JP5257914B2 - プラズマ処理チャンバ、プラズマ反応器、大気圧プラズマ処理システム及びプラズマ処理システム - Google Patents

Description

本発明は、無線周波数(radio frequency) プラズマソース(plasma source) 及びこれを利用したプラズマ処理システム(plasma processing chamber)に関する。

プラズマは同じな数の陰イオン(positive ions)と電子(electrons)を含む高度にイオン化されたガスである。プラズマ放電はイオン、自由ラジカル、原子、分子を含む活性ガスを発生するためのガス励起に使われている。活性ガスは多様な分野で広く使われており、代表的に半導体の製造工程の例を挙げて、蝕刻(etching)、蒸着(deposition)、洗浄(cleaning)、エシング(ashing)
などに多様に使われる。

プラズマを発生するためのプラズマソースはさまざまなのがあるが、無線周波数(radio frequency)を使った容量結合プラズマ(capacitive coupled plasma)と誘導結合プラズマ(inductive coupled plasma)がその代表的な例である。

容量結合プラズマソースは正確な容量結合調節とイオン調節能力が高くて他のプラズマソースに比べて工程生産力が高いという長所を有する。反面、無線周波数電源のエネルギーが殆ど排他的に容量結合を通じてプラズマに繋がれるからプラズマのイオンの密度は容量結合された無線周波数電力の増加、または、減少によってばかり増加、または、減少されることができる。しかし、無線周波数電力の増加はイオン衝撃のエネルギーを増加させる。結果的に、イオン衝撃による損傷を防止するためには、無線周波数電力の限界性を有することになる。

一方、誘導結合プラズマソースは無線周波数電源の増加によってイオンの密度を易しく増加させることができ、これによるイオンの衝撃は相対的に低くて高密度のプラズマを得るに適することと知られている。それで、誘導結合プラズマソースは高密度のプラズマを得るために一般的に使われている。誘導結合プラズマソースは、代表的に、無線アンテナ(RF antenna)を利用する方式と、変圧器を利用した方式(変圧器結合プラズマ(transformer coupled plasma)ともいう)で技術開発が成されている。ここに、電磁石や永久磁石を追加するとか、容量結合電極を追加してプラズマの特性を向上させて再現性と制御能力を高めるために技術開発が成されている。

無線アンテナは螺旋形タイプのアンテナ(spiral type antenna)、 または、シリンダータイプのアンテナ(cylinder type antenna)が一般的に使われる。無線アンテナはプラズマ反応器(plasma reactor)の外部に配置され、石英のような誘電体ウインドー(dielectric window)を通じてプラズマ反応器の内部に誘導起電力を伝達する。無線アンテナを利用した誘導結合プラズマは高密度のプラズマを比較的手軽く得ることができるが、アンテナの構造的特徴にしたがって、プラズマの均一度が影響を受ける。それで、無線アンテナの構造を改善して均一な高密度のプラズマを得るために努力している。

しかし、大面積のプラズマを得るためにアンテナの構造を広くするとかアンテナに供給される電力を高めることは限界性を有する。例えば、定常波効果(standing wave effect)によって放射線上に非均一なプラズマが発生されることと知られている。また、アンテナに高い電力が印加される場合、無線アンテナの容量性結合(capacitive coupling)が増加することになるので、誘電体ウィンドウを厚くしなければならない、これによって、無線アンテナとプラズマの間の距離が増加することで電力の伝達效率が低くなる問題点が発生される。

変圧器を利用した誘導結合プラズマは変気圧器を利用してプラズマ反応器の内部にプラズマを誘導するが、この誘導結合プラズマは変圧器の二次回路を完成する。今までの変圧器結合のプラズマ技術らはプラズマ反応器に外部放電管を置くとか、環状のチャンバ(toroidal chamber)に閉鎖型コア(closed core)を装着するタイプ、または、プラズマ反応器の内部に変圧器コアを内蔵する方式で技術開発が成されている。

このような変圧器結合プラズマはプラズマ反応器の構造的改善と変圧器の結合構造を改善してプラズマの特性とエネルギー伝達特性を向上させて行っている。特に、大面積のプラズマを得るために変圧器とプラズマ反応器の結合構造を改善するとか、多数の外部の放電管を備えるとか、または、内蔵される変圧器コアの個数を増設して設置している。しかし、単純に外部放電管の個数を増加するとか内蔵される変圧器コアの個数を増加することでは、高密度の大面積のプラズマを均一に得やすくない。

最近、半導体の製造産業では、半導体素子の超微細化、半導体回路を製造するためのシリコーンウェーハ基板の大型化、液晶ディスプレイを製造するための硝子基板の大型化、そして、新しい処理対象物質の登場などのような多くの要因によってさらに向上されたプラズマの処理技術が求められている。特に、大面積の被処理物に対する優秀な処理能力を有する向上されたプラズマソース及びプラズマの処理技術が求められている。

また、被処理基板の大型化は全体的な生産設備の大型化を引き起こすことになる。生産設備の大型化は全体的な設備面積を増加させ、結果的に生産費を増加させる要因になる。それで、なるべく設備面積を最小化できるプラズマソース及びプラズマ処理システムが求められている。

本発明の目的は、大面積のプラズマを均一に発生することができ、大面積化が容易であり、設備面積を最小化できるプラズマソース及びこれを利用したプラズマ処理システムを提供することにある。

上記した技術的な課題を果たすための本発明の一面は、プラズマ処理チャンバに関する。本発明のプラズマ処理チャンバは、 内部に被処理基板が置かれる少なくとも一つのサセプタ(susceptor)を有するチャンバハウジング、チャンバハウジングの内部を横切って設置された多数の放電誘導ブリッジ、多数の放電誘導ブリッジの両端が繋がれたチャンバハウジングの多数の開口部; 多数の放電誘導ブリッジに装着されるマグネチックコアと一次巻き線を有する変圧器、及び一次巻き線に電気的に繋がれる第１電源供給源を含み、第１電源供給源によって一次巻き線の電流が駆動され、これによって、放電誘導ブリッジを中心に誘導結合プラズマを形成する、すなわち、変圧器の２次回路を完成するチャンバハウジングの内側AC電位が誘導される。

また、第１電源供給源と一次巻き線の間に電気的に繋がれるインピーダンス整合器を含むものであってもよい。

また、サセプタでバイアス電力を供給するための第２電源供給源と、サセプタと、第２電源供給源に電気的に繋がれる第２インピーダンス整合器を含むものであってもよい。

また、放電誘導ブリッジは電気的な絶縁物質を含むものであってもよい。

また、放電誘導ブリッジは金属物質と電気的な不連続性を形成するための電気的な絶縁物質を含むものであってもよい。

また、放電誘導ブリッジが配置された上部のチャンバハウジングの天井に配置された少なくとも一つのガス入口を含むものであってもよい。

また、チャンバハウジングは上部ハウジングと下部ハウジング、そして、上部ハウジングと下部ハウジングの間に結合される中間ハウジングを備え、中間ハウジングに放電誘導ブリッジが備えられるものであってもよい。

また、マグネチックコアは馬蹄形状を有する二つのコアに分離された構造を有して相互の間隔が可変的に調節することができるように移動型構造を有するものであってもよい。

また、チャンバハウジングの内部の両側壁に向い合って対向するように設置される第１及び第２サセプタを含み、多数の放電誘導ブリッジは第１及び第２サセプタから同じな間隔を置いて垂直に並列設置されるものであってもよい。

また、放電誘導ブリッジが配置された上部のチャンバハウジングの天井に配置された少なくとも一つのガス入口と、第１及び第２サセプタが設置されたチャンバハウジングの両側壁にそれぞれ設置されるガス出口を含むものであってもよい。

また、放電誘導ブリッジの直上で第１ガスを流す第１ガス供給チャンネルと、放電誘導ブリッジの間に第２ガスを流す第２ガス供給チャンネルを含んで分離されたガスの供給構造を有するガス供給部を含むものであってもよい。

また、マグネチックコアは一つ以上の単一ループの閉鎖型コアを含むものであってもよい。

また、マグネチックコアは一つ以上の多重ループの閉鎖型コアを含むものであってもよい。

また、サセプタは一つ以上のバイアス電力の供給を受けるものであってもよい。

また、多数の放電誘導ブリッジによるプラズマの形成領域を多数に区切る一つ以上の放電分離隔壁を含むものであってもよい。

また、サセプタに対向されるように放電誘導ブリッジの内部に設置され、接地された電極を含むものであってもよい。

また、多数の放電誘導ブリッジの上部に設置される電気的に接地された放電笠を含むものであってもよい。

また、放電笠は放電誘導ブリッジの直上で第１ガスを流す第１ガス供給チャンネルと、放電誘導ブリッジの間に第２ガスを流す第２ガス供給チャンネルを含むものであってもよい。

また、放電笠は多数の放電誘導ブリッジによるプラズマの形成領域を一つ以上区切る一つ以上の放電分離隔壁を含むものであってもよい。

本発明の他の一面はプラズマ反応器に関する。本発明のプラズマ反応器は、多数の放電室を有する反応器の胴体、多数の放電室にしたがって、反応器の胴体に形成されたプラズマ噴射スリット、多数の放電室に結合されるマグネチックコア及び一次巻き線を有する変圧器、放電室の内部でマグネチックコアをくるんで保護するコア保護チューブ、及び一次巻き線に電気的に繋がれる第１電源供給源を含み、第１電源供給源によって一次巻き線の電流が駆動され、一次巻き線の駆動電流は変圧器の二次回路を完成して誘導結合されたプラズマを多数の放電室にそれぞれ形成する多数の放電室内側のAC電位(AC potential)を誘導し、誘導結合されたプラズマはコア保護チューブの外側をくるむように多数の放電室にそれぞれ形成される。

また、反応器の胴体は金属物質を含むものであってもよい。

また、反応器の胴体は電気的な絶縁物質を含むものであってもよい。

また、多数の放電室はそれぞれの内側に設置されて放電室内部を二つ以上の放電領域に区切る放電分離隔壁を含むものであってもよい。

また、マグネチックコアは一つ以上の単一ループの閉鎖型コアを含むものであってもよい。

また、マグネチックコアは多重ループの閉鎖型コアを含むものであってもよい。

また、多数の巻き線コイルは放電室の内部に位置するマグネチックコア部分をくるむ管形の電導性部材で構成され、管形の電導性部材は部分的に電気的な絶縁物質を含むものであってもよい。

また、反応器の胴体は電気的に接地されるものであってもよい。

また、多数の放電室のそれぞれの内部に位置される容量結合電極を含むものであってもよい。

また、容量結合電極はマグネチックコア部分を全体的にくるむ管形の電導性部材で構成され、管形の電導性部材は部分的に絶縁領域を含むものであってもよい。

また、容量結合電極に電気的に繋がれる第２電源供給源を含むものであってもよい。

また、第１電源供給源から電源の入力を受けて一次巻き線と容量結合電極に電源を分割して供給する電源分割部を含むものであってもよい。

また、コア保護チューブは電気的な絶縁物質を含むものであってもよい。

また、コア保護チューブは金属物質と電気的な不連続性を形成するための電気的な絶縁物質を含むものであってもよい。

また、反応器の胴体は冷却チャンネルを含むものであってもよい。

また、マグネチックコアは中心部が中空を成し、マグネチックコアの中空領域に設置されるものであってもよい。

また、マグネチックコアの外部をくるむように設置される冷却チャンネルを含むものであってもよい。

また、反応器の胴体は多数の放電室に開口された多数のガス注入口を含み、多数のガス入口にガスを分配供給するためのガス供給部を含むものであってもよい。

本発明のまた他の一面は大気圧プラズマ処理システムに関する。本発明の大気圧プラズマ処理システムは、多数の放電室を有する反応器の胴体、多数の放電室にしたがって、反応器の胴体に形成されたプラズマ噴射スリット、多数の放電室に結合されたマグネチックコア及び一次巻き線を有する変圧器、放電室の内部に位置されたマグネチックコアをくるんで保護するコア保護チューブ、及び一次巻き線に電気的に繋がれる第１電源供給源を含むプラズマ反応器、プラズマ反応器が設置され、プラズマ噴射スリットを通じて噴射されるプラズマによって大気圧状態で被処理物に対してプラズマの処理が成される大気圧処理部、被処理物が待機する第１被処理物待機部、及び被処理物待機部と大気圧処理部の間で被処理物を返送する第１返送部を含む。

また、プラズマ反応器はプラズマ噴射スリットが被処理物に対向されて垂直に設置され、被処理物は大気圧処理部に垂直に入力されるものであってもよい。

また、プラズマ反応器はプラズマ噴射スリットが被処理物に対向されて水平に設置され、被処理物は大気圧処理部に水平に入力されるものであってもよい。

また、第１返送部は被処理物待機部と大気圧処理部の間で被処理物を返送するが、被処理物の状態を水平-垂直/垂直-水平転換させる第１返送ロボットを含むものであってもよい。

また、大気圧処理部は被処理物を前後に移送する移送手段を含むものであってもよい。

また、大気圧処理部は被処理物の予熱のための予熱手段を含むものであってもよい。

また、大気圧処理部は被処理物をプラズマ反応器の対向された位置で被処理物を固定させる固定手段を含むものであってもよい。

また、大気圧処理部で処理された被処理物が待機する第２被処理物待機部、及び大気圧処理部と他の被処理物待機部の間で被処理物を返送する第２返送部を含むものであってもよい。

また、第２返送部は被処理物待機部と大気圧処理部の間で被処理物を返送するが、被処理物の状態を水平-垂直/垂直-水平転換させる第２返送ロボットを含むものであってもよい。

本発明のまた他の一面はプラズマ処理チャンバに関する。本発明のプラズマ処理チャンバは、多数の放電室を有する反応器の胴体、多数の放電室にしたがって、反応器の胴体に形成されたプラズマ噴射スリット、多数の放電室に結合されたマグネチックコア及び一次巻き線を有する変圧器、放電室の内部に位置されたマグネチックコアをくるんで保護するコア保護チューブ、及び一次巻き線に電気的に繋がれる第１電源供給源を含むプラズマ反応器、及びプラズマ噴射スリットを通じて出力されるプラズマを収容し、内部にバイアス電力が印加される基板支持台を有するチャンバハウジングを含み、第１電源供給源によって一次巻き線の電流が駆動され、一次巻き線の駆動電流は変圧器の二次回路を完成して誘導結合されたプラズマを多数の放電室にそれぞれ形成する多数の放電室内側のAC電位を誘導し、誘導結合されたプラズマはコア保護チューブの外側をくるむように多数の放電室にそれぞれ形成される。

また、反応器の胴体は多数の放電室に開口された多数のガス注入口を含み、多数のガス注入口にガスを分配供給するためのガス供給部を含むものであってもよい。

また、反応器の胴体はプラズマ放電室に開口された第１ガス注入口と隣合う二つのプラズマ放電室の間に形成されてチャンバハウジングに開口された第２ガス注入口を含み、ガス供給部は第１及び第２ガス注入口にお互いに異なるガスを個別的に分離供給するものであってもよい。

また、基板支持台は被処理物を加熱するための加熱手段を含むものであってもよい。

また、チャンバハウジングの内部には、光を照射して加熱するための光加熱手段を含むものであってもよい。

また、基板支持台は被処理物を固定するための固定手段を含むものであってもよい。

本発明のまた他の一面はプラズマ処理システムに関する。本発明のプラズマ処理システムは、多数の放電室を有する反応器の胴体、多数の放電室にしたがって、反応器の胴体に形成されたプラズマ噴射スリット、多数の放電室に結合されたマグネチックコア及び一次巻き線を有する変圧器、放電室の内部に位置されたマグネチックコアをくるんで保護するコア保護チューブ、及び一次巻き線に電気的に繋がれる第１電源供給源を含むプラズマ反応器、及びプラズマ噴射スリットを通じて出力されるプラズマを収容し、内部にバイアス電力が印加される基板支持台を有するチャンバハウジングを含むプラズマ処理チャンバ、プラズマ処理チャンバに繋がれるロードロックチャンバ、ロードロックチャンバに設置されてプラズマ処理チャンバとロードロックチャンバの間で被処理基板を返送する第１返送ロボット、ロードロックチャンバに繋がれる返送室、返送室に繋がれて被処理基板が待機する被処理基板の待機室、及び被処理基板の待機室とロードロックチャンバの間で基板を伝達する第２返送ロボットを含む。

また、プラズマ処理チャンバはプラズマ反応器のプラズマ噴射スリットと基板支持台が向い合って対向して垂直に配置され、被処理基板はロードロックチャンバ及びプラズマ処理チャンバに垂直に入力されるものであってもよい。

また、プラズマ処理チャンバはプラズマ反応器のプラズマ噴射スリットと基板支持台が向い合って対向して水平に配置され、被処理基板はロードロックチャンバ及びプラズマ処理チャンバに水平に入力されるものであってもよい。

また、第２返送ロボットは処理された被処理基板の状態を水平-垂直/垂直-水平転換させるものであってもよい。

本発明の多重配列された放電室を有するプラズマ反応器を備えたプラズマ処理チャンバ及びこれを利用したプラズマ処理システムによれば、プラズマ反応器は大面積のプラズマを高密度で均一に発生することができる。特に、放電室の個数と長さを増加することで所望の形態の大面積のプラズマを得るように拡張が容易である。また、プラズマ反応器の構造を非常に薄く構成することができて設備の面積を最小化できる。例えば、プラズマ反応器を垂直に立てて並列に設置するとか、水平に複層の構造として設置する場合、設備面積が大きく拡張にならないながらも設備面積当たり処理量を非常に高めることができる

以下、添付された図面などを参照して本発明の好適な実施形態を説明することで、本発明の放電誘導ブリッジを有するプラズマソース及びこれを利用したプラズマ処理システムを詳しく説明する。本発明の実施形態はさまざまな形態で変形されることができ、本発明の範囲が以下で詳述する実施形態によって限られることと解釈されてはいけない。本実施形態は当業界で平均的な知識を有した者に本発明をより完全に説明するために提供されることである。したがって、図面での要素の形状などはより明確な説明を強調するために誇張されたことである。各図面を理解するにおいて、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を一部省略する。そして、本発明の要旨を不必要に曇ることができると判断される公知機能及び構成に対する詳細な記述は省略される。

（第１の実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂは本発明の第１実施形態によるプラズマ処理チャンバの斜視図及びその断面図である。図面を参照して、プラズマ処理チャンバはチャンバハウジング(１０)と、その内部に二つの放電誘導ブリッジ(１３、１４)を備える。放電誘導ブリッジ(１３、１４)は線形構造を有する中空型のチューブである。放電誘導ブリッジ(１３、１４)は環形のマグネチックコア(２０)が装着され、マグネチックコア(２０)は巻き線コイル(２１)が巻かれて変圧器を構成する。巻き線コイル(２１)は変圧器の一次巻き線に無線周波数を供給する電源供給源(３０)にインピーダンス整合器(３０)を通じて電気的に繋がれる。

チャンバハウジング(１０)は両方の側壁に向い合って対向するように配置された多数の開口部(１５)を有する。多数の開口部(１５)には、放電誘導ブリッジ(１３、１４)の両端が繋がれる。それで、二対の二重ホール(１５)と放電誘導ブリッジ(１３、１４)の中空領域を通じて外部でチャンバハウジング(１０)の内部領域を横切る通路が提供される。

チャンバハウジング(１０)は天井にガス入口(１１)が備えられ、側壁または、底にガス出口(１２)が備えられる。そして、チャンバハウジング(１０)の内部には、被処理基板(W)が置かれるサセプタ（susceptor）(１６)が備えられる。望ましくは、ガス入口(１１)は放電誘導ブリッジ(１３、１４)が配置された領域の上部に位置されるように配置される。それで、ガス入口(１１)を通じて入力される工程ガスは、放電誘導ブリッジ(１３、１４)の上部に噴射されてチャンバハウジング(１０)の下部に均等に広がりながら流れるようになる。図面には、図示しなかったが、ガス入口(１１)は工程ガスを供給するガス供給源に、そして、ガス出口(１２)は真空ポンプにそれぞれ繋がれる。

チャンバハウジング(１０)はアルミニウム、ステンレス、銅のような金属物質で製作される。または、コーティングされた金属、例えば、両極処理されたアルミニウムやニッケルメッキされたアルミニウムで製作することができる。または、耐火金属(refractory metal)で製作することができる。チャンバハウジング(１０)は意図されたプラズマの処理が遂行されるに適合なそのほかの異なる物質で製作することもできる。

二つの放電誘導ブリッジ(１３、１４)はチャンバハウジング(１０)の一側壁で向い合って対向された他の側壁まで至るようにチャンバハウジングの内部を横切って並んで並列に設置される。放電誘導ブリッジ(１３、１４)は中空型チューブで構成されて実質的にチャンバハウジング(１０)の内部に位置されるマグネチックコア(２０) 部分をくるんで保護する。

放電誘導ブリッジ(１３、１４)は石英、セラミックスのような電気的な絶縁物質で製作される。または、放電誘導ブリッジ(１３、１４)は上述したように、チャンバハウジング(１０)と共に金属物質で製作することができるが、この場合には、エディ電流(eddy current)を防止するために電気的な不連続性を有するように電気的な絶縁物質で構成された絶縁領域を含むのが好適である。図面には、不図示されているが、放電誘導ブリッジ(１３、１４)の温度調節のための冷却チャンネルが放電誘導ブリッジ(１３、１４)とマグネチックコア(２０) の間に備えられる。

マグネチックコア(２０)は単一ループの閉鎖型コア構造を有する。マグネチックコア(２０)はフェライト物質で製作されるが、鉄、空気のような他の代案の材料で構成されることもできる。マグネチックコア(２０)は二つの放電誘導ブリッジ(１３、１４)に装着される。それで、実質的にマグネチックコア(２０)の大部分はチャンバハウジング(１０)の内部に位置し、小さな一部分がチャンバハウジング(１０)の外部に突き出される。

マグネチックコア(２０)は巻き線コイル(２１)が巻かれて変圧器を構成する。望ましくは、巻き線コイル(２１)はチャンバハウジング(２０)の外側に突き出されたマグネチックコア(２０)の両側の一部分に二つに分けられて巻かれる。または、巻き線コイル(２１)はチャンバハウジング(２０)の外側に突き出されたマグネチックコア(２０)のどの一方の部分にだけ巻かれることができる。または、巻き線コイル(２１)はチャンバハウジング(２０)の内部に位置するマグネチックコア(２０)の部分に巻かれることができる。巻き線コイル(２１)は無線周波数を供給する電源供給源(３０)に電気的に繋がれる。二つの巻き線コイル(２１)は電源供給源(３０)に直列に繋がれるが、並列に繋がれた構造を取ることもできる。

電源供給源(３０)は RF電力を供給する交流電源供給源である。電源供給源(３０)の出力端には、インピーダンス整合のためのインピーダンス整合器(３２)が構成される。しかし、別途のインピーダンス整合器なしに出力電圧の制御が可能な RF 電源供給源を使って構成することもできる。サセプタ(１６)はバイアス電力を供給する電源供給源(３４)にインピーダンス整合器(３６)を通じて電気的に繋がれる。

プラズマ処理チャンバは電源供給源(３０)によって巻き線コイル(２１)に RF 電力が供給されると、巻き線コイル(２１)に電流が駆動されてマグネチックコア(２０)に磁束が誘導される。これによって、放電誘導ブリッジ(１３、１４)を中心に誘導結合プラズマ(P)を形成する、すなわち、変圧器の２次回路を完成するチャンバハウジング(２０)の内側AC電位(AC potential)が誘導される。二つの放電誘導ブリッジ(１３、１４)にしたがって、プラズマ放電が並列に均等に誘導される。それで、チャンバハウジング(２０)の内部に高密度の均一なプラズマを得ることができる。

また、放電誘導ブリッジ(１３，１４)の表面がチャンバハウジング(１０)の内部に全て入っている構造を有していることで設備洗浄が非常に容易して洗浄效率を高めて洗浄時間を縮めることができる。それで、全体的に生産性の向上を得ることができる。特に、後述されるように、プラズマ処理チャンバは被処理基板の大きさによって放電誘導ブリッジの数を増加して必要なプラズマボリュームを得ることができるように拡張と変形が容易である。

図２Ａ及び図２Ｂは並列配列された多数の放電誘導ブリッジを有するプラズマ処理チャンバの斜視図及びその断面図である。図面を参照して、プラズマ処理チャンバはチャンバハウジング(１０)の内部に四つの放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b)が備えられる。四つの放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b)はチャンバハウジング(１０)の上部に並列に並んで配列される。四つの放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b)の両端が繋がれる多数の開口部(１５a、１５b)がチャンバハウジング(１０)の両側壁に備えられる。

チャンバハウジング(１０)の天井には、二つのガス入口(１１a、１１b)を配置することができる。望ましくは、放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b)のすぐ上側にそれぞれ配置される。それで、ガス入口(１１a、１１b)を通じて入力される工程ガスは放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b)の上部に噴射されてチャンバハウジング(１０)の下部に均等に広がりながら流れるようになる。

四つの放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b)には、二つのマグネチックコア(２０a、２０b)が装着される。二つのマグネチックコア(２０a、２０b)に分けられて巻かれる多数の巻き線コイル(２１a、２１b)たちは第１インピーダンス整合器(３２)を通じて電源供給源(３０)に電気的に繋がれる。多数の巻き線コイル(２１a、２１b)の電気的な連結方式は直列、並列、直並列混合のいずれかの方式で繋がれることができる。または、多数個の巻き線コイル(２１a、２１b)は二つ以上の独立的な電源供給源とインピーダンス整合器に繋がれて独立的な電源供給構造を有することもできる。

図３Ａ及び図３Ｂは並列に配列された多数の放電誘導ブリッジを有する円筒状のプラズマ処理チャンバの斜視図及びその断面図である。図面を参照して、また他の変形のプラズマ処理チャンバは６個の放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b、１３c、１４c)を備える。チャンバハウジング(１０)の上部には、６個の放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b、１３c、１４c)が並んで並列に配列される。チャンバハウジング(１０)の構造は円筒状の構造を有するが、６個の放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b、１３c、１４c)も円筒状構造に合わせてその長さがお互いに異なる。６個の放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b、１３c、１４c)の両端が繋がれる多数の開口部(１５a、１５b、１５c)がチャンバハウジング(１０)の両側壁に備えられる。

チャンバハウジング(１０)の天井には、三つのガス入口(１１a、１１b、１１c)を配置することができる。望ましくは、放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b、１３c、１４c)のすぐ上側にそれぞれ配置される。それで、ガス入口(１１a、１１b、１１c)を通じて入力される工程ガスは放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b、１３c、１４c)のそれぞれの上部に噴射されてチャンバハウジング(１０)の下部に均等に広がりながら流れるようになる。

６個の放電誘導ブリッジ(１３a、１４a、１３b、１４b、１３c、１４c)には、三つのマグネチックコア(２０a、２０b、２０c)が装着される。三つのマグネチックコア(２０a、２０b、２０c)に分けられて巻かれる多数の巻き線コイル(２１a、２１b、２１c)たちは第１インピーダンス整合器(３２)を通じて電源供給源(３０)に電気的に繋がれる。多数の巻き線コイル(２１a、２１b、２１c)の電気的な連結方式は直列、並列、直並列混合のいずれかの方式で繋がれることができる。または、多数個の巻き線コイル(２１a、２１b、２１c)は二つ以上の独立的な電源供給源とインピーダンス整合器に繋がれて独立的な電源供給構造を有することもできる。

このように、本発明のプラズマ処理チャンバは変圧器が結合された放電誘導ブリッジの個数を増設して、その長さを長くすることで大面積のプラズマを発生するように変形が容易である。また、プラズマ処理チャンバの構造的特徴にしたがって、放電誘導ブリッジの長さ、形状、配置構造などを変形して実施することができる。ガス入口の構造や個数も均一なプラズマ形成のために適切な位置と個数で設置することができる。そして、チャンバハウジングの内部に備えられるサセプタの個数を増設して多重基板処理ができるように拡張が可能である。

図４Ａ及び図４Ｂは分離可能な構造のチャンバハウジングを有するプラズマ処理チャンバの斜視図及びその分解図である。図面を参照して、また他の変形のプラズマ処理チャンバはチャンバハウジング(１０)を上部ハウジング(１０a)、中間ハウジング(１０b)、そして、下部ハウジング(１０c)に分離構成され、それぞれの結合部分は真空絶縁のためのオリング(１８、１９)がそれぞれ挿入される。中間ハウジング(１０b)に放電誘導ブリッジ(１３、１４)が構成される。中間ハウジング(１０b)と放電誘導ブリッジ(１３、１４)は一体に製作することができる。

図５は分離型マグネチックコアを放電誘導ブリッジに装着した例を見せてくれる図面である。図面を参照して、放電誘導ブリッジ(１３、１４)に装着されるマグネチックコア(２０)は二つの馬蹄形状を有して間隔調節が可能な第１及び第２マグネチックコア(２０-１、２０-２)に分離構成することができる。第１及び第２マグネチックコア(２０-１、２０-２)を水平移動させるための機械的電気的構成の具体的な図示は省略する。第１及び第２マグネチックコア(２０-１、２０-２)の間隔を調節することでチャンバハウジング(１０)の内部に伝達される誘導起電力の特性を調節することができる。それで、チャンバハウジング(１０)の内部に発生されるプラズマ特性の制御が可能である。

（第２の実施形態）
図６Ａ及び図６Ｂは本発明の第２実施形態によるプラズマ処理チャンバの斜視図及びその断面図である。図面を参照して、本発明の第２実施形態によるプラズマ処理チャンバは上述した第１実施形態と同じな方式で誘導結合プラズマ(P)を発生することでそれと係わった繰り返された説明は省略する。

プラズマ処理チャンバはチャンバハウジング(５１０)の内部に二つのサセプタ(５４０)が両側壁で構成される。そして、二つのサセプタ(５４０)から同じな距離を置いて二つの放電誘導ブリッジ(５２２)が垂直に並列配列される。放電誘導ブリッジ(５２２)には、巻き線コイル(５２０)が巻かれたマグネチックコア(５２０)が装着される。

ガス入口(５１１)はチャンバハウジング(５２２)の天井に備えられる。望ましくは、ガス入口(５１０)は放電誘導ブリッジ(５２０)が配置された領域の上部に配置される。それで、ガス入口(５１１)を通じて入力される工程ガスは放電誘導ブリッジ(５２２)の上部に噴射されてチャンバハウジング(１０)の下部に均等に広がりながら流れるようになる。ガス出口(５１２)はサセプタ(５４０)が設置されたチャンバハウジング(５１０)の両側壁に二つが配置されて分離された排気構造を有する。

第２実施形態のプラズマ処理チャンバは上述した第１実施形態のプラズマ発生構造を有する。ただし、放電誘導ブリッジ(５２２)がチャンバハウジング(５１０)の内部中心に垂直されるように配列される構造を有すること、そして、放電誘導ブリッジ(５２２)を中心として両方の側壁に二つのサセプタが垂直に配置されて二枚の被処理基板(W)を並列に処理することができ、このような構造的特徴は設備幅を減少するに効果的である。

図７Ａ及び図７Ｂは多数の放電誘導ブリッジを有するプラズマ処理チャンバの斜視図及びその断面図である。図面に図示されたように、第２実施形態の変形例によるプラズマ処理チャンバはチャンバハウジング(５１０)の内部に垂直に並列配列される四つの放電誘導ブリッジ(５２２)を備える。このように、放電誘導ブリッジ(５２２)と個数は大面積でプラズマを得るために増設することができる。

以上の第２実施形態も、上述した第１実施形態と共に変圧器が結合された放電誘導ブリッジの個数を増設し、その長さを長くすることで大面積のプラズマを発生するように変形が容易である。また、プラズマ処理チャンバの構造的特徴にしたがって、放電誘導ブリッジの長さ、形状、配置構造などを変形して実施することができる。ガス入口の構造や個数も均一なプラズマ形成のために適切な位置と個数で設置することができる。

（第３の実施形態）
図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは本発明の第３実施形態によるプラズマ処理チャンバの斜視図、その分解図及びその断面図である。図面を参照して、本発明の第３実施形態によるプラズマ処理チャンバ(１０００)は被処理基板(W)が置かれるサセプタ(１１０１)が用意されたチャンバハウジング(１１１０)とその上部に形成されるガス供給部(１２００)が構成される。

チャンバハウジング(１１１０)の上部領域には、多数の放電誘導ブリッジ(１３００)がチャンバハウジングの一側壁(１１１１)で向い合って対向された他の側壁(１１１２)まで至るようにサセプタ(１１０１)の上部を横切って並列に設置される。チャンバハウジング(１１１０)の下部には、真空ポンプ(１１０４)に繋がれるガス出口(１１０５)が備えられる。

多数の放電誘導ブリッジ(１３００)が繋がれるチャンバハウジング(１１１０)の両方の側壁(１１１１、１１１２)には、開口部(１１１３)が備えられて多数の放電誘導ブリッジ(１３００)の両側の端部が繋がれる。それで、放電誘導ブリッジ(１３００)の中空領域(１３０１)はチャンバハウジング(１１１０)の内部領域を横切る通路を形成する。この中空領域(１３０１)には、巻き線コイル(１３１２)が巻かれたマグネチックコア(１３１０)が埋め込まれる。マグネチックコア(１３１０)は巻き線コイル(１３２１)が巻かれて変圧器を構成する。

図９Ａ及び図９Ｂは多重ループまたは、単一ループの閉鎖型コアを使って変圧器を構成した例などを見せてくれる図面である。図９Ａに図示されたように、放電誘導ブリッジ(１３００)に装着されるマグネチックコア(１３１０)は多重ループの閉鎖型コア構造を有する。マグネチックコア(１３１０)に巻かれる巻き線コイル(１３１２)は各ループごとにそれぞれ巻かれた多数個で構成される。または、図９Ｂに図示されたように、単一ループの閉鎖型コア(１３１０a、１３１０b)を多数個使って構成することができる。

多数の巻き線コイル(１３１２)は RF 電力を供給する第１電源供給源(１４００)に電気的に繋がれる。電気的な連結方式は直列、並列、または、直列と並列の混合方式のいずれかの方式で電気の連結が成されることができる。そして、図面には、図示されていないが、多数の巻き線コイル(１３１２)と第１電源供給源(１４００)の間には、インピーダンス整合器が構成される。しかし、別途のインピーダンス整合器なしに出力電圧の制御が可能な RF 電源供給源を使って構成することもできる。サセプタ(１１０１)はバイアス電力を供給する第２電源供給源(１４１０)に電気的に繋がれる。これも、やっぱり別途のインピーダンス整合器なしに出力電圧の制御が可能な RF 電源供給源を使って構成することもできる。

第１電源供給源(１４００)から巻き線コイル(１３１２)に第１周波数の交流電源が供給されると、マグネチックコア(１３１０)の多重ループにしたがって、磁束(１３１４)が誘導される。そして、放電誘導ブリッジ(１３００)をくるむ誘導電気場(１３１６)が形成される。これによって、チャンバハウジング(１１１０)の内部で放電誘導ブリッジ(１３００)周辺にプラズマ放電が成される。

再び、図８Ａないし図８Ｃを参照して、ガス供給部(１２００)は分離されたガスの供給構造を有するようになることでより均一な高密度のプラズマの形成が可能になる。ガス供給部(１２００)はガス噴射プレート(１２１０)、ガス分配プレート(１２２０)、及び上部カバー(１２３０)で構成され、これらはチャンバハウジング(１１１０)の上部に真空絶縁されて順次に積層される。各層の間は真空絶縁される。

ガス噴射プレート(１２１０)は第１及び第２ガス供給チャンネル(１２１１、１２１２)を備え、電気的に接地される。第１ガス供給チャンネル(１２１１)は放電誘導ブリッジ(１３００)の上部領域(１３２２)の長手方向に沿って線形に配列された多数個の貫通されたホールで構成される。第２ガス供給チャンネル(１２１２)は放電誘導ブリッジ(１３００)の間領域(１３２０)の長手方向に沿って線形に配列された多数個の貫通されたホールで構成される。

ガス分配プレート(１２２０)は多数個の貫通されたホール(１２２２)が第２ガス供給チャンネル(１２１２)と対応された上部位置で均一に形成されており、この貫通されたホール(１２２２)は多数の連結管(１２２３)によって第２ガス供給チャンネル(１２１２)と相互繋がれる。そして、ガス分配プレート(１２２０)には、第１工程ガスを受け入れてガス噴射プレート(１２１０)の上部に排出する第１ガス入口(１２２１)が備えられる。

上部カバー(１２３０)はガス分配プレート(１２２０)の上部を覆い、第２工程ガスを受け入れる第２ガス入口(１２３１)が備えられる。そして、第１ガス入口(１２２１)に対応される位置に一つの貫通されたホール(１２３２)が備えられる。

このように構成されたガス供給部(１２００)は第１ガス入口(１２２１)から第１ガス供給チャンネル(１２１１)に至る一つの第１ガス供給経路(１２０１)を形成し、第２ガス入口(１２３１)から第２ガス供給チャンネル(１２１２)に至る他の一つの第２ガス供給経路(１２０２)を形成する。

それで、第１工程ガスは放電誘導ブリッジ(１３００)の上部領域(１３２２)に流れるようになり、第２工程ガスは放電誘導ブリッジ(１３００)の間領域(１３２０)に流れるようになる。この時、第１工程ガスは放電誘導ブリッジ(１３００)の上部領域(１３２２)に流れながら第２工程ガスより先にプラズマを形成するようになり、イオン化された状態で第２工程ガスと混合される。第１工程ガスは、例えば、キャリアガスとして Ar、N２、O２などのガスであることができる。第２工程ガスは、例えば、原料ガスとして SiH４、CH４、CH３、Cl２などのガスであることができる。

一方、サセプタ(１１０１)は第２周波数のバイアス電力を供給する第２電源供給源(１４１０)に電気的に繋がれる。サセプタ(１１０１)に印加されるバイアスは接地で繋がれたガス噴射プレート(１２１０)に向けて放電が成される。この時、放電経路上に放電誘導ブリッジ(１３００)が配置されることで均一な放電に妨害になることができる。それで、放電誘導ブリッジ(１３００)は、図１０に図示されたように、サセプタ(１１０１)に対向する底面に長手方向に沿って、接地された電極(１３３０)が設置される。

図１１はこの中バイアス電源を備えた例を見せてくれるプラズマ処理チャンバの断面図である。図面を参照して、サセプタ(１１０１)は第２周波数のバイアス電力を供給する第２電源供給源(１４１０)に電気的に繋がれ、また第３周波数のバイアス電力を供給する第３電源供給源(１４２０)に電気的に繋がれる。第２及び第３周波数はお互いに異なる周波数である。

図１２Ａ及び図１２Ｂは放電分割隔板の分解及び組立図である。図面を参照して、プラズマ処理チャンバ(１０００)は放電誘導ブリッジ(１３００)にしたがって、プラズマ放電が成されるようになるが、この時、プラズマ放電が一部分にかたよることを防止するために多数の分割された放電分離隔壁(１３４０)が構成されることができる。多数の分割された放電分離隔壁(１３４０)は多数の放電誘導ブリッジ(１３００)の長手方向と直交する方向に装着されてプラズマの形成領域を多数に区切るようになる。それで、全体的に、より均一なプラズマ放電が成されるようにできる。放電分離隔壁(１３４０)は絶縁材料や金属材料で構成される。

図１３Ａ及び図１３Ｂは放電笠の分解及び組み立て構造を見せてくれる斜視図である。そして、図１４は放電笠が設置されたプラズマ処理チャンバの断面図である。図面を参照して、一変形例によるプラズマ処理チャンバ(１０００)は多数の放電誘導ブリッジ(１３００)の上部に放電笠(１２５０)を含むガス供給部(１２００)を備える。

放電笠(１２５０)はガス分配プレート(１２２０)の下部とチャンバハウジング(１１１０)の上部に設置される。放電笠(１２５０)は図１１に図示されたガス噴射プレート(１２１０)と共に交互的に構成される第１及び第２ガス供給チャンネル(１２５２、１２５４)を備える。

放電笠(１２５０)は多数の放電誘導ブリッジ(１３００)に一定な間隔を置いて囲むが、サセプタ(１１０１)に対向される部分が放電誘導ブリッジ(１３００)にしたがって開放され、電気的に接地される。放電笠(１２５０)は放電誘導ブリッジ(１３００)に対応された領域はドーム構造(１２５１)を有し、放電誘導ブリッジ(１３００)の間領域(１３２０)に突出部(１２５３)を有するようになる。第１ガス供給チャンネル(１２５２)はドーム構造(１２５１)にしたがって構成され、第２ガス供給チャンネル(１２５４)は突出部(１２５３)にしたがって構成される。それで、放電誘導ブリッジ(１３００)と放電笠(１２５０)のドーム構造(１２５１)の間に狭い放電領域(１２５６)が形成される。そして、部分的な放電を防止し、より均一な放電のためにドーム構造(１２５１)の領域に多数の放電分離隔壁(１２５５)が設置されることができる。

第１工程ガスは狭い放電領域(１２５６)をパスしながらプラズマ放電が成される。放電笠(１２５０)の突出部(１２５１)はサセプタ(１１０１)に対向して突き出されているからより安定的にバイアスによる放電が成される。突出部(１２５１)の形状は図１５Ａないし図１５Ｃに図示されたように、さまざまに変形して実施することができる。

以上のような本発明の第３実施形態によるプラズマ処理チャンバは、多数の放電誘導ブリッジを有する独特な放電構造に適する二重ガスの供給構造を提供する。そして、放電分離隔壁、または、放電笠、放電誘導ブリッジに接地された電極を提供することでより高密度の大面積のプラズマを均一に発生することできる。

（第４の実施形態）
図１６Ａ及び図１６Ｂは本発明の第４実施形態によるプラズマ反応器の正面及背面の斜視図である。図面を参照して、プラズマ反応器(２１００)は並列に配列された多数の放電室(２１１４)を有する反応器の胴体(２１１０)を備える。反応器の胴体(２１１０)はプラズマを出力するために各放電室(２１１４)にしたがって、前面に開口された多数のプラズマ噴射スリット(２１１１)を有する。反応器の胴体(２１１０)の背面には、放電室(２１１４)でガスを供給するためのガス供給部(２１５０)が形成される。ガス供給部(２１５０)には、ガスソース(不図示)に繋がれるガス入口(２１５１)が備えられる。

反応器の胴体(２１１０)は垂直に立設された四角ブロックの形状を有する。反応器の胴体(２１１０)の形状は被処理作業物の形態によって他の形状で製作が可能である。例えば、円盤型の被処理作業物を処理するために多数の放電室(２１１４)の長さをお互いに異なるようにして全体的に円形を成すように変形製作されることができる。

反応器の胴体(２１１０)には、多数の放電室(２１１４)が一端から他端まで至るように垂直に並んで並列配列されて形成される。この実施形態で放電室(２１１４)を８個に例示しているが、その以上、または、それより少ない個数での構成が可能である。すなわち、放電室(２１１４)の長さと個数は被処理対象物の処理面積によって増加、または、減少されることができる。そして、すくなくとも、ただし、一つ、または、二つの放電室(２１１４) だけでもプラズマ反応器(２１００)を構成することができる。

反応器の胴体(２１１０)はアルミニウム、ステンレス、銅のような金属物質で製作される。または、コーティングされた金属、例えば、両極処理されたアルミニウムやニッケルメッキされたアルミニウムで製作することができる。または、耐火金属(refractory metal)で製作することができる。また、他の代案で反応器の胴体(２１１０)を全体的に石英、セラミックスのような電気的な絶縁物質で製作することも可能であり、意図されたプラズマの処理が遂行されるに適合な他の物質で製作することもできる。

図１７Ａ及び図１７Ｂは多重ループ型閉鎖型コアと単一ループ型閉鎖型コアの例を見せてくれる図面である。図１７Ａを参照して、多数の放電室(２１１４)には、長手方向に沿って横切ってマグネチックコア(２１２１)が設置され、マグネチックコア(２１２１)には、一次巻き線(２１２２)が巻かれて変圧器(２１２０)を構成する。マグネチックコア(２１２１)はフェライト物質で製作されるが、鉄、空気のような他の代案の材料で構成されることもできる。マグネチックコア(２１２１)は多数の放電室(２１１４)に全体的に共有される多重ループタイプで構成される。または、図１７Ｂに図示されたように、二つの放電室(２１１４)に共有される単一ループタイプで構成されることもできる。または、一つの放電室(２１１４)に一つの単一ループの閉鎖型コアが装着されることもできる。

マグネチックコア(２１２１)は放電室(２１１４)に大部分が位置され、一部分が放電室(２１１４)の外部に露出される。露出された一部分には、一次巻き線(２１２２)が巻かれる。一次巻き線(２１２２)はマグネチックコア(２１２１)の各ループごとにそれぞれ巻かれた多数の巻き線コイルで構成される。または、多数のループで一つ置きに巻き線コイルが巻かれることもできる。そして、多数の巻き線コイルはマグネチックコア(２１２２)の各ループにしたがって形成される磁束の方向がお互いに衝突されない巻き線方向に巻かれる。

図１８Ａ及び図１８Ｂは第１電源供給源と一次巻き線の電気的連結の構造を例示した図面である。図１８Ａを参照して、一次巻き線(２１２２)を構成する多数の巻き線コイルたちは第１電源供給源(２１４０)に直列に繋がれることができる。または、図１８Ｂに図示されたように、マグネチックコア(２１２１)の上端と下端の巻き線コイルたちは第１電源供給源(２１４０)に並列に繋がれる。このように、多数の巻き線コイルたちは直列、並列、直列/並列混合方式のような多様な電気的連結方式の中で選択されることができる。

第１電源供給源(２１４０)は RF 電源を供給する交流電源の供給源である。図面には、不図示であるが、第１電源供給源(２１４０)の出力端には、インピーダンス整合のためのインピーダンス整合器が備えられることができる。しかし、別途のインピーダンス整合器なしに出力電圧の制御が可能な RF 電源供給源を使って構成することもできるということを当業者たちは理解することができるでしょう。

図１９は反応器の胴体とマグネチックコア、そして、コア保護チューブの分解斜視図である。図面を参照して、多数の放電室(２１１４)は反応器の胴体(２１１０)の上端から下端まで至るように円筒状に形成されて並列に配列される。放電室(２１１４)の両端(２１１６)はカバー部材(２１１２)によって支えることになる。カバー部材(２１１２)は石英、セラミックスのような絶縁物質で製作される。または、反応器の胴体(２１１０)と同一な金属物質で製作することができる。この場合、カバー部材(２１１２)はエディ電流(eddy current)を防止するために電気的な不連続性を有するように絶縁領域を含むようにすることが好適である。

マグネチックコア(２１２１)は放電室(２１１４)に位置される部分が管形のコア保護チューブ(２１３０)によってくるまれて保護される。コア保護チューブ(２１３０)は上述した第１ないし第３実施形態で説明された放電誘導ブリッジと同じな構成を有する。コア保護チューブ(２１３０)は石英、セラミックスのような電気的な絶縁物質で製作される。または、コア保護チューブ(２１３０)は上述したように、反応器の胴体（２１１０）と同じな金属物質で製作することができるが、この場合には、エディ電流を防止するために電気的な不連続性を有するように電気的な絶縁物質で構成された絶縁領域を含む。

図２０は放電室に装着されたマグネチックコア、コア保護チューブ、そして、冷却チャンネルの装着構造を見せてくれるための反応器の胴体の部分切開図であり、図２１はマグネチックコアに従って設置された冷却チャンネルの一例を見せてくれる図面である。図面を参照して、マグネチックコア(２１２１)は中心部が中空を成し、その中空領域に冷却チャンネル(２１３１)が構成される。例えば、図２１に図示されたように、マグネチックコア(２１２１)にしたがって、冷却チャンネル(２１３１)がジグザグ形態で設置されることができる。

図面には、図示しなかったが、反応器の胴体(２１１０)に冷却チャンネルを形成することができ、マグネチックコア(２１２１)をくるむ管形の冷却チャンネルを構成することができる。マグネチックコア(２１２１)をくるむ管形冷却チャンネルを金属物質で製作する場合には、エディ電流を防止するための絶縁領域を構成するのが好適である。このように、冷却チャンネル(２１３１)はマグネチックコア(２１２１)に設置されること、反応器の胴体(２１１０)に設置されること、そして、マグネチックコア(２１２１)の外部をくるむ構造を有することのいずれか、または、これらの組合の中で選択されることができる。図面で参照番号 ‘２１１５'と点線表示されたことはガスの流れ経路とプラズマの放電経路を表示する。

多数の放電室(２１１４)はその長さが長くなる場合、それぞれ一つ以上の放電分離隔壁(２１１７)によって二つ以上の領域に放電領域を区切り、プラズマ放電が安定して均一に発生されることができるようにすることができる。放電分離隔壁(２１１７)は石英、セラミックスのような電気的な絶縁物質で製作される。または、放電分離隔壁(２１１７)は反応器の胴体（２１１０）と同じな金属物質で製作することができるが、この場合には、エディ電流を防止するために電気的な不連続性を有するように電気的な絶縁物質で構成された絶縁領域を含むのが好適である。

図２２はプラズマ反応器の断面図及び放電室の部分拡大図である。図２２を参照して、反応器の胴体(２１１０)の後面にはガス供給部(２１５０)が形成される。多数の放電室(２１１４)はそれぞれガス注入口(２１１３)が形成される。ガス注入口(２１１３)は放電室(２１１４)の長手方向に沿って、多数が形成される。ガス供給部(２１５０)のガス入口(２１５１)に入力されるガスは参照番号‘２１５３’と矢印されたような分配経路にしたがって分配されながら均等にガス注入口(２１１３)を通じて多数の放電室(２１１４)に注入される。図面には、具体的に、図示しなかったが、ガスの分配のための一つ以上のガス分配隔板がガス供給部(２１５０)に備えられることが好適である。

以上のようなプラズマ反応器(２１００)は電源供給源(２１４０)によって一次巻き線(２１２２)の電流が駆動され、一次巻き線(２１２２)の駆動電流は変圧器(２１２０)の２次回路を完成して誘導結合されたプラズマを形成する AC 電位(AC potential)が多数の放電室(２１１４) ごとに形成される。それで、多数の放電室(２１１４) ごとにコア保護チューブ(２１３０)の外側をくるむように誘導結合されたプラズマが形成される。形成されたプラズマはプラズマ噴射スリット(２１１１)を通じて前面に噴射される。

本発明のプラズマ反応器(２１００)は大面積のプラズマを高密度で均一に発生することができる。特に、放電室(２１１４)の個数と長さを増加することで所望の形態の大面積のプラズマを得るように拡張が容易である。また、プラズマ反応器(２１１０)の構造を非常に薄く構成することができて設備の面積を最小化できる。

図２３は一変形例によるプラズマ反応器の分解斜視図である。そして、図２４Ａ及び図２４bは多重放電室に装着されたマグネチックコア、コア保護チューブ、冷却水供給管、そして、一次巻き線の装着構造を見せてくれるための多重放電室の部分切開図及び部分拡大断面図である。図面を参照して、一変形例によるプラズマ反応器(２１００a)は上述したプラズマ反応器(２１００)と基本的に同じな構成を有する。ただし、上述したプラズマ反応器(２１００)では、一次巻き線(２１２３)が反応器の胴体(２１１０)の外部に露出されたマグネチックコア(２１２１)の一部分に巻かれる構造的特徴を有する一方、一変形例のプラズマ反応器(２１００a)で一次巻き線(２１２３)はコア保護チューブ(２１３０)の内側に位置するマグネチックコア(２１２１)の一部分に装着される構造的特徴を有する。特に、一次巻き線(２１２３)はマグネチックコア(２１２１)の各ループに１回巻かれた巻き線コイルで管形の電導性部材で構成される。管形の電導性部材はエディ電流が発生されることを防止するために長手方向に沿って、電気的な絶縁物質で構成された絶縁領域(２１２４)を含む。

図２５Ａないし図２５Ｃは第１電源供給源と一次巻き線の電気的連結の構造を例示した図面である。

先に、図２５Ａを参照して、プラズマ反応器(２１００a)の一次巻き線(２１２３)は多数の放電室(２１１４) ごとにそれぞれ一つずつ設置され、第１電源供給源(２１４０)に直列に繋がれる。一次巻き線(２１２３)と第１電源供給源(２１４０)の電気的連結方式は直列方式以外にも並列方式、直列/並列混合方式のような多様な連結方式の中で選択されることができる。

図２５Ｂを参照して、プラズマ反応器(２１００a)で一次巻き線(２１２３)は容量結合電極で機能することができる。容量結合電極で機能するために反応器の胴体(２１１０)が接地で繋がれる。この時、一次巻き線(２１２３)は製１電源供給源(２１４０)に繋がれるが、接地で繋がれない。または、図２５Ｃに図示されたように、一次巻き線(２１２３)も接地で繋がれるようにできる。

このように一変形例によるプラズマ反応器(２１００a)は上述したプラズマ反応器(２１００)と基本的に同じであるが、一次巻き線(２１２３)の技術的な特徴はお互いに異なる。すなわち、一変形例のプラズマ反応器(２１００a)で一次巻き線(２１２３)は変圧器(２１２０)の一次巻き線で機能しながら、反応器の胴体(２１１０)と容量的に結合する電極で機能することができる。それで、変圧器(２１２０)による誘導結合プラズマと接地された反応器の胴体(２１１０)の間で発生される容量結合プラズマを同時に発生することができる。

図２６は他の変形例によるプラズマ反応器の分解斜視図である。図２６を参照して、他の変形例によるプラズマ反応器(２１００b)は上述したプラズマ反応器(２１００)と基本的に同じな構成を有する。ただし、他の変形例によるプラズマ反応器(２１００b)は上述したプラズマ反応器(２１００)で一次巻き線(２１２２)(第１一次巻き線と略称する)と一変形例のプラズマ反応器(２１００a)の一次巻き線(２１２３)(第２一次巻き線と略称する)を全て備える。そして、図２７Ａ及び図２７Ｂに図示されたように、第２次巻き線(２１２３)は別途の第２電源供給源(２１４１)に繋がれる。第２電源供給源(２１４１)は RF 電源を供給する交流電源供給源である。図面には、不図示であるが、第２電源供給源(２１４１)の出力端には、インピーダンス整合のためのインピーダンス整合器が備えられることができる。しかし、別途のインピーダンス整合器なしに出力電圧の制御が可能な RF 電源供給源を使って構成することもできるということを当業者たちは理解することができるでしょう。

図２７Ａないし図２７Ｃは第１及び第２電源供給源と一次巻き線の電気的連結方式を見せてくれる図面である。先に、図２７Ａ及び図２７Ｃを参照して、第１一次巻き線(２１２２)は上述した第１実施形態で説明されたように、第１電源供給源(２１４０)に直列、並列、直列/並列混合方式のいずれかの方式で繋がれることができる。そして、第２一次巻き線(２１２３)も上述した変形例と類似に第２電源供給源(２１４１)に直列、並列、直列/並列混合方式のいずれかの方式で繋がれることができる。

図２７Ｃを参照して、第１及び第２一次巻き線(２１２２、２１２３)は第１電源供給源(２１４０)の一つと電源分配器(２１４２)を使って電源を供給することができる。電源分配器(２１４２)は変圧器を使って構成することができるが、変圧器の一次側巻き線(２１４２a)は第１電源供給源(２１４０)に繋がれ、二次側巻き線(２１４２b、２１４２ｃ)は二つに分離されて第１及び第２一次巻き線(２１２２、２１２３)にそれぞれ繋がれる。分離された二次側巻き線(２１４２b、２１４２ｃ)の巻き線の割合は固定型で構成するとか、可変型で構成することができる。

他の変形例によるプラズマ反応器(２１００b)は第２一次巻き線(２１２３)が上述したように容量結合電極で機能することができ、この時、反応器の胴体(２１１０)は接地で繋がれる。そして、第２一次巻き線(２１２３)は上述したように接地で繋がれるとか、または、繋がれないこともある。

上述したような本発明の第４実施形態による多重配列された放電室を有するプラズマ反応器は大面積のプラズマを高密度で均一に発生することができる。特に、放電室の個数と長さを増加することで所望の形態の大面積のプラズマを得るように拡張が容易である。また、プラズマ反応器の構造を非常に薄く構成することができて設備の面積を最小化できる。例えば、プラズマ反応器を垂直に立てて並列に設置するとか、水平に複層の構造で設置する場合、設備面積が大きく拡張にならないながらも設備面積当たり処理量を非常に高めることができる。

図２８は第４実施形態によるプラズマ反応器を利用した大気圧プラズマ処理システムの概略的な構成図である。そして、図２９Ａないし図２９Ｃは大気圧プラズマ処理システムで成される被処理基板の伝達過程を順次に見せてくれる図面である。図面を参照して、大気圧プラズマ処理システムは上述したプラズマ反応器(２１００)を利用して大気圧状態で被処理物に対するプラズマの処理を遂行する。大気圧プラズマ処理システムは被処理物(２２１０)が待機する第１被処理物待機部(a１)が前方に備えられ、後方に大気圧処理部(a３)が備えられる。第１被処理物待機部(a１)と大気圧処理部(a３) の間には、第１返送部(a２)が備えられる。

第１被処理物待機部(a１)には、被処理物(２２１０)が積層されて保管されるキャリア(２２００)を含む。被処理物(２２１０)は、例えば、液晶ディスプレイ製造のための硝子基板であるとか大型シリコーンウェーハ基板である。第１返送部(a２)には、第１返送ロボット(２２２０)が備えられる。便宜上、第１返送ロボット(２２２０)は一つのロボットアームたけを簡略に図示した。第１返送ロボット(２２２０)は第１被処理物待機部(a１)と大気圧処理部(a３) の間で被処理物(２２１０)の返送を担当する。

大気圧処理部(a３)には、プラズマ反応器(２１００)が垂直に設置されてプラズマ噴射スリット(２１１１)を通じて噴射されるプラズマによって大気圧状態で被処理物(２２１０)に対してプラズマの処理が成される。大気圧処理部(a３)には、被処理物(２２１０)を前後に垂直移送するための移送手段(２２３０)が備えられる。移送手段(２２３０)は、例えば、多数のローラーを備えたコンベヤーシステムで構成されることができ、例示されなかったまた他の形態の移送手段でも構成が可能であろう。

大気圧処理部(a３)には、被処理物(２２１０)を予熱させるための予熱手段(２２４０)が備えられることができる。予熱手段(２２４０)は、例えば、多数個のハロゲンランプと反射笠を含んで構成されることができる。予熱手段(２２４０)はプラズマ反応器(２１００)と向い合って対向されるように設置されることができ、または、第１返送部(a２)と大気圧処理部(a３)の間に設置されることができる。予熱手段(２２４０)は必要によってプラズマの処理過程で被処理物(２２１０)を持続的に加熱するヒーターで機能することができる。

大気圧処理部(a３)に設置されたプラズマ反応器(２１００)は垂直に設置される。それで、被処理物(２２１０)が大気圧処理部(a３)に垂直に入出力することになる。このために第１返送部(a２)に設置される第１返送ロボット(２２２０)は図２９Ａに図示されたように、被処理物(２２１０)を水平状態で垂直に切り替え、図２９Ｂに図示されたように、大気圧処理部(a３)の移送手段(２２３０)に引き継ぐ。次いで、図２９Ｃに図示されたように、移送手段(２２３０)は入力された被処理物(２２１０)をプラズマ反応器(２１００)の前面に進入させる。プラズマ反応器(２１００)によって被処理物(２２１０)のプラズマの処理が成される。プラズマの処理が完了されば、また、逆順にして被処理物(２２１０)が大気圧処理部(a３)で第１返送部(a２)に排出される。処理された被処理物(２２１０)は第１返送ロボット(２２２０)によって垂直状態から水平状態に切り替えられて第１被処理物待機部(a１)のキャリア(２２００)に積載される。

図３０は先入後出の構造を有するように構成された大気圧プラズマ処理システムの概略的な構成図である。図３０を参照して、大気圧プラズマ処理システムは大気圧処理部(a３)の前方と後方に対称的に第１及び第２被処理物待機部(a１、a５)と第１及び第２返送部(a２、a４)を構成して先入後出の構造を有するようにできる。第１被処理物待機部(a１)には、処理前の被処理物が待機して、第２被処理物待機部(a５)には、処理された被処理物が待機する。第１返送部(a２)に設置される第１返送ロボット(２２２０)は被処理物を大気圧処理部(a３)にローディングする機能を遂行し、第２返送部(a４)に設置された第２返送ロボット(２２５０)は大気圧処理部(a３)から被処理物をアンロディングする機能を遂行する。

図３１は大気圧処理部に静電チャックが備えられた例を見せてくれる図面である。図面を参照して、大気圧処理部(a３)は被処理物(２２１０)をプラズマの処理過程の間、固定させて支持するための固定手段で静電チャック(２２７０)を備えることができる。ここで、静電チャック(２２７０)はヒーターを内蔵することができる。

図３２Ａ及び図３２Ｂはプラズマ反応器を水平配置した例を見せてくれる図面である。図面を参照して、大気圧プラズマ処理システムは大気圧処理部(a３)にプラズマ反応器(２１００)を水平配置することができる。この時、図３２Ａに図示されたように、予熱手段(２２４０)がプラズマ反応器(２１００)と向い合って対向して設置されることができる。または、図３２Ｂに図示されたように、プラズマ反応器(２１００)の前方に設置されることができる。そして、移送手段(２２８０)は多数の水平ローラーを備えるコンベヤーシステムで構成されることができる。以上のような大気圧プラズマ処理システムはプラズマ反応器(２１００)を垂直に、または、水平に設置することができる。

図３３Ａは第４実施形態のプラズマ反応器を利用したプラズマ処理チャンバの斜視図であり、図３３Ｂはプラズマ処理チャンバの断面図及び放電室の部分拡大図である。図面を参照して、プラズマ処理チャンバ(２３００)はプラズマ反応器(２１００)、プラズマ反応器(２１００)でガスを供給するガス供給部(２１５０)、プラズマ反応器(２１００)で発生されたプラズマを収容し、内部に基板支持台(２３２０)が備えられたチャンバハウジング(２３０１)を含む。

プラズマ処理チャンバ(２３００)はプラズマ反応器(２１００)のプラズマ噴射スリット(２１１１)と基板支持台(２３２０)が向い合って対向して垂直に配置される。それで、後述されるように、被処理基板(２３３０)はプラズマ処理チャンバ(２３００)で垂直に入力されて基板支持台(２３２０)に固定されて垂直状態でプラズマ処理される。プラズマ処理チャンバ(２３００)は被処理基板(２３３０)に対して多様なプラズマの処理たち、例えば、プラズマを利用してフォトレジストをとり除くエシング(ashing)、絶縁膜や金属膜の蒸着(deposition)やエッチング(etching)などを遂行するチャンバである。

図面で具体的な図示は省略されたが、プラズマ処理チャンバ(２３００)はプラズマ反応器(２１００)のプラズマ噴射スリット(２１１１)と基板支持台(２３２０)が向い合って対向して水平に配置されるように構成されることができる。このような場合には、被処理基板(２３３０)はプラズマ処理チャンバ(２３００)で水平に入力されて基板支持台(２３２０)に固定されて水平状態でプラズマ処理される。

反応器の胴体(２１１０)の後面には、ガス供給部(２１５０)が設置される。多数の放電室(２１１４)はそれぞれガス注入口(２１１３)が形成される。図面上では見えないが、ガス注入口(２１１３)は放電室(２１１４)の長手方向に沿って、多数が形成される。ガス供給部(２１５０)のガス入口(２１５１)に入力されるガスは参照番号 ‘１１５３'と矢印されたようなガス分配経路にしたがって分配されながら均等にガス注入口(２１１３)を通じて多数の放電室(２１１４)に注入される。図面には、具体的に図示しなかったが、ガスの分配のための一つ以上のガス分配隔板がガス供給部(２１５０)に備えられることが好適である。

図３４は分離されたガスの供給構造を有する反応器の胴体の断面図である。図面を参照して、一変形例による反応器の胴体(２１１０a)は二つの分離されたガスの供給構造を有することができる。例えば、反応器の胴体(２１１０a)はプラズマ放電室(２１１４)に開口された第１ガス注入口(２１１３)と隣合う二つのプラズマ放電室(２１１４)の間に形成されてチャンバハウジングに開口された第２ガス注入口(２１１８)を含む。

第１ガス注入口(２１１３)を通じて入力されるガスはプラズマ放電室(２１１４)を経由してプラズマ噴射スリット(２１１１)に排出される。第２ガス注入口(２１１８)を通じて入力されたガスはガス噴射口(２１１９)を通じて排出される。ガス噴射口を通じて噴射されるガスはプラズマ噴射スリット(２１１１)を通じて出力されるプラズマガスによってイオン化になる。図面には、図示が省略されたが、ガス供給部(２１５０)は第１及び第２ガス注入口(２１１３、２１１８)でお互いに異なるガスを個別的に分離供給するように分離されたガス供給経路と、ここに適合にガス分配隔板とガス入口が備えられる。

図３５はプラズマ処理システムの概略的な構成図である。図面を参照して、プラズマ処理システムは上述したプラズマ処理チャンバ(２３００)を利用して被処理基板に対するプラズマの処理を遂行するシステムである。プラズマ処理システムはプラズマ処理チャンバ(２３００)に繋がれるロードロックチャンバ(２４００)が備えられる。ロードロックチャンバ(２４００)には、返送室(２５００)が繋がれ、返送室の前方に被処理基板の待機室(２６００)が備えられる。被処理基板の待機室(２６００)には、被処理物(２２１０)が積層されて保管されるキャリア(２６１０)が備えられる。被処理基板(２３３０)は、例えば、液晶ディスプレイ製造のための硝子基板であるとか大型シリコーンウェーハ基板である。

ロードロックチャンバ(２４００)とプラズマ処理チャンバ(２３００) の間には、スリットバルブ(２３４０)が構成され、スリットバルブ(２３４０)は具体的に図示しなかったが、ロードロックチャンバ(２４００)の基板出入口(２４１２)とプラズマ処理チャンバ(２３００)の基板出入口(２３１０)を開閉する構造を有する。ロードロックチャンバ(２４００)は返送室(２５００)側に他の基板出入口(２４１０)が備えられ、図示されなかった他のスリットバルブによって開閉される。ロードロックチャンバ(２４００)はプラズマ処理チャンバ(２３００)と被処理基板の交換の時プラズマ処理チャンバ(２３００)の内部と同じな真空状態を維持し、返送室(２５００)と被処理基板の交換の時には、大気圧状態を維持する。

ロードロックチャンバ(２４００)には、プラズマ処理チャンバ(２３００)とロードロックチャンバ(２４００) の間で被処理基板を返送する第１返送ロボット(２４２０)が備えられる。返送室(２５００)には、被処理基板の待機室(２６００)とロードロックチャンバ(２４００)の間で基板を伝達する第２返送ロボット(２５１０)が備えられる。

図３６Ａないし図３６Ｃはプラズマ処理システムで成される被処理基板の伝達過程を順次に見せてくれる図面である。図面を参照して、第２返送ロボット(２５１０)はキャリア(２６１０)に積載された被処理基板(２３３０)を第１返送ロボット(２４２０)に引き継ぐ。この時、第２返送ロボット(２４１０)は水平状態の被処理基板(２３３０)を垂直に切り替えて第１返送ロボット(２４２０)に引き継ぐ。

第１返送ロボット(２４２０)は引受けた被処理基板(２３３０)を垂直にプラズマ処理チャンバ(２３００)の基板支持台(２３２０)に返送する。基板支持台(２３２０)は引き継ぎされた被処理基板(２３３０)をプラズマの処理過程の間固定する。第１返送ロボット(２４２０)は処理前後の二枚の被処理基板を同時に交換することができる二つのダブルアーム構造を有するようにできる。そして、第２返送ロボット(２５１０)とロードロックチャンバ(２４００)で処理前後の被処理基板を同時に交換することができる二つのダブルアーム構造を有するようにできる。

基板支持台(２３２０)は基板を固定するための固定手段を備えるが、例えば、静電チャックを備える。または、他の形態の固定手段を備えることができる。そして、基板支持台は被処理基板を加熱するための加熱手段でヒーターを備えることができる。または、チャンバハウジングの内部に光加熱手段を備えて光の照射による被処理基板の加熱が成されるようにできる。このように、プラズマ処理チャンバ(２３００)は被処理基板に対する意図されたプラズマの処理を遂行するために求められる追加的な構成たちが含まれることは明らかである。

ロードロックチャンバ(２４００)はプラズマ処理チャンバ(２３００)で被処理基板(２３３０)が引き継ぎされる前に基板を予熱するための及び/または、プラズマの処理が完了された後加熱された基板を冷却するための冷却機能を遂行するように必要な構成を追加することができる。

このようなプラズマ処理システムはプラズマ処理チャンバ(２３００)を中心として対称されるように設置される他のロードロックチャンバ、他の返送室、そして、他の被処理基板の待機室を備えることができる。すなわち、プラズマ処理チャンバ(２３００)を中心として前方で処理前の被処理基板をプラズマ処理チャンバ(２３００)にローディングし、処理された被処理基板はプラズマ処理チャンバ(２３００)の後方に排出されるように先入後出構造のシステムを構成することができる。

上述したような本発明の多重配列された放電室を有するプラズマ反応器を備えたプラズマ処理チャンバ及びこれを利用したプラズマ処理システムによれば、プラズマ反応器は大面積のプラズマを高密度で均一に発生することができる。特に、放電室の個数と長さを増加することで所望の形態の大面積のプラズマを得るように拡張が容易である。また、プラズマ反応器の構造を非常に薄く構成することができて設備の面積を最小化できる。例えば、プラズマ反応器を垂直に立てて並列に設置するとか、水平に複層の構造として設置する場合、設備面積が大きく拡張にならないながらも設備面積当たり処理量を非常に高めることができる。

以上に説明された本発明による放電誘導ブリッジを有するプラズマソース及びこれを利用したプラズマ処理システムは多様に変形されることができ、さまざまな形態を取ることができる。それで、本発明は上記の詳細な説明で記述される特別な形態に限られるのではないことと理解されなければならない、むしろ、添付された請求範囲によって定義される本発明の精神と範囲内にあるすべての変形物と均等物及び代替物を含むことと理解されなければならない。結局、本発明の真正な技術的な保護範囲は添付された特許請求範囲の技術的な思想によって決まらなければならないでしょう。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の第１実施形態によるプラズマ処理チャンバの斜視図である。 本発明の第１実施形態によるプラズマ処理チャンバの断面図である。 並列配列された多数の放電誘導ブリッジを有するプラズマ処理チャンバの斜視図である。 並列配列された多数の放電誘導ブリッジを有するプラズマ処理チャンバの断面図である。 並列配列された多数の放電誘導ブリッジを有する円筒状のプラズマ処理チャンバの斜視図である。 並列配列された多数の放電誘導ブリッジを有する円筒状のプラズマ処理チャンバの断面図である。 分離可能な構造のチャンバハウジングを有するプラズマ処理チャンバの斜視図である。 分離可能な構造のチャンバハウジングを有するプラズマ処理チャンバの分解図である。 分離型マグネチックコアを放電誘導ブリッジに装着した例を示す図面である。 本発明の第２実施形態によるプラズマ処理チャンバの斜視図である。 本発明の第２実施形態によるプラズマ処理チャンバの断面図である。 垂直並列配列された放電誘導ブリッジを有するプラズマ処理チャンバの斜視図である。 垂直並列配列された放電誘導ブリッジを有するプラズマ処理チャンバの断面図である。 本発明の第３実施形態によるプラズマ処理チャンバの分解図である。 本発明の第３実施形態によるプラズマ処理チャンバの斜視図である。 本発明の第３実施形態によるプラズマ処理チャンバの断面図である。 多重ループまたは、単一ループの閉鎖型コアを使って変圧器を構成した例などを示す図面である。 多重ループまたは、単一ループの閉鎖型コアを使って変圧器を構成した例などを示す図面である。 放電誘導ブリッジに接地された電極を設置した例を示す図面である。 この中バイアス電源を備えた例を見せてくれるプラズマ処理チャンバの断面図である。 放電分割隔板の分解及び組立図である。 放電分割隔板の分解及び組立図である。 放電笠の分解及び組み立て構造を示す斜視図である。 放電笠の分解及び組み立て構造を示す斜視図である。 放電笠が設置されたプラズマ処理チャンバの断面図である。 放電笠の突き出部分の構造を変形した例示図である。 放電笠の突き出部分の構造を変形した例示図である。 放電笠の突き出部分の構造を変形した例示図である。 本発明の第４実施形態によるプラズマ反応器の正面及背面斜視図である。 本発明の第４実施形態によるプラズマ反応器の正面及背面斜視図である。 多重ループ閉鎖型コアと単一ループの閉鎖型コアの例を示す図面である。 多重ループ閉鎖型コアと単一ループの閉鎖型コアの例を示す図面である。 第１電源供給源と一次巻き線の電気的連結の構造を例示した図面である。 第１電源供給源と一次巻き線の電気的連結の構造を例示した図面である。 反応器の胴体とマグネチックコア、そして、コア保護チューブの分解斜視図である。 放電室に装着されたマグネチックコア、コア保護チューブ、そして、冷却チャンネルの装着構造を見せてくれるための反応器の胴体の部分切開図である。 マグネチックコアに従って設置された冷却チャンネルの一例を示す図面である。 プラズマ反応器の断面図及び放電室の部分拡大図である。 一変形例によるプラズマ反応器の分解斜視図である。 多重放電室に装着されたマグネチックコア、コア保護チューブ、冷却水供給管、そして、一次巻き線の装着構造を見せてくれるための多重放電室の部分切開図及び部分拡大断面図である。 多重放電室に装着されたマグネチックコア、コア保護チューブ、冷却水供給管、そして、一次巻き線の装着構造を見せてくれるための多重放電室の部分切開図及び部分拡大断面図である。 第１電源供給源と一次巻き線の電気的連結の構造を例示した図面である。 第１電源供給源と一次巻き線の電気的連結の構造を例示した図面である。 第１電源供給源と一次巻き線の電気的連結の構造を例示した図面である。 他の変形例によるプラズマ反応器の分解斜視図である。 第１及び第２電源供給源と一次巻き線の電気的連結方式を示す図面である。 第１及び第２電源供給源と一次巻き線の電気的連結方式を示す図面である。 第１及び第２電源供給源と一次巻き線の電気的連結方式を示す図面である。 第４実施形態によるプラズマ反応器を利用した大気圧プラズマ処理システムの概略的な構成図である。 大気圧プラズマ処理システムで成される被処理基板の伝達過程を順次に示す図面である。 大気圧プラズマ処理システムで成される被処理基板の伝達過程を順次に示す図面である。 大気圧プラズマ処理システムで成される被処理基板の伝達過程を順次に示す図面である。 先入後出の構造を有するように構成された大気圧プラズマ処理システムの概略的な構成図である。 大気圧処理部に静電チャックが備えられた例を示す図面である。 プラズマ反応器を水平配置した例を示す図面である。 プラズマ反応器を水平配置した例を示す図面である。 第４実施形態のプラズマ反応器を利用したプラズマ処理チャンバの斜視図である。 プラズマ処理チャンバの断面図及び放電室の部分拡大図である。 分離されたガスの供給構造を有する反応器の胴体の断面図である。 プラズマ処理システムの概略的な構成図である。 プラズマ処理システムで成される被処理基板の伝達過程を順次に示す図面である。 プラズマ処理システムで成される被処理基板の伝達過程を順次に示す図面である。 プラズマ処理システムで成される被処理基板の伝達過程を順次に見せてくれる図面である。

符号の説明

１０ チャンバハウジング
１３，１４ 放電誘導ブリッジ
１５ 開口部
２０ マグネチックコア
２１ 巻き線コイル
３０ 電源供給源
２１１０ 胴体
２１１１ プラズマ噴射スリット
２１２０ 変圧器
２１３０ コア保護チューブ
２１４０ 第１電源供給源
２１００ プラズマ反応器
ａ１ 第１被処理物待機部
ａ２ 第１返送部
ａ３ 大気圧処理部

Claims (51)

1. 内部に被処理基板が置かれる少なくとも一つのサセプタを有するチャンバハウジングと;
   チャンバハウジングの内部を横切って設置された多数の放電誘導ブリッジと;
   多数の放電誘導ブリッジの両端が繋がれたチャンバハウジングの多数の開口部と;
   多数の放電誘導ブリッジに装着され前記チャンバハウジングの開口部から前記チャンバハウジングの外部に突出するマグネチックコアと一次巻き線を有する変圧器と;
   一次巻き線に電気的に繋がれる第１電源供給源と；
   を含み、
   第１電源供給源によって一次巻き線の電流が駆動され、これによって、放電誘導ブリッジを中心として誘導結合プラズマを形成し、変圧器の２次回路を完成するチャンバハウジングの内側AC電位が誘導され、
   前記放電誘導ブリッジは金属物質と電気的な不連続性を形成するための電気的な絶縁物質を含み、前記放電誘導ブリッジと前記マグネチックコアの間に冷却チャンネルが備えられ、
   多数の放電誘導ブリッジの上部に設置される電気的に接地された放電笠を含み、
   前記放電笠は放電誘導ブリッジの直上で第１ガスを流す第１ガス供給チャンネルと、放電誘導ブリッジの間に第２ガスを流す第２ガス供給チャンネルを含むことを特徴とする、プラズマ処理チャンバ。
2. 第１電源供給源と一次巻き線の間に電気的に繋がれるインピーダンス整合器を含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
3. サセプタでバイアス電力を供給するための第２電源供給源と、サセプタと、第２電源供給源に電気的に繋がれる第２インピーダンス整合器を含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
4. 放電誘導ブリッジは電気的な絶縁物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
5. チャンバハウジングは上部ハウジングと下部ハウジング、そして、上部ハウジングと下部ハウジングの間に結合される中間ハウジングを備え、中間ハウジングに放電誘導ブリッジが備えられることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
6. マグネチックコアは馬蹄形状を有する二つのコアに分離された構造を有して相互の間隔が可変的に調節することができるように移動型構造を有することを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
7. チャンバハウジングの内部の両側壁に向い合って対向するように設置される第１及び第２サセプタを含み、多数の放電誘導ブリッジは第１及び第２サセプタから同じな間隔を置いて垂直に並列設置されることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
8. 第１及び第２サセプタが設置されたチャンバハウジングの両側壁にそれぞれ設置されるガス出口を含むことを特徴とする、請求項７に記載のプラズマ処理チャンバ。
9. 放電誘導ブリッジの直上で第１ガスを流す第１ガス供給チャンネルと、放電誘導ブリッジの間に第２ガスを流す第２ガス供給チャンネルを含んで分離されたガスの供給構造を有するガス供給部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
10. マグネチックコアは一つ以上の単一ループの閉鎖型コアを含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
11. マグネチックコアは一つ以上の多重ループの閉鎖型コアを含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
12. サセプタは一つ以上のバイアス電力の供給を受けることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
13. 多数の放電誘導ブリッジによるプラズマの形成領域を多数に区切る一つ以上の放電分離隔壁を含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
14. サセプタに対向されるように放電誘導ブリッジの内部に設置され、接地された電極を含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
15. 放電笠は多数の放電誘導ブリッジによるプラズマの形成領域を一つ以上区切る一つ以上の放電分離隔壁を含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
16. 多数の放電室を有する反応器の胴体と；
    多数の放電室にしたがって、反応器の胴体に形成されたプラズマ噴射スリットと；
    多数の放電室に結合され前記反応器の胴体の開口部から前記反応器の胴体の外部に突出するマグネチックコア及び一次巻き線を有する変圧器と；
    放電室の内部でマグネチックコアをくるんで保護するコア保護チューブと；
    一次巻き線に電気的に繋がれる第１電源供給源と；
    を含み、
    第１電源供給源によって一次巻き線の電流が駆動され、これによって多数のコア保護チューブを中心として誘導結合プラズマを形成して変圧器の二次回路を完成する多数の放電室内側のAC電位が誘導され、
    前記コア保護チューブは金属物質と電気的な不連続性を形成するための電気的な絶縁物質を含み、前記コア保護チューブと前記マグネチックコアの間に冷却チャンネルが備えられ、
    前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの上部に設置される電気的に接地された放電笠を含み、
    前記放電笠は前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの直上で第１ガスを流す第１ガス供給チャンネルと、前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの間に第２ガスを流す第２ガス供給チャンネルを含むことを特徴とする、プラズマ反応器。
17. 反応器の胴体は金属物質を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
18. 反応器の胴体は電気的な絶縁物質を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
19. 多数の放電室はそれぞれの内側に設置されて放電室内部を二つ以上の放電領域に区切る放電分離隔壁を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
20. マグネチックコアは一つ以上の単一ループの閉鎖型コアを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
21. マグネチックコアは多重ループの閉鎖型コアを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
22. 多数の巻き線コイルは放電室の内部に位置するマグネチックコア部分をくるむ管形の電導性部材で構成され、管形の電導性部材は部分的に電気的な絶縁物質を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
23. 反応器の胴体は電気的に接地されることを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
24. 多数の放電室のそれぞれの内部に位置される容量結合電極を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
25. 容量結合電極はマグネチックコア部分を全体的にくるむ管形の電導性部材で構成され、管形の電導性部材は部分的に絶縁領域を含むことを特徴とする、請求項２４に記載のプラズマ反応器。
26. 容量結合電極に電気的に繋がれる第２電源供給源を含むことを特徴とする、請求項２４に記載のプラズマ反応器。
27. 第１電源供給源から電源の入力を受けて一次巻き線と容量結合電極に電源を分割して供給する電源分割部を含むことを特徴とする、請求項２４に記載のプラズマ反応器。
28. コア保護チューブは電気的な絶縁物質を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
29. 反応器の胴体は冷却チャンネルを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
30. マグネチックコアは中心部が中空を成し、マグネチックコアの中空領域に設置される冷却チャンネルを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
31. マグネチックコアの外部をくるむように設置される冷却チャンネルを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
32. 反応器の胴体は多数の放電室に開口された多数のガス注入口を含み、多数のガス入口にガスを分配供給するためのガス供給部を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ反応器。
33. 多数の放電室を有する反応器の胴体、多数の放電室にしたがって、反応器の胴体に形成されたプラズマ噴射スリット、多数の放電室に結合され前記反応器の胴体の開口部から前記反応器の胴体の外部に突出するマグネチックコア及び一次巻き線を有する変圧器、放電室の内部に位置されたマグネチックコアをくるんで保護するコア保護チューブ、及び一次巻き線に電気的に繋がれる第１電源供給源を含むプラズマ反応器と；
    プラズマ反応器が設置され、プラズマ噴射スリットを通じて噴射されるプラズマによって大気圧状態で被処理物に対してプラズマの処理が成される大気圧処理部と；
    被処理物が待機する第１被処理物待機部と；
    被処理物待機部と大気圧処理部の間で被処理物を返送する第１返送部と；
    を含み、
    前記コア保護チューブは金属物質と電気的な不連続性を形成するための電気的な絶縁物質を含み、前記コア保護チューブと前記マグネチックコアの間に冷却チャンネルが備えられ、
    多数の前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの上部に設置される電気的に接地された放電笠を含み、
    前記放電笠は前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの直上で第１ガスを流す第１ガス供給チャンネルと、前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの間に第２ガスを流す第２ガス供給チャンネルを含むことを特徴とする、大気圧プラズマ処理システム。
34. プラズマ反応器はプラズマ噴射スリットが被処理物に対向されて垂直に設置され、被処理物は大気圧処理部に垂直に入力されることを特徴とする、請求項３３に記載の大気圧プラズマ処理システム。
35. プラズマ反応器はプラズマ噴射スリットが被処理物に対向されて水平に設置され、被処理物は大気圧処理部に水平に入力されることを特徴とする、請求項３３に記載の大気圧プラズマ処理システム。
36. 第１返送部は被処理物待機部と大気圧処理部の間で被処理物を返送するが、被処理物の状態を水平-垂直/垂直-水平転換させる第１返送ロボットを含むことを特徴とする、請求項３３に記載の大気圧プラズマ処理システム。
37. 大気圧処理部は被処理物を前後に移送する移送手段を含むことを特徴とする、請求項３３に記載の大気圧プラズマ処理システム。
38. 大気圧処理部は被処理物の予熱のための予熱手段を含むことを特徴とする、請求項３３に記載の大気圧プラズマ処理システム。
39. 大気圧処理部は被処理物をプラズマ反応器の対向された位置で被処理物を固定させる固定手段を含むことを特徴とする、請求項３３に記載の大気圧プラズマ処理システム。
40. 大気圧処理部で処理された被処理物が待機する第２被処理物待機部と；
    大気圧処理部と他の被処理物待機部の間で被処理物を返送する第２返送部と；
    を含むことを特徴とする、請求項３３に記載の大気圧プラズマ処理システム。
41. 第２返送部は被処理物待機部と大気圧処理部の間で被処理物を返送するが、被処理物の状態を水平-垂直/垂直-水平転換させる第２返送ロボットを含むことを特徴とする、請求項４０に記載の大気圧プラズマ処理システム。
42. 多数の放電室を有する反応器の胴体、多数の放電室にしたがって、反応器の胴体に形成されたプラズマ噴射スリット、多数の放電室に結合され前記反応器の胴体の開口部から前記反応器の胴体の外部に突出するマグネチックコア及び一次巻き線を有する変圧器、放電室の内部に位置されたマグネチックコアをくるんで保護するコア保護チューブ、及び一次巻き線に電気的に繋がれる第１電源供給源を含むプラズマ反応器と；
    プラズマ噴射スリットを通じて出力されるプラズマを収容し、内部にバイアス電力が印加される基板支持台を有するチャンバハウジングと；
    を含み、
    第１電源供給源によって一次巻き線の電流が駆動され、一次巻き線の駆動電流は変圧器の二次回路を完成して誘導結合されたプラズマを多数の放電室にそれぞれ形成する多数の放電室内側のAC電位を誘導し、誘導結合されたプラズマはコア保護チューブの外側をくるむように放電室にそれぞれ形成され、
    前記コア保護チューブは金属物質と電気的な不連続性を形成するための電気的な絶縁物質を含み、前記コア保護チューブと前記マグネチックコアの間に冷却チャンネルが備えられ、
    多数の前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの上部に設置される電気的に接地された放電笠を含み、
    前記放電笠は前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの直上で第１ガスを流す第１ガス供給チャンネルと、前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの間に第２ガスを流す第２ガス供給チャンネルを含むことを特徴とする、プラズマ処理チャンバ。
43. 反応器の胴体は多数の放電室に開口された多数のガス注入口を含み、多数のガス注入口にガスを分配供給するためのガス供給部を含むことを特徴とする、請求項４２に記載のプラズマ処理チャンバ。
44. 反応器の胴体はプラズマ放電室に開口された第１ガス注入口と隣合う二つのプラズマ放電室の間に形成されてチャンバハウジングに開口された第２ガス注入口を含み、
    ガス供給部は第１及び第２ガス注入口にお互いに異なるガスを個別的に分離供給することを特徴とする、請求項４３に記載のプラズマ処理チャンバ。
45. 基板支持台は被処理物を加熱するための加熱手段を含むことを特徴とする、請求項４２に記載のプラズマ処理チャンバ。
46. チャンバハウジングの内部には、光を照射して加熱するための光加熱手段を含むことを特徴とする、請求項４２に記載のプラズマ処理チャンバ。
47. 基板支持台は被処理物を固定するための固定手段を含むことを特徴とする、請求項４２に記載のプラズマ処理チャンバ。
48. 多数の放電室を有する反応器の胴体、多数の放電室にしたがって、反応器の胴体に形成されたプラズマ噴射スリット、多数の放電室に結合され前記反応器の胴体の開口部から前記反応器の胴体の外部に突出するマグネチックコア及び一次巻き線を有する変圧器、放電室の内部に位置されたマグネチックコアをくるんで保護するコア保護チューブ、及び一次巻き線に電気的に繋がれる第１電源供給源を含むプラズマ反応器と；
    プラズマ噴射スリットを通じて出力されるプラズマを収容し、内部にバイアス電力が印加される基板支持台を有するチャンバハウジングを含むプラズマ処理チャンバと；
    プラズマ処理チャンバに繋がれるロードロックチャンバと；
    ロードロックチャンバに設置されてプラズマ処理チャンバとロードロックチャンバの間で被処理基板を返送する第１返送ロボットと；
    ロードロックチャンバに繋がれる返送室と；
    返送室に繋がれて被処理基板が待機する被処理基板の待機室と；
    被処理基板の待機室とロードロックチャンバの間で基板を伝達する第２返送ロボットと；
    を含み、
    前記コア保護チューブは金属物質と電気的な不連続性を形成するための電気的な絶縁物質を含み、前記コア保護チューブと前記マグネチックコアの間に冷却チャンネルが備えられ、
    多数の前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの上部に設置される電気的に接地された放電笠を含み、
    前記放電笠は前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの直上で第１ガスを流す第１ガス供給チャンネルと、前記マグネチックコア及び前記コア保護チューブの間に第２ガスを流す第２ガス供給チャンネルを含むことを特徴とする、プラズマ処理システム。
49. プラズマ処理チャンバはプラズマ反応器のプラズマ噴射スリットと基板支持台が向い合って対向して垂直に配置され、被処理基板はロードロックチャンバ及びプラズマ処理チャンバに垂直に入力されることを特徴とする、請求項４８に記載のプラズマ処理システム。
50. プラズマ処理チャンバはプラズマ反応器のプラズマ噴射スリットと基板支持台が向い合って対向して水平に配置され、被処理基板はロードロックチャンバ及びプラズマ処理チャンバに水平に入力されることを特徴とする、請求項４８に記載のプラズマ処理システム。
51. 第２返送ロボットは処理された被処理基板の状態を水平-垂直/垂直-水平転換させることを特徴とする、請求項４９又は５０に記載のプラズマ処理システム。
    

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