배치되어 있다 하부 전극 및 도체링 에는 고주파 바이어스 전원 으로(18) . (5) (12) (7)
부터 분배기 를 통해 고주파 바이어스 전압이 인가된다 상부 전극 에는 플라즈마 생(14) . (3)
성용 고주파 전원 이 연결되어 진공 용기 내에 플라즈마 생성용 전력을 공급한다 수(4) , (1) . 
광 수단 의 출력이 제어용 연산 수단 에 입력되어 하부 전극 과 포커스 링(16) PC( )(17) (5) (11)
에 인가하는 전압의 배분을 제어한다.
상기 광원 또는 상기 수광 수단 은 진공 용기의 벽면에 대향해 마련한 [0014] (15) (16)
한쌍의 통의 어느 하나에 마련되고 각각의 통은 애스펙트비가 이상으로 되고 그 선단이 , 3 , 
광투과성 재료 유리재 에 의해 진공으로 밀봉되고 그 대기측에 광원 또는 수광 수단( ) , (15) 
이 배치되어 있다 상기 광원 은 레이저 광원을 사용할 수 있다 상기 수광 수단(16) . (15) . (16)
은 포토다이오드 등의 각종 수광 소자를 복수개 배열한 수광 수단이나 소자를 사용할 CCD 
수 있다.
본 실시예에서는 진공 용기 에 도시하지 않은 가스 도입관에 의해 원료 가스 [0015] (1)
를 샤워 플레이트 를 통해서 도입하고 상부 전극 을 통해서 플라즈마 생성용 전원 으(2) , (3) (4)
로부터의 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킨다 하부 전극 상에 피가공 시료. (5) 
도 플라즈마 처리 장치의 종단면도[ 1] 
- 55 -
를 설치한다 이 하부 전극 에는 의 고주파 바이어스 전원 이 접속되어 있어(6) . (5) 4MHz (7) , 
피가공 시료 상에 발생하는 에 의해 이온을 끌어들여 에칭을 행한다 본 실시예에서(6) Vpp . 
는 원료 가스로서 C4F6와 과 Ar O2의 혼합 가스를 진공 용기 내에 도입하고 진공 배기계, (8)
와 진공 용기의 사이에 설치된 컨덕턴스 밸브 로 가 되도록 조정하여 실리콘 산(9) 15mTorr , 
화막의 에칭을 행한다.
피가공 시료 설치 수단인 하부 전극 의 중앙부에는 피가공 시료인 반도체 웨 [0016] (5)
이퍼 를 보유 지지하기 위한 척부 반도체 웨이퍼 보유 지지 기구 가 마련된다 척 기(6) ( )(10) . 
구로서 예를 들어 정전 척이 마련되어 있다 이 정전 척은 웨이퍼를 보유 지지하는 면은 예. 
를 들어 질화알루미늄 등으로 이루어지는 세라믹스 박막과 그 아래의 알루미늄 기재로 구
성되어 있고 그 기재에 상기 고주파 바이어스 전원 으로부터의 고주파 전력과 도시하지 , (7)
않은 초크 코일 등으로 구성된 저주파 통과 필터를 통한 직류 전압 전원으로부터의 전DC 
압을 인가하도록 되어 있다 또한 이 척부 는 클램프 부재에 의해 기계적으로 클램프하. (10)
는 메카니컬 척이어도 된다 또한 이 정전 척에는 도시하지 않은 전열 가스 공급 구멍이 마. 
련되어 있어 예를 들어 헬륨 가스를 공급함으로써 하부 전극 으로부터 반도체 웨이퍼, (5) (6)
로의 열전도 효율을 향상시키는 것이 가능하다 또한 척부 에 인가한 고주파 바이어스 . (10)
전력이 외주부로 누설되지 않도록 절연체로 이루어지는 서셉터 가 설치되어 있다(18) .
또한 상기 하부 전극 의 주위에는 포커스 링 이 배치되어 있다 이 포커스 [0017] (5) (11) . 
링은 도체 혹은 절연체로 되어 있으며 여기서는 실리콘으로 이루어져 있다 그 하층에는 , . 
포커스 링에 고주파 바이어스 전력을 인가하기 위한 도체 링 이 그리고 그 더 하층에는 (12)
척부 와 전기적으로 절연하기 위한 절연체 링 이 설치되어 있다 상기 고주파 바이어(10) (13) . 
스 전원 으로부터의 전력을 콘덴서로 이루어지는 분배기 를 통해 분배하여 하부 전극(7) (14) , 
을 통한 피처리체 와 포커스 링 에 각각 상이한 전압을 인가할 수 있는 구조로 되(5) (6) (11)
어 있다 이 분배기 는 고주파 바이어스 전원 으로부터의 고주파 바이어스 전압을 피. (14) (7)
처리체 와 포커스 링 에 각각 인가하는 전압으로 제어하여 분배하는 수단이다 이에 (6) (11) . 
의해 플라즈마 중의 라디칼 분포를 균일하게 하는 작용 및 웨이퍼 표면과 포커스 링 표면
에 발생하는 이온 시스의 높이를 균일하게 유지하는 것이 가능하게 된다 이 경우 전력의 . 
분할비 분배비 는 웨이퍼 표면에 형성되는 시스의 정전 용량 및 포커스 링의 표면에 형성되( )
는 시스의 정전 용량과 상술한 콘덴서 용량의 비율로 결정되므로 포커스 링에 인가하는 고, 
주파 바이어스 전력을 변경하기 위해서는 콘덴서를 가변으로 두는 것이 좋다.
도 에 도시하는 바와 같이 광원 과 수광 수단 은 웨이퍼 의 외측에서 [0018] 2 , (15) (16) (6)
포커스 링 의 표면을 레이저광의 일부가 통과함과 함께 나머지 레이저광이 포커스 링(11)
- 56 -
에 의해 차폐되는 위치에 마련된다(11) .
도 를 사용하여 포커스 링 의 소모량과 수광 수단 에서의 검출 광량 [0019] 3(a) (11) (16)
의 관계를 설명한다 수광 수단 에서의 검출 광량은 포커스 링 의 소모량이 작을 때 . (16) (11)
낮고 포커스 링의 소모량의 증가에 따라 증대하여 결국 포화한다.
도 도 의 광원 및 수광 수단에서의 횡단면도[ 2] 1
도 포커스 링 소모량과 수광 수단에서의 검출 광량의 관계를 도시하는 도면 고[ 3] (a), 
주파 바이어스 전압과 웨이퍼 표면 또는 포커스 링 표면에 발생하는 시스 두께
의 상관을 도시하는 도면(b)
- 57 -
도 를 사용하여 고주파 바이어스 전압 과 상은 면 웨이퍼 표면 또는 [0020] 3(b) , (Vpp)
포커스 링 표면의 시스 두께의 관계를 설명한다 시스 두께는 고주파 바이어스 전압. (Vpp)
이 낮을 때 얇고 높을 때 두꺼워진다.
이어서 포커스 링의 소모량을 검출하는 방법과 그 결과를 사용해서 포커스 링에 [0021] 
인가하는 고주파 바이어스 전력량을 제어하는 방법을 설명한다 챔버 진공 용기 측벽에 설. ( ) 
치된 도 의 광원 으로부터 출사된 레이저광은 포커스 링 의 표면을 통과하여 동일하1 (15) (11)
게 챔버 측벽에 설치된 수광 수단 에 입사한다 포커스 링이 소모되지 않았을 때는 도 (16) . 
에 도시한 바와 같이 레이저광 의 대부분이 포커스 링으로 차폐되기 때문에 수광 4(a) (19) , 
수단 에 입사하는 광량은 작다 이 경우 도 에 도시한 바와 같이 웨이퍼 전방면에 (16) . 5(a)
형성되는 이온 시스와 포커스 링 전방면에 형성되는 이온 시스 두께가 동일하게 되어 도 , 
에 도시한 바와 같이 웨이퍼 에지에서의 구멍은 수직으로 가공된다6(a) .
그러나 에칭 처리를 반복해서 포커스 링이 소모됨에 따라 도 와 같이 포커 [0022] 4(b)
스 링 으로 차폐되는 부분이 작아지기 때문에 수광 수단 에서 검출되는 광량은 커진(11) , (16)
다 이 경우 이온 시스는 도 에 도시한 바와 같이 포커스 링 전방면의 이온 시스 높이. 5(b)
도 도 의 구성에서의 광로의 상태를 설명하는 단면도 도 의 구성에서의 광[ 4] 2 (a, b), 9
로의 상태를 설명하는 단면도(c, d)
- 58 -
가 웨이퍼 전방면에 형성되는 이온 시스 높이에 비해 낮아져서 이온 시스에 단차가 생긴, 
다 웨이퍼에 입사하는 이온은 이온 시스에 대해 법선 방향으로 입사하게 되므로 도 . , 6(b)
에 도시한 바와 같이 웨이퍼 에지부의 구멍은 비스듬히 형성된다 이 현상은 틸팅이라고 불. 
리고 있다.
이상에서 포커스 링 소모량에 따라서 포커스 링에 인가하는 고주파 바이어스 전 [0024] 
력을 제어하여 틸팅을 억제하는 방법을 설명했는데 판정값 과 이온 시스 단차 로부터 , (Y) (X)
판단해서 에칭 처리를 정지 유지보수를 행하는 것도 가능하다 상기 플로는 도 의 제어용 , . 1
연산 수단 에서 실시된다 도 에서는 간단하게 하기 위해서 제어용 와 수광 PC( )(17) . 1 PC(17)
수단 및 분배기 에 대한 신호 경로만 나타내고 있고 다른 제어 기기에 대한 신호 (16) (14) , 
경로는 생략하고 있다.
- 59 -
별지 [ 2]
선행발명 2
발명의 명칭 탄도 전자 빔 촉진 플라즈마 처리 시스템에 있어서의 균일성 제어 : 
방법 및 시스템
기술분야 
본 발명은 기판을 플라즈마 처리하는 방법 및 시스템에 관한 것으로 보다 구체 [0001] , 
적으로는 플라즈마 처리에 있어서의 처리의 균일성을 조정하는 방법 및 시스템에 관한 것
이다.
배경기술 
반도체 프로세스에 있어서 건식 플라즈마 에칭 처리는 실리콘 기판 상에 패 [0002] , [ ] 
터닝된 미세한 선을 따라 혹은 비아 또는 콘택트 내로부터 물질을 제거 또는 에칭하기 위
해서 사용될 수 있다 플라즈마 에칭 처리는 일반적으로 패터닝된 예를 들어 포토레지스트. 
층인 보호층을 위에 구비한 반도체 기판을 처리 챔버 내에 배치하는 것을 수반한다 기판이 . 
챔버 내에 배치되면 이온화 가능한 해리성 혼합 가스가 소정의 유속으로 챔버 내에 도입되, 
는 한편 주위의 처리압을 달성하도록 진공 펌프가 닫힌다, .
발명이 해결하고자 하는 과제 
본 발명은 탄도 전자 빔에 의해 촉진되는 플라즈마를 사용해서 기판을 에칭하는 [0004] 
방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하며 본 발명의 일 양태는 탄도 전자 빔 촉진 , 
플라즈마 에칭 프로세스에 있어서 플라즈마 밀도의 공간 분포를 조정하는 방법 및 시스템
을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따른 탄도 전자 빔을 갖는 플라즈마 처리 시스템을 [0006] 
사용하여 기판 상의 박막을 에칭하는 방법은 플라즈마 처리 시스템 내의 기판 홀더 상에 : 
기판을 배치하는 단계 탄도 전자 빔을 만들어내기 위해서 플라즈마 처리 시스템 내의 기, , 
판 홀더 상의 기판에 대향하는 전자원 전극에 제 직류 전압으로 전력을 결합시키1 (DC) DC 
는 단계 플라즈마 처리 시스템 내에 프로세스 플라즈마를 형성하기 위해서 기판 홀더에 교, 
류 전력을 결합시키는 단계 및 기판의 주변 단부 근방의 프로세스 플라즈마의 플라즈(AC) 
마 밀도를 증대시키기 위해서 기판의 주변 단부보다 외측에 전자원 전극에 대향하도록 배, 
- 60 -
치된 링 형상 전극에 제 전압으로 전력을 결합시키는 단계를 갖는다2 DC DC .
발명을 실시하기 위한 최량의 형태 
도 을 참조하면 탄도 전자 빔을 도입한 플라즈마 처리 시스템의 개략도가 도 [0012] 1 , 
시되어 있다 이 플라즈마 처리 시스템은 서로 대향하도록 처리 챔버 내에 배치된 제 전. 1 
극 및 제 전극 을 가지며 제 전극 은 기판 을 지지하도록 구성되어 있(120) 2 (170) , 1 (120) (125)
다 제 전극 은 기판 홀더의 일부로서 마련되어 있고 주파수의 전력을 공급하. 1 (120) , RF RF 
도록 구성된 발생기 에 결합되어 있다 제 전극에 대한 전력의 결합은 플라즈RF (140) . 1 RF 
마 의 형성을 용이하게 하는 것이다 또한 이 플라즈마 처리 시스템은 전자원이 되는 (130) . 
전자원 전극으로서 기능하는 제 전극 에 전압을 공급하도록 구성된 전원2 (170) DC DC 
을 갖고 있다 여기서 제 전극 에 대한 부의 전압의 결합은 탄도 전자 빔(150) . 2 (170) DC 
의 형성을 용이하게 하는 것이다 전자 빔의 파워는 제 전극 에 대한 부의 (135) . 2 (170) DC 
전압의 중첩에 의해 얻어진다 공개된 미국 특허 출원 제 호 명세서에 기재되. 2006/0037701
어 있는 바와 같이 플라즈마 처리 시스템에 대한 부의 전압의 인가는 기판 의 표, DC (125)
면에 충돌하는 탄도 또는 무충돌 콜리전리스 전자 빔의 형성에 영향을 미친다[ ( )] .
일반적으로 탄도 전자 빔은 이하에서 나타나는 바와 같이 어떠한 종류의 플라 [0013] , 
즈마 처리 시스템을 사용해도 실현될 수 있다 따라서 이 실시예에서는 기판이 놓여지는 . , 
도 전자 빔 지원 플라즈마를 사용한 플라즈마 처리 시스템을 도시하는 개략도[ 1] 
- 61 -
전극에 전력이 인가되고 그에 대향하는 상부 전극에 부의 전압이 중첩되어 있는데RF , DC , 
본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다 이 실시예는 단순히 설명 목적으로 사용되는 . 
것이다.
탄도 전자 빔은 에칭 특성을 향상시키기 위해 중요한 것이지만 이 전자 빔속 [0014] , 
[Ie 의 균일성도 또한 중요하다 이 전자 빔은 콜리전리스인데 기지의 물리 현상을 통해(r)] . , 
서 플라즈마에 에너지를 옮길 수 있어 벌크 플라즈마 밀도의 증대를 초래한다 전자 , (bulk) . 
빔으로부터 벌크 플라즈마에의 에너지의 이전 및 그것에 이어지는 이온화의 생각할 수 있, 
는 하나의 이론은 사라지는 전자 빔의 에너지를 이온파에 결합시키는 듀얼 스트림의 플라
즈마의 불안정성이다 그 때 어떤 특정 에너지군의 벌크 볼츠만 전자가 이온파에 의해 란. , (
다우 감쇠를 통해서 에너지를 얻음으로써 중성 종을 이온화하는 더 높은 에너지까지 정전) 
적으로 가속된다 탄도 전자 빔의 전자원은 제 전극 의 이온 충돌에 의해 생성된 차 . 2 (170) 2
전자이다 따라서 기판 에 대한 탄도 전자 빔속의 균일성은 플라즈마와 전극 에의 . (125) (170)
이온속의 균일성 및 그 밖의 파라미터에 의존한다 즉 플라즈마의 불균일성은 전자 빔속, . , 
의 불균일성을 발생시키고 그것이 또한 플라즈마의 불균일성을 증폭시키게 된다, .
콜리전리스 전자 빔속 은 다음 식과 같이 표현될 수 있다 [0015] [Ie(r)] : 
Ie(r)~νB1Ne(r)[Vp(r)-V]3/2 (1) 
단 , νB1은 전극 에서의 이온의 봄 속도(170) (Bohm) , Vp 은 플라즈마의 전위의 반경 방(r)
향 변화 는 전극 즉 제 전극 의 전위 그리고 , V [ , 2 (170)] , Ne 은 제 전극 의 시스(r) 2 (170)
단부에서의 전자 밀도 또는 벌크 플라즈마 밀도 의 반경 방향 변화를 나타내고 있(sheath) ( )
다 일반적으로 제 전극의 시스 단부에서 반경 방향으로 일정 . , 2 Vp 을 가정하는 것은 매우 (r)
이치에 합당하다 따라서 전자 빔속 은 주로 시스 단부 전자 밀도. [Ie(r)] ( ) [Ne 에 의해 영(r)]
향을 받는다.
일례로서 도 에 도시되는 바와 같이 제 전극 에 전력을 결합시켜 플 [0016] , 1 1 (120) RF 
라즈마 를 형성할 때 전자 밀도(130) , [Ne 의 분포가 기판 의 중심에서 높고 또한 기(r)] (125)
판 의 주변부에서 비교적 낮아지는 것이 본 발명의 발명자에 의해 관측되었다 예를 (125) . (
들어 도 에 예시되는 바와 같은 저유도 모드의 정전 결합 플라즈마의 중심에서 고전압이 1 ) 
되는 정재파의 성질이 이와 같은 Ne 분포를 발생시킨다 이 중심으로부터 주변으로의 (r) . 
Ne 의 변화는 또한 전자 빔속의 분포 이것은 등식 에 나타내지는 바와 같이 (r) [ (1) Ne 에 의(r)
존함 및 그 밖의 주변에서의 손실 기구에 의해 증폭된다] .
또한 제 전극 에 인접하는 전극 시스의 거동은 시간 변조된 중공 음극 [0017] 1 (120)
- 62 -
즉 시간에 맞춰서 불균형으로 되는 중공 음극과 비슷한 것이 본 발명의 (hollow cathode), 
발명자에 의해 관측되었다 예를 들어 전극 에 결합된 전력의 주기의 일부 예. , (120) RF RF (
를 들어 부측의 반주기 동안에 전자는 비교적 두꺼운 전극 시스에 의해 되튕겨져서 제) , 1 
전극 과 제 전극 의 사이에 포착된다 다른 예에서는 전극 에 결합된 전(120) 2 (170) . , (120) RF 
력의 주기의 다른 일부 예를 들어 정측의 반주기 동안에 전자는 비교적 얇은 전극 시RF ( , ) 
스에 의해 끌어당겨져서 전자는 전극 에 쏟아진다, (120) .
일 실시 형태에 따라서 기판 의 상방의 불균형한 중공 음극의 주변 단부보 [0018] (125)
다 외측에 링 형상의 중공 음극이 형성된다 이 링 형상의 중공 음극은 기판 의 주변 . (125)
단부에서의 전자 밀도를 높이는 것이 가능하여 이에 의해 기판 의 상방에 한층 균일한 , (125)
전자 밀도 분포 가 실현되고 나아가 상술한 바와 같은 한층 균일한 전자 빔속이 실[Ne(r)] , 
현된다 이 링 형상의 중공 음극은 기판 의 주변 단부보다 외측에 링 형상 전극을 마련. (125)
하고 이 링 형상 전극에 부의 전압을 결합시킴으로써 형성될 수 있다 이 전압은 , DC . DC 
예를 들어 균형을 취한 중공 음극이 형성되도록 제 전극 에 인가되는 전압과 실2 (170) DC 
질적으로 동등하게 되어도 된다.
계속해서 도 를 참조하면 본 발명의 일 실시 형태에 따른 탄도 전자 빔을 도 [0019] 2 , 
도 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 시스템을 도시하는 개략도[ 2] 
- 63 -
입한 플라즈마 처리 시스템의 개략도가 도시되어 있다 이 플라즈마 처리 시스템은 서로 대. 
향하도록 처리 챔버 내에 배치된 제 전극 및 제 전극 을 가지며 제 전극1 (220) 2 (270) , 1 
은 기판 을 지지하도록 구성되어 있다 제 전극 은 주파수의 전력을 (220) (225) . 1 (220) RF RF 
공급하도록 구성된 발생기 에 결합되어 있다 제 전극에 대한 전력의 결합은 RF (240) . 1 RF 
플라즈마 의 형성을 용이하게 하는 것이다 또한 이 플라즈마 처리 시스템은 제 전극(230) . 2 
에 전압을 공급하도록 구성된 전원 을 갖고 있다 여기서 제 전극 즉(270) DC DC (250) . 2 ( , 
전자원 에 대한 부의 전압의 결합은 탄도 전자 빔 의 형성을 용이하게 하는 )(270) DC (235)
것이다 전자 빔의 파워는 제 전극 에 대한 부의 전압의 중첩에 의해 얻어진다. 2 (270) DC . 
공개된 미국 특허 출원 제 호 명세서에 기재되어 있는 바와 같이 플라즈마 2006/0037701 , 
처리 시스템에 대한 부의 저압의 인가는 기판 의 표면에 충돌하는 탄도 또는 무충DC (225) [
돌 콜리전리스 전자 빔의 형성에 영향을 미친다( )] .
또한 도 에 도시되어 있는 바와 같이 이 플라즈마 처리 시스템은 기판 의 [0020] 2 , (225)
주변 단부보다 외측에 배치된 링 형상 전극 을 갖고 있다 링 형상 전극 은 제 전(222) . (222) 2 
극 에 대향하고 있고 도시되어 있는 바와 같이 전원 에 결합되면 링 형상 (270) , ( ) DC (250)
전극 및 제 전극 은 링 형상의 중공 음극 플라즈마 를 형성한다(222) 2 (270) (232) .
도 은 다른 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 시스템을 예시하고 있다 플라 [0021] 3 . 
즈마 처리 시스템 은 플라즈마 처리 챔버 처리되어야 하는 기판 이 위에 딸려 (1a) (10), (25)
도 본 발명의 다른 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 시스템을 도시하는 개략도[ 3] 
- 64 -
있는 기판 홀더 및 진공 펌프계 를 갖고 있다 여기에서는 용어 기판 홀더 는 플(20) (30) . , “ ”
라즈마 처리 챔버 내에서의 처리를 위해 기판을 지지하도록 구성된 어떠한 물체를 의미하
는 것으로서 사용된다 기판 홀더는 이하에서 설명되는 바와 같이 전극 이면측 가스 공급. , 
계 정전 클램프 등 중 어느 하나 또는 복수를 포함하고 있어도 된다 기판 은 반도체 , . (25)
기판 웨이퍼 또는 액정 디스플레이로 할 수 있다 플라즈마 처리 챔버 는 기판 의 , . (10) (25)
표면에 인접하는 처리 영역 에서의 플라즈마 생성을 용이하게 하도록 구성될 수 있다(15) . 
이온화 가능한 가스 또는 혼합 가스가 가스 주입계 도시하지 않음 를 통해서 도입되어 처( ) , 
리압이 조정된다 예를 들어 진공 펌프계 를 닫기 위해 제어 기구 도시하지 않음 가 사. , (30) ( )
용될 수 있다 플라즈마는 소정의 재료 처리 특유의 재료를 만들어내기 위해 또한 혹은 기. /
판 의 노출면으로부터의 재료의 제거를 지원하기 위해 사용될 수 있다 플라즈마 처리시(25) . 
스템 은 예를 들어 기판 기판 또는 그 보다 큰 기판과 같은 어떠한 (1a) 200mm , 300mm , 
사이즈의 기판도 처리하도록 구성될 수 있다.
기판 은 정전 클램프계를 통해 기판 홀더 에 부착되는 것이 가능하다 또 [0022] (25) (20) . 
한 기판 홀더 는 또한 재순환 유체류를 포함하는 냉각계 또는 가열계를 가질 수 있다(20) . 
이 유체류는 냉각 시에 기판 홀더 로부터 열을 받아 열교환계 도시하지 않음 까지 열 전(20) ( )
달하고 혹은 가열 시에 열교환계로부터 유체류에 열 전달한다 또한 기판 과 기판 홀더, . (25)
의 사이의 가스 갭의 열 전달률을 개선하기 위해 기판 의 이면측에 가스가 이면측 (20) (25)
가스 공급계를 통해 공급되어도 된다 이와 같은 시스템이 사용될 수 있는 것은 가열 온도 . 
또는 냉각 온도에서의 기판의 온도 제어가 요구될 때이다 예를 들어 이면측 가스 공급계. , 
는 이면측 가스 예를 들어 헬륨 의 압력을 기판 의 중심과 단부의 사이에서 독립적으로 ( ) (25)
바꾸는 것이 가능한 구획으로 구분지어진 가스 분배계를 가질 수 있다 다른 일 실시 형2 . 
태에서는 예를 들어 저항 가열 소자 또는 열전 가열기 냉각기 등의 가열 냉각소자가 기판 , / /
홀더 플라즈마 처리 챔버 의 챔버벽 및 플라즈마 처리 시스템 내의 그 밖의 어(20), (10) , (1a) 
떠한 부품에 포함되어도 된다.
도 에 도시된 실시 형태에 있어서 기판 홀더 는 처리 공간 내의 프로 [0023] 3 , (20) (15) 
세스 플라즈마 처리용 플라즈마 에 전력을 결합시키는 전극을 가질 수 있다 예를 들어( ) RF . , 
기판 홀더 는 필요에 따라 임피던스 정합 회로 를 통한 발생기 로부터 해당 (20) (42) RF (40)
기판 홀더 에 대한 전력의 전송에 의해 혹은 전압에 전기적으로 바이어스될 수 (20) RF RF 
있다 이 바이어스는 전자를 가열하여 플라즈마를 형성 유지하는 것 시스 내의 이온 에. RF · , 
너지 분포 함수에 영향을 미치는 것 또는 이들 양쪽을 행하도록 작용할 수 있다 이 구성, . 
에 있어서 시스템은 반응성 이온 에칭 로로서 동작할 수 있고 챔버 및 상부의 가스 , (RIE) , 
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공급 전극은 접지면으로서 작용한다 바이어스의 전형적인 주파수는 내지 . RF 0.1MHz 
의 범위로 할 수 있다 플라즈마 처리용 시스템은 당업자에게 주지되어 있다100MHz . RF .
또한 임피던스 정합 회로 는 반사되는 전력을 최소화함으로써 처리 챔버 [0024] (42) (10) 
내의 플라즈마로의 전력의 이전을 개선하도록 작용한다 정합 회로 토폴로지 예를 들어 RF . (
형 형 형 등 및 자동 제어 방법은 당업자에게 주지되어 있다L , , T ) .π
또한 도 을 참조하면 플라즈마 처리 시스템 은 또한 직류 전원 을 [0025] 3 , (1a) (DC) (50)
갖고 있고 전원 은 기판 에 대향하는 상부 전극 에 결합되어 있다 상부 전극, DC (50) (25) (52) . 
은 전극판을 갖고 있어도 된다 이 전극판은 실리콘을 함유하는 전극판으로 이루어져 (52) . 
있어도 된다 또한 이 전극판은 도프된 실리콘의 전극판으로 이루어져 있어도 된다 전. . DC 
원 은 가변 전원을 포함할 수 있다 또한 전원은 쌍극성 전원을 포함할 수 (50) DC . DC DC 
있다 전원 은 또한 전원 의 극성 전류 전압 또는 온 오프 상태의 감시 조. DC (50) DC (50) , , , / , 
정 또는 제어의 적어도 하나를 실행하도록 구성된 시스템을 포함하는 것이 가능하다 플라. 
즈마가 생성되면 전원 은 탄도 전자빔의 형성을 용이하게 한다 전원 으로부, DC (50) . DC (50)
터 전력을 디커플링하기 위해 전기적 필터가 사용되어도 된다RF .
예를 들어 전원 에 의해 전극 에 인가되는 전압은 약 내지 [0026] , (50) (52) DC -2000V 
약 의 범위로 할 수 있다 바람직하게 전압의 절댓값은 약 이상의 값을 갖1000V . DC 100V 
고 보다 바람직하게는 전압의 절댓값은 약 이상의 값을 가진다 또한 이 전, DC 500V . DC 
압은 부의 극성을 갖는 것이 바람직하다 또한 이 전압은 상부 전극 의 표면에 생성. DC (52)
되는 자기 바이어스 전압보다 큰 절댓값을 갖는 부전압인 것이 바람직하다 기판 홀더. (20)
에 면하는 측의 상부 전극 의 표면은 실리콘 함유 재료로 이루어져 있어도 된다(52) .
또한 기판 홀더 는 기판 의 주변 단부보다 외측에 배치된 상부 전극 [0027] (20) (25) (52)
에 대향하는 링 형상 전극 을 갖고 있다 링 형상 전극 은 전원 에 결합되어 (22) . (22) DC (50)
있다 링 형상 전극 에 공급되는 전압은 상부 전극 에 공급되는 전압과 실질. (22) DC (52) DC 
적으로 동일하게 할 수 있다.
이어서 도 을 참조하면 다른 일 실시 형태에 따른 기판 홀더 의 분해도가 [0035] 7 , (300)
도시되어 있다 기판 홀더 는 도 내지 에 설명된 플라즈마 처리 시스템 및 그것들. (300) 2 6
의 조합 중 어느 것에서든 사용될 수 있다 기판 홀더 는 바이어스 가능한 전극. (300) RF 
전극 절연체 양극 산화된 표면 을 갖는 접지벽 및 포커스 링 을 (310), (312), (316) (314), (325)
갖고 있다 기판 홀더 는 또한 기판 을 보유 지지하는 것을 돕는 정전 클램프. (300) (322)
를 포함하고 있다 도 에는 상세하게 도시되어 있지 않지만 일반적으로 정전 (ESC)(320) . 1 , 
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클램프 는 세라믹 바디 내에 들어 있는 클램프 전극을 갖고 있다 포커스 링 은 실(320) . (325)
리콘 기판을 처리하는 경우 예를 들어 실리콘이나 탄화실리콘 등의 실리콘 함유 재료로 제, 
조되어 있는 것이 일반적이다.
도 본 발명의 다른 일 실시 형태에 따른 링 형상 전극을 갖는 기판 홀더를 도시하[ 7] 
는 분해 입면도