JP5668957B2 - 容量結合プラズマ反応器 - Google Patents

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Description

本発明は容量結合プラズマ反応器に関し、具体的には大面積のプラズマをより均一に発生して大面積の被処理対象に対するプラズマ処理効率を高めることができる容量結合プラズマ反応器に関する。
プラズマは同じ数の陽イオンと電子を含む高度にイオン化したガスである。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にガスを励起するのに使用されている。活性ガスは多様な分野で広く使用されており、代表的には、半導体製造工程において、例えば蝕刻（エッチング）、蒸着（デポッション）、洗浄（クリーニング）、アッシングなどに用いられている。
プラズマを発生するためのプラズマ源は種々のものがあるが、無線周波数を使用した容量結合プラズマ（キャパシティブ カップルド プラズマ）と誘導結合プラズマ（インダクティブ カップルド プラズマ）がその代表的な例である。容量結合プラズマ源は、正確な容量結合調節とイオン調節能力が高く、他のプラズマ源に比べて生産力が高いという長所を有する。しかし、大型化される被処理基板を処理するために容量結合電極を大型化するとか、電極の劣化によって電極に変形が発生したり、損傷することがある。このような場合、電界強度のばらつきに伴いプラズマ密度がばらつくようになり、その結果、反応器内部を汚染させることがある。誘導結合プラズマ源の場合にも、誘導コイルアンテナの面積を大きくする場合と同じように、プラズマ密度を均一にしにくい。
最近、半導体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ンウエハ基板の大型化、液晶ディスプレイを製造するためのガラス基板の大型化、そして新たな処理対象物質の開発などのような種々の要因によってさらに向上したプラズマ処理技術が要求されている。特に、大面積の被処理基板に対する優れた処理能力を有する向上したプラズマ源及びプラズマ処理技術が要求されている。
一方、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ようになる。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。それゆえなるべく設備面積を最小化できるプラズマ反応器及びプラズマ処理システムが要求されている。特に、半導体製造工程では単位面積当たりの生産性が最終製品の価格に影響を及ぼす重要な要因の一つに挙げることができる。それゆえ、単位面積当たりの生産性を高めるための方法として生産設備の構成を効果的に配置する技術が提供されている。例えば、二枚の被処理基板を並列で処理するプラズマ反応器が提供されている。しかし、大部分の二枚の被処理基板を並列で処理するプラズマ反応器は二つのプラズマ源を搭載しており、実質的に生産設備の最小化を図ることができないのが実情である。
もし、プラズマ反応器を二つ以上垂直又は水平に並列配列する場合、各構成の共通する部分を共有し、一つのプラズマ源によって二枚の被処理基板を並列配置することができれば、設備空間の縮小や構成設備の最小化による種々な利得を得ることができる。
いずれの産業分野でもそうであるように、半導体産業でも生産性を高めるために種々な努力が続いている。生産性を高めるためには基本的に生産設備が増加したり向上しなければならない。しかし、単純に生産設備を増加することでは工程設備の増設費用だけではなく、クリーンルームの空間設備も増加するようになり費用がかさむという問題点を有している。
したがって本発明の目的は、大面積のプラズマを均一に発生させ、そしてそのプラズマを維持することができる容量結合プラズマ反応器を提供することにある。
本発明の他の目的は、容量結合電極の相互間の容量結合を均一に制御し、高密度のプラズマを均一に発生することができる容量結合プラズマ反応器を提供することにある。
本発明の別の目的は、容量結合電極の電流供給を均一に制御し、高密度のプラズマを均一に発生することができる容量結合プラズマ反応器を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、大面積化が容易で、高密度のプラズマを均一に発生することができるプラズマ反応器を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、大面積化が容易で、高密度のプラズマを均一に発生することができ、そして二つ以上の大面積の被処理基板を同時に処理することができ、設備面積当たりの基板処理率が高いプラズマ反応器を提供することにある。
上記技術的課題を達成するための本発明の特色は容量結合プラズマ反応器に存する。本発明の容量結合プラズマ反応器は、プラズマ反応器（１０）と、上記プラズマ反応器（１０）の内部に設けられプラズマ放電を誘導するための複数個の容量結合電極（３１、３３）を含む容量結合電極アセンブリ（３０）と、無線周波数電流を供給するためのメイン電源供給源（４０）と、上記メイン電源供給源（４０）から提供される上記無線周波数電流を受けて上記複数個の容量結合電極（３１、３３）に分配するための分配回路と（５０）を備えている。
本発明の実施に際して、上記メイン電源供給源（４０）と上記分配回路（５０）との間に設けられてインピーダンス整合を遂行するインピーダンス整合器（４１）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記分配回路（５０）は上記複数個の容量結合電極に供給される電流の均衡を調節するための電流均衡回路を構成している。
本発明の実施に際して、上記分配回路（５０）の電流均衡回路は上記複数個の容量結合電極（３１、３３）を並列的に駆動して電流均衡が行われる複数個のトランス（５２）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記複数個のトランス（５２）の一次側は上記無線周波数が入力される電源入力端子と接地との間に直列で連結され、二次側は複数個の容量結合電極（３１、３３）に接続されて連結される。
本発明の実施に際して、上記複数個のトランスの二次側は各々接地された中間タブ（５３）を備え、上記二次側の一端は正電圧を、他端は負電圧を各々出力し、上記正電圧は上記複数個の容量結合電極（３１、３３）の正電圧電極（３３）に、上記負電圧は上記複数個の容量結合電極の負電圧電極（３１）に供給されている。
本発明の実施に際して、上記電流均衡回路は電流均衡調節範囲を可変可能な電圧レベル調節回路（６０）を備えている。
本発明の実施に際して、上記電流均衡回路は漏洩電流を補償するための補償回路を備えている。
本発明の実施に際して、上記電流均衡回路は過度電圧による損傷を防止するための保護回路を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記複数個の容量結合電極（３１、３３）は伝導体領域（７１）と絶縁体領域（７０）を備えている。
本発明の実施に際して、上記容量結合電極アセンブリ（３０）は上記複数個の容量結合電極との間に設けられた絶縁層を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記容量結合電極アセンブリ（３０）は上記複数個の容量結合電極（３１、３３）が装着される電極装着板（３４）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記電極装着板（３４）は複数個のガス噴射孔（３２）を有し、上記ガス噴射孔（３２）を介して上記プラズマ反応器（４０）の内部にガスを供給するガス供給部（２０）を備えている。
本発明の実施に際して、上記プラズマ反応器（１０）は内部に被処理基板（１３）が置かれる支持台（１２）を具備し、上記支持台（１２）はバイアスされるか、又はバイアスされないもののうちいずれか一つである。
本発明の実施に際して、上記支持台（１２）はバイアス（４４）され、単一周波数電源又は二つ以上の互いに異なる周波数電源（４２、４３）によってバイアスされている。
本発明の実施に際して、上記支持台（１２）は静電チャックを含んでいる。
本発明の実施に際して、上記支持台（１２）はヒータを含んでいる。
本発明の実施に際して、上記複数個の容量結合電極（３１、３３）は複数個の正電圧電極（３３）と複数個の負電圧電極（３１）とを含み、上記正電圧電極（３３）と上記負電圧電極（３１）の配列構造は互いに交互した線状配列構造、マトリックス形態の配列構造、互いに交互した螺旋状配列構造、互いに交互した同心円配列構造から選択される一つ以上の配列構造を有している。
本発明の実施に際して、上記正電圧電極（３３）と複数個の負電圧電極（３１）とは障壁構造、平板状構造、突起状構造、柱状構造、環状構造、螺旋状構造、線状構造から選択される一つ以上の構造を有している。
また本発明の容量結合プラズマ反応器によれば、第１のプラズマ反応器（１１０）と、第２のプラズマ反応器（１１５）と、上記第１のプラズマ反応器（１１０）の内部にプラズマ放電を誘導するための複数個の容量結合電極（１３１、１３３）を含む第１の容量結合電極アセンブリ（１３０）と、上記第２のプラズマ反応器（１１５）の内部にプラズマ放電を誘導するための複数個の容量結合電極（１３６、１３８）を含む第２の容量結合電極アセンブリ（１３５）と、無線周波数電流を供給するためのメイン電源供給源（１４０）と、上記メイン電源供給源（１４０）から提供される上記無線周波数電流を受けて上記第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）の複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３９）に分配する分配器回路（１５０）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記メイン電源供給源（１４０）と上記分配器回路（１５０）との間に構成されてインピーダンス整合を遂行するインピーダンス整合器（１４１）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記分配器回路（１５０、１５０ａ、１５０ｂ）は上記第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）の複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）に供給される電流の均衡を調節する電流均衡回路を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記分配回路（１５０、１５０ａ、１５０ｂ）の電流均衡回路は上記第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）の複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）を並列駆動して電流均衡が行われる複数個のトランス（１５２、１５２ａ、１５２ｂ）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記複数個のトランス（１５２、１５２ａ、１５２ｂ）の一次側は上記無線周波数が入力される電源入力端と接地との間に直列で連結され、二次側は上記第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）の複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）に対応して連結されている。
本発明の実施に際して、上記複数個のトランス（１５０）の二次側は各々接地された中間タブ（１５３）を備え、上記二次側の一端は正電圧を、他端は負電圧を各々出力し、上記正電圧は上記複数個の容量結合電極（１３０、１３５）の正電圧電極（１３３、１３８）に、上記負電圧は上記複数個の容量結合電極（１３０、１３５）の負電圧電極（１３１、１３６）に印加されている。
本発明の実施に際して、上記分配回路（１５０）の電流均衡回路は電流均衡調節範囲を可変可能な電圧レベル調節回路（１６０、１６０ａ、１６０ｂ）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記分配回路（１５０）の電流均衡回路は漏洩電流を補償するための補償回路（１５１）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記分配回路（１５０）の電流均衡回路は過度電圧による損傷を防止するための保護回路を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は伝導体領域（１７１）と絶縁体領域（１７０）とを含んでいる。
本発明の実施に際して、上記第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）は各々の複数個の容量結合電極との間に構成される絶縁層を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）は各々の複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）が装着される電極装着板（１３４、１３９）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）の各々の電極装着板（１３、１３９）は複数個のガス噴射孔（１３２、１３７）を有し、上記ガス噴射孔（１３、１３７）を介して上記第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）の内部にガスを供給するガス供給部（１２０）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記ガス供給部（１２０）は複数個のガス供給管（１２１）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記複数個のガス供給管（１２１）は各々独立してガス供給流量を制御することができる調節バルブ（１２４）を含んでいる。
本発明の実施に際して、上記第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）は内部に被処理基板（１１３、１１８）が置かれる支持台（１１２、１１７）を具備し、上記支持台（１１２、１１７）はバイアスされたり、又はバイアスされないもののうちいずれか一つである。
本発明の実施に際して、上記支持台（１１２、１１７）はバイアスされ、単一周波数電源又は二つ以上の互いに異なる周波数電源によってバイアスされている。
本発明の実施に際して、上記支持台（１１２、１１７）は静電チャックを含んでいる。
本発明の実施に際して、上記支持台はヒータを含んでいる。
本発明の実施に際して、上記複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は複数個の正電圧電極（１３３、１３８）と複数個の負電圧電極（１３１、１３６）を含み、上記正電圧電極（１３３、１３８）と上記負電圧電極（１３１、１３６）の配列構造は互いに交互した線状配列構造、マトリックス形態の配列構造、互いに交互した螺旋状配列構造、互いに交互した同心円配列構造から選択される一つ以上の配列構造を有している。
本発明の実施に際して、上記正電圧電極（１３３、１３８）と複数個の負電圧電極（１３１、１３６）は障壁構造、平板状構造、突起状構造、柱状構造、環状構造、螺旋状構造、線状構造から選択される一つ以上の構造を有している。
本発明の容量結合プラズマ反応器によれば、複数個の容量結合電極によって大面積のプラズマを均一に発生することができる。また、複数個の容量結合電極を並列駆動するにおいて電流均衡が自動的に行われるようにすることで容量結合電極の相互間の容量結合を均一に制御し、高密度のプラズマを均一に発生することができる。そして複数個の容量結合電極を使用してプラズマの大面積化が容易に可能となる。また、二つ以上の大面積の被処理基板を同時に処理することができ、設備面積当たりの基板処理率を高めることができる。
本発明を充分に理解するために本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して説明する。本発明の実施例は種々の形態に変形することができ、本発明の技術的範囲が下記で詳細に説明する実施例に限定されるものではない。本実施例は当業界で通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するためのものである。
したがって、図面での構成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て表現されることがある。各図面で同一の部材は同一の参照符号で図示した場合があることを留意されたい。本発明の要旨を不必要に曖昧にすると判断される公知機能及び構成に対する詳細な技術的説明は省略する。
実施例１
図１は本発明の好ましい実施例によるプラズマ反応器の断面図である。
図１を参照して、本発明の好ましい実施例による誘導結合プラズマ反応器はプラズマ反応器（１０）とガス供給部（２０）と容量結合電極アセンブリ（３０）とを有している。プラズマ反応器（１０）は内部に被処理基板（１３）が置かれる支持台（１２）が設けられている。プラズマ反応器（１０）の上部には容量結合電極アセンブリ（３０）が設けられている。ガス供給部（２０）は容量結合電極アセンブリ（３０）の上部に構成されてガス供給源(図示しない)から供給されたガスを容量結合電極アセンブリ（３０）のガス噴射孔（３２）を介してプラズマ反応器（１０）の内部に供給するようになっている。メイン電源供給源（４０）から発生した無線周波の電流はインピーダンス整合器（４１）と分配回路（５０）とを介して容量結合電極アセンブリ（３０）に設けた複数個の容量結合電極（３１、３３）に供給されて、プラズマ反応器（１０）内部の容量結合されたプラズマを誘導するようになっている。プラズマ反応器（１０）の内部に発生したプラズマによって、被処理基板（１３）に対するプラズマ処理が行われる。
プラズマ反応器（１０）は反応器本体(１１)と、その内部に被処理基板（１３）が置かれる支持台（１２）が具備されている。反応器本体(１１)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ているが、コーティングされた金属、例えば、陽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もできる。或は耐火金属（レフラクトリイ メタル）で製作してもよい。また他の代案として反応器本体(１１)を全体的又は部分的に石英、セラミックスのような電気的絶縁物質で製作することも可能である。このように反応器本体(１１)は意図されたプラズマプロセスが遂行されるのにふさわしい如何なる物質でも製作することができる。反応器本体(１１)の構造は被処理基板（１３）によって、そしてプラズマの均一な発生のために相応しい構造、例えば円形構造や矩形構造、そして他にも如何なる形態の構造も可能である。
被処理基板（１３）は例えば、半導体装置、ディスプレイ装置、太陽電池などのような多様な装置を製造するためのウエハ基板、ガラス基板、プラスチック基板などのような基板である。プラズマ反応器（１０）は真空ポンプ（８）に連結されている。本発明の実施例でプラズマ反応器（１０）は大気圧以下の低圧状態で被処理基板（１３）に対するプラズマ処理が行われる。しかし、本発明の容量結合プラズマ反応器は大気圧で被処理基板を処理する大気圧のプラズマ処理システムとしてもその使用が可能である。
図２は容量結合電極装着板の上部に構成されたガス供給部を示す反応器上部の部分断面図である。
図２を参照して、ガス供給部（２０）は容量結合電極アセンブリ（３０）の上部に設置されている。ガス供給部（２０）はガス供給源(図示しない)に連結されるガス入口(２１)と一つ以上のガス分配板(２２) と複数個のガス注入口（２３）とを具備している。複数個のガス注入口（２３）は電極装着板（３４）の複数個のガス噴射孔（３２）に対応して連結されている。ガス入口(２１)を介して入力されたガスは一つ以上のガス分配板(２２)によって選択して分配され、複数個のガス注入口（２３）とそれに対応する複数個のガス噴射孔（３２）を介してプラズマ反応器（１０）の内部に選択して噴射される。具体的な図面の図示は省略したが、ガス供給部（２０）は二つ以上の分離したガス供給チャンネルを具備し、互いに異なるガスを分離してプラズマ反応器（１０）の内部に供給することもできる。互いに異なるガスを分離供給するようにしてプラズマ処理の均一度を高めることができる。
図３は容量結合電極アセンブリを示す斜視図であり、図４は容量結合電極の断面図である。
図３を参照して、容量結合電極アセンブリ（３０）はプラズマ反応器（１０）の内部に容量結合されたプラズマ放電を誘導するための複数個の容量結合電極（３１、３３）を具備している。複数個の容量結合電極（３１、３３）は電極装着板（３４）に装着されている。電極装着板（３４）は反応器本体(１１)の天井を覆うように設置することができる。複数個の容量結合電極（３１、３３）は反応器本体(１１)の上部を線状に横切る複数個の正電圧電極（３３）と負電圧電極（３１）が交互に並列に配列された構造を有している。複数個の容量結合電極（３１、３３）は電極装着板（３４）の下部に突出した線状の障壁構造を有している。複数個の容量結合電極（３１、３３）は、図４に図示されたように、伝導体領域（７１）とその外部を覆う絶縁体領域（７０）とで構成することができるが、又は伝導体領域（７１）のみを具備するようにすることもできる。複数個の容量結合電極（３１、３３）の形状と配置構造は後述するように種々の変形が可能である。
電極装着板（３４）は複数個のガス噴射孔（３２）を具備する。複数個のガス噴射孔（３２）は複数個の容量結合電極（３１、３３）との間に一定間隔をおいて穿設されている。電極装着板（３４）は金属や非金属又はこれらの混合した物質でも構成が可能である。勿論、電極装着板（３４）が金属物質で構成される場合には、複数個の容量結合電極（３１、３３）との間に電気的絶縁構造を有する必要がある。電極装着板（３４）は反応器本体(１１)の天井を構成するように設置されるが、プラズマ処理効率を高めるために、反応器本体(１１)の側壁に沿って設置することもできる。或は天井と側壁に共に設置することもできる。具体的な図示は省略したが、電極装着板（３４）は適切な温度制御のための冷却チャンネル又はヒーティングチャンネルを具備することができる。
図５ないし図１１は容量結合電極の多様な変形を示す容量結合電極アセンブリの断面図である。
先ず、図５に図示されたように、容量結合電極（３１、３３）は障壁構造を有するが、その断面が 「Ｔ」状構造を有することができ、その頭部が電極装着板（３４）に固定されるように設置されているか、その反対の配置位置を有するように設置することができる。容量結合電極（３１、３３）は、図６に図示されたように、幅狭の板状構造とすることができる。図７又は図８に図示されたように、容量結合電極（３１、３３）はその断面構造が三角又は逆三角構造とすることもできる。或は図９ないし図１１に図示されたように、円筒の棒状構造、横長楕円構造や縦長楕円構造の棒状構造とすることができる。このように、容量結合電極（３１、３３）はその断面構造が円形、楕円形、多角形構造のように多様な構造に構成することができる。
図１２ないし図２２は容量結合電極の平面構造及び平面配列構造の多様な変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図である。
先ず、図１２に図示されたように、複数個の容量結合電極（３１、３３）を構成する複数個の正電圧電極（３３）と複数個の負電圧電極（３１）は互いに交互に配列され、その間には複数個のガス噴射孔（３２）を配列させることができる。図１３又は図１４のように、複数個の正電圧電極（３３）と負電圧電極（３１）は一定の長さで分けられた構造で同じ電極が同一列(又は行)に配列されているが、互いに交互に配列された構造（図１３）又はマトリックス状に配列された構造（図１４）とすることができる。図１５又は図１６に図示されたように、複数個の容量結合電極（３１、３３）は複数個の矩形又は円形の平板状面積極で構成することができる。図１７に図示されたように、複数個の容量結合電極（３１、３３）は円柱のような柱状構造を有することもできる。図１８ないし図２２に図示されたように、複数個の容量結合電極（３１、３３）は互いに交互に配列された平板螺旋状構造や同心四角形状の構造或は同心円構造とすることができる。このような構造で複数個の容量結合電極（３１、３３）は単に一つの正電圧電極（３３）と負電圧電極（３１）で構成することもできる。
以上のように、複数個の容量結合電極（３１、３３）は障壁構造、平板状構造、突起状構造、柱状構造、同心円又は環状構造、螺旋状構造、線状構造から選択される一つ以上の構造を有している。そして複数個の正電圧電極（３３）と負電圧電極（３１）の互いの配列構造も互いに交互した線状配列構造、マトリックス形態の配列構造、互いに交互した螺旋状配列構造、互いに交互した同心円配列構造のような多様な配列構造から選択される一つ以上の配列構造とすることができる。そして図面には具体的に図示していないが、上記複数個の容量結合電極（３１、３３）との間には絶縁層を構成することができる。
再び、図１を参照して、プラズマ反応器（１０）の内部には被処理基板（１３）を支持するための支持台（１２）が設けられている。基板支持台（１２）はバイアス電源供給源（４２、４３）に連結されてバイアスされている。例えば、互いに異なる無線周波数電流を供給する二つのバイアス電源供給源（４２、４３）がインピーダンス整合器（４４）を介して基板支持台（１２）に電気的に連結されてバイアスされている。基板支持台（１２）の二重バイアス構造はプラズマ反応器（１０）の内部にプラズマ発生を容易にし、プラズマイオンエネルギー調節をさらに改善させ、生産力を向上させることができる。又は単一バイアス構造に変形して実施することもできる。又は支持台（１２）はバイアス電源の供給なしにゼロポテンシャを有する構造に変形して実施することもできる。そして基板支持台（１２）は静電チャックを設けてあり、又は基板支持台（１２）はヒータを設けてもよい。
複数個の容量結合電極（３１、３３）はメイン電源供給源（４０）から発生した無線周波数電流をインピーダンス整合器（４１）と分配回路（５０）を介して供給されて駆動し、プラズマ反応器（１０）内部の容量結合されたプラズマを誘導する。メイン電源供給源（４０）は別途のインピーダンス整合器なしに出力電源の制御が可能な無線周波数発生器を使用することもできる。分配回路（５０）はメイン電源供給源（４０）から提供される無線周波数電流を複数個の容量結合電極（３１、３３）に分配して並列駆動するようにするようになっている。好ましくは、分配回路（５０）は電流均衡回路で構成されて複数個の容量結合電極（３１、３３）に供給される電流が自動的に互いに均衡されるようになっている。本発明の容量結合プラズマ反応器は複数個の容量結合電極（３１、３３）によって大面積のプラズマを均一に発生することができる。また、複数個の容量結合電極を並列駆動するにおいて電流均衡が自動的に行われるようにすることで大面積のプラズマをより均一に発生させそして維持することができる。
図２３は分配回路（５０）を電流均衡回路（以下必要に応じて符号５０で示す）で構成した実施例を示す図面である。
図２３を参照して、分配回路（５０）は複数個の容量結合電極（３１、３３）を並列的に駆動して電流均衡が行われる複数個のトランス（５２）を備えている。複数個のトランス（５２）の一次側は無線周波数が入力される電源入力端と接地との間に直列に連結され、二次側の一端は複数個の容量結合電極（３１、３３）に対応するように連結され、他端は共通に接地されている。複数個のトランス（５２）は電源入力端と接地との間の電圧を均等に分割し、分割された多数の分割電圧を複数個の容量結合電極（３１、３３）中で対応する正電圧電極（３３）に出力する。複数個の容量結合電極（３１、３３）中で負電圧電極（３１）は共通に接地されている。
複数個のトランス（５２）の一次側に流れる電流は同一なので、複数個の正電圧電極（３３）に供給される電力も同一になる。複数個の容量結合電極（３１、３３）のうちいずれか一つのインピーダンスが変化して電流量の変化が生ずると、複数個のトランス（５２）が全体的に互いに作用して電流均衡が行われるようになる。それ故、複数個の容量結合電極（３１、３３）に供給される電流は互いに均一に持続的な自動調節が行われる。複数個のトランス（５２）は各々一次側と二次側の巻線比率が基本的に１:１に設定されているが、これは変更可能である。
以上のような電流均衡回路（５０）は、図面には具体的な図示を省略したが、
複数個のトランス（５２）に過度電圧が発生されることを防止するための保護回路を含んでいる。保護回路は複数個のトランス（５２）のうちいずれか一つが電気的にオープン状態となり、該当のトランスに過度電圧が増加することを防止する。このような機能の保護回路は好ましくは複数個のトランス（５２）の各々の一次側両端にバリスタを連結して具現することができ、又はツェナーダイオードのような定電圧ダイオードを使用して実現することができる。そして、電流均衡回路（５０）には各々のトランス（５２）ごとに漏洩電流を補償するための補償キャパシタ(5１)のような補償回路が付加されている。
図２４ないし図２６はいずれも分配回路の種々の変形例を示す図面である。
図２４を参照して、この変形例の電流均衡回路（５０）は複数個のトランス（５２）の二次側が各々接地された中間タブ（５３）を含み、二次側の一端は正電圧を、他端は負電圧を各々出力する。正電圧は複数個の容量結合電極の正電圧電極（３３）に、負電圧は複数個の容量結合電極の負電圧電極（３１）に供給される。
図２５及び図２６を参照して、他の変形例の電流均衡回路（５０）は電流均衡調節範囲を可変可能な電圧レベル調節回路（６０）を具備することができる。電圧レベル調節回路（６０）はマルチタブを具備したコイル（６１）とマルチタブのうちいずれか一つを接地するマルチタブスイッチング回路（６２）を含んでいる。電圧レベル調節回路（６０）はマルチタブスイッチング回路（６２）のスイッチング位置によって可変された電圧レベルを電流均衡回路（５０）に印加し、電流均衡回路（５０）は電圧レベル調節回路（６０）によって定まる電圧レベルによって電流均衡調節範囲が可変されるようになっている。
実施例２
図２７は本発明の第２の実施例によるプラズマ反応器の断面図である。
図２７を参照して、本発明の好ましい実施例による誘導結合プラズマ反応器は、並置して構成される第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）と、第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）の内部にプラズマ放電を各々に誘導するための第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）とを具備している。第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）の間にはガス供給部（１２０）が設けられている。第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）は内部に被処理基板（１１３、１１８）が置かれる支持台（１１２、１１７）が第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）に対向して一側壁に設置されている。ガス供給部（１２０）は第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０）の間に構成されており、ガス供給源（図示しない）から提供されたガスを第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）のガス噴射孔（１３２、１３７）を介して第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）の内部に供給するようになっている。メイン電源供給源（１４０）から発生した無線周波数電流はインピーダンス整合器（１４１）と分配回路（１５０）とを介して第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）に設けられた複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）に供給され、第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）の内部に容量結合されたプラズマを誘導する。第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）の内部に発生したプラズマによって被処理基板（１１３、１１８）に対するプラズマ処理が行われる。
第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）は反応器本体（１１１、１１６）とその内部に被処理基板（１１３、１１８）が置かれる支持台（１１２、１１７）を備えている。反応器本体（１１１、１１６）はアルミニウム、ステンレス、銅のような金属物質で製作することができる。又コーティングされた金属、例えば陽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もできる。或は耐火金属で製作することもできる。また他の代案として、反応器本体（１１１、１１６）を全体的又は部分的に石英、セラミックスのような電気的絶縁物質で製作することも可能である。このように反応器本体（１１１、１１６）は意図されたプラズマプロセスが遂行されるのにふさわしい如何なる物質でも製作することができる。反応器本体（１１１、１１６）の構造は被処理基板（１１３、１１８）によって、そしてプラズマの均一な発生のためにふさわしい構造、例えば円形構造や矩形構造、そして他にも如何なる形態の構造でも可能である。
被処理基板（１１３、１１８）は例えば半導体装置、ディスプレイ装置、太陽電池などのような種々の装置を製造するためのウエハ基板、ガラス基板、プラスチック基板などのような基板である。第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）は真空ポンプ(図示しない)に連結されている。一つの真空ポンプを使用して共通排気構造を有するようにしたり、又は別個の真空ポンプを使用して各々の排気構造を有するようにすることができる。本発明の実施例で第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）は大気圧以下の低圧状態で被処理基板（１１３、１１８）に対するプラズマ処理が行われる。しかし、本発明の容量結合プラズマ反応器は大気圧で被処理基板を処理する大気圧のプラズマ処理システムでもその使用が可能である。
図２８は図２７の実施例に使用される容量結合電極アセンブリとガス供給部を示す斜視図である。
図２８を参照して、ガス供給部（１２０）は第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）の間に設置される。ガス供給部（１２０）はガス供給源(図示しない)に連結される複数個のガス供給管(１２１)を含んでいる。複数個のガス供給管(１２１)は各々独立してガス供給流量を制御することができる調節バルブ（１２４）が具備されている。又は複数個のガス供給管(１２１)に対して一括してガス供給流量を制御するようにするように構成することも可能である。或は複数個のガス供給管(１２１)に対して全体的及び個別的なガス供給流量の制御が可能になるように構成することもできる。
複数個のガス供給管(１２１)は複数個のガス注入口（１２２、１２３）が第１及び第２の電極装着板（１３４、１３９）の複数個のガス噴射孔（１３２、１３７）に対応して連結されている。ガス供給源から提供されたガスは複数個のガス供給管(１２１)を介して選択して分配され、複数個のガス注入口（１２２、１２３）とそれに対応する複数個のガス噴射孔（１３２、１３７）を介して第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）の内部に選択的に噴射される。複数個のガス供給管(１２１)は二つのグループに区分して分離したガス供給チャンネルを構成するようにすることもできる。互いに異なるガスを分離供給するようにしてプラズマ処理の均一度を高めることができる。
第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（１３０、１３５）は第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）の内部に容量結合されたプラズマ放電を誘導するための複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）を具備している。複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は各々の電極装着板（１３４、１３９）に装着されている。電極装着板(１３４、１３８)は第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）の支持台（１１２、１１７）に対向して設けられ、複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は水平又は垂直に配列されて電極装着板（１３４、１３９）に設置されている。複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は複数個の正電圧電極（１３３、１３８）と負電圧電極（１３１、１３６）が交互に並列に配列された構造を有している。複数個の容量結合電極（１３１、１３３）は電極装着板（１３４）から突出した線状の障壁構造を有している。
複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は、図２９に図示されるように、伝導体領域（１７１）とその外部を覆う絶縁体領域（１７０）で構成することができる。又は伝導体領域（１７１）のみを具備するようにしてもよい。複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）の形状と配置構造は後述するように多数の変形例が可能である。
電極装着板（１３４、１３９）は複数個のガス噴射孔（１３２、１３７）を具備している。複数個のガス噴射孔（１３２、１３７）は複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）の間に一定間隔をおいて設けられている。電極装着板（１３４、１３９）は金属や非金属又はこれらの混合した物質でも構成が可能である。勿論、電極装着板（１３４、１３９）が金属物質で構成される場合には複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）との間に電気的絶縁構造を有する必要がある。電極装着板（１３４、１３９）は反応器本体（１１１、１１６）の一側壁を構成するように設置されているが、プラズマ処理効率を高めるために反応器本体（１１１、１１６）の天井と底両側壁面に沿って設置することもできる。又は反応器本体（１１１、１１６）の一側壁と反応器本体（１１１、１１６）の天井と底両側壁面に沿って共に設置することもできる。具体的な図示は省略したが、電極装着板（１３４、１３９）は適切な温度制御のための冷却チャンネル又はヒーティングチャンネルを設置するのが好ましい。
図３０ないし図３６は容量結合電極の種々の変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図である。
先ず、図３０に図示されたように、容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は障壁構造を有するが、その断面が「Ｔ」状構造とすることができ、その頭部が電極装着板（１３４）に固定されるように設置されたり、又はとその反対の配置位置となるように設置することができる。容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は、図３１に図示されたように、狭い幅の板状構造とすることもできる。或は図３２又は図３３に図示されたように、容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）はその断面構造が三角又は逆三角構造とすることもできる。或は図３４ないし図３６に図示されるように、円筒の棒状構造、横長楕円構造や縦長楕円構造の棒状構造とすることもできる。このように、容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）の断面構造は円形、楕円形、多角形構造などのように多様などのような構造でもよい。
図３７ないし図４７は容量結合電極の平面構造及び平面配列構造の種々の変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図である。
先ず、図３７に図示されたように、複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）を構成する複数個の正電圧電極（１３３、１３８）と複数個の負電圧電極（１３１、１３６）は互いに交互に配列され、その間には複数個のガス噴射孔（１３２、１３７）を配列させることができる。或は図３８又は図３９のように、複数個の正電圧電極（１３３、１３８）と負電圧電極（１３１、１３６）とは一定の長さで分けられた構造とし、同じ電極が同一列（又は行）に配列されているが、互いに交互に配列された構造（図３８）又はマトリックス状に配列された構造（図３９）とすることができる。さらに、図４０又は図４１に図示されるように、複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は複数個の矩形又は円形の平板状面積極で構成することができる。そして図４２に図示されるように、複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は円柱のような柱状構造とすることもできる。加うるに図４３ないし図４７に図示されるように、複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は互いに交互に配列された平板螺旋状構造や同心円構造とすることができる。このような構造で複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は単一の正電圧電極（１３３、１３８）と負電圧電極（１３１、１３６）で構成することもできる。
以上のように、複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）は障壁構造、平板状構造、突起状構造、柱状構造、同心円又は環状構造、螺旋状構造、線状構造から選択される一つ以上の構造を有している。そして、複数個の正電圧電極（１３３、１３８）と負電圧電極（１３１、１３６）の互いの配列構造も互いに交互した線状配列構造、マトリックス形態の配列構造、互いに交互した螺旋状配列構造、互いに交互した同心円配列構造や環状配列構造のような多様な配列構造から選択される一つ以上の配列構造とすることができる。そして、図面には具体的に図示しなかったが、上記複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８） との間には絶縁層を構成することができる。
次に、図２７を参照して、第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）の内部には被処理基板（１１３、１１８）を支持するための支持台（１１２、１１７）が具備されている。この基板支持台（１１２、１１７）はバイアス電源供給源（１４２、１４３、１４５、１４６）に連結されてバイアスされている。例えば、互いに異なる無線周波数電流を供給する二つのバイアス電源供給源（１４２、１４３、１４５、１４６）がインピーダンス整合器（１４４、１４７）を介して基板支持台（１１２、１１７）に電気的に連結されてバイアスされている。基板支持台（１１２、１１７）の二重バイアス構造は第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）の内部にプラズマの発生を容易にし、プラズマイオンエネルギーの調節をさらに改善させて作業性生産力を向上させることができる。又は、単一バイアス構造に変形実施することもできる。或は支持台（１１２、１１７）はバイアス電源の供給なしにゼロポテンシャルを有する構造に変形実施することもできる。そして、基板支持台（１１２、１１７）は静電チャックを含むか、又は／及び基板支持台（１１２、１１７）はヒータを含んでいる。
複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）はメイン電源供給源（１４０）から発生した無線周波数電流をインピーダンス整合器（１４１）と分配回路（１５０）を介して供給されて駆動するようになっており、そして第１及び第２のプラズマ反応器（１１０、１１５）内部の容量結合されたプラズマを誘導する。メイン電源供給源（１４０）は別途のインピーダンス整合器なしに出力電源の制御が可能な無線周波数発生器を使用することもできる。分配回路（１５０）はメイン電源供給源（１４０）から提供される無線周波数電流を複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）に分配して並列駆動するようになっている。分配回路（１５０）は電流均衡回路で構成され、複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）に供給される電流が自動的に互いに均衡されるようにするのが好ましい。本発明の容量結合プラズマ反応器は複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）によって大面積のプラズマを均一に発生することができる。また、複数個の容量結合電極を並列駆動するに際して電流均衡が自動的に行われるようにすることで大面積のプラズマをより均一に発生及び維持することができる。
図４８は分配回路（１５０）を電流均衡回路（以下必要に応じて符号１５０で示す）で構成した実施例を示す図面である。
図４８を参照して、分配回路（１５０）は複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）を並列駆動して電流均衡が行われる複数個のトランス（１５２）を含んでいる。複数個のトランス（１５２）の一次側は無線周波数が入力される電源入力端と接地との間に直列で連結され、二次側の一端はそれぞれ複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）に対応するように連結され、他端は共通に接地されている。複数個のトランス（１５２）は電源入力端と接地との間の電圧を均等に分割し、分割された多数の分割電圧を複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）中で対応する正電圧電極（１３３、１３８）に出力する。複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）中で負電圧電極（１３１、１３６）は共通に接地されている。
複数個のトランス（１５２）の一次側に流れる電流は同一なので、複数個の正電圧電極（１３３、１３８）に供給される電力も同一になる。複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）のうちいずれか一つのインピーダンスが変化して電流量の変化が発生すると、複数個のトランス（１５２）が全体的に互いに作用して電流均衡が行われるようになる。したがって複数個の容量結合電極（１３１、１３３、１３６、１３８）に供給される電流は互いに均一に持続的な自動調節が行われる。複数個のトランス（１５２）は各々一次側と二次側の巻線比率が基本的に１:１に設定されているが、これは変更可能である。
以上のような電流均衡回路（１５０）は、図面には具体的な図示を省略したが、複数個のトランス（１５２）に過度電圧が発生されることを防止するための保護回路を含んでいる。その保護回路は複数個のトランス（１５２）のうちいずれか一つが電気的にオープン状態となり、当該のトランスに過度電圧が増加することを防止している。このような機能の保護回路は好ましくは複数個のトランス（１５２）の各々の一次側両端にバリスタを連結することで実現することができ、又はツェナーダイオードのような定電圧ダイオードを使用してもよい。そして、電流均衡回路（１５０）には各々のトランス（１５２）ごとに漏洩電流を補償するための補償キャパシタ（１５１）のような補償回路が付加されている。
図４９ないし図５４は分配回路の種々の変形例を示す図面である。
図４９を参照して、一変形の電流均衡回路（１５０）は複数個のトランス（１５２）の二次側が各々接地された中間タブ（１５３）を備え、二次側の一端は正電圧を、他端は負電圧を各々出力と、正電圧は複数個の容量結合電極の正電圧電極（１３３、１３８）に、負電圧は複数個の容量結合電極の負電圧電極（１３１、１３６）に提供されている。
図５０を参照して、この電流均衡回路の変形れ派は分離した第１及び第２の電流均衡回路（１５０ａ、１５０ｂ）で構成することもできる。第１及び第２の電流均衡回路（１５０ａ、１５０ｂ）はインピーダンス整合器（１４１）に並列に連結されている。第１の電流均衡回路（１５０ａ）は第１の容量結合電極アセンブリ（１３０）の複数個の容量結合電極（１３１、１３３）に、そして第２の電流均衡回路（１５０ｂ）は第２の容量結合電極アセンブリ（１３５）の複数個の容量結合電極（１３６、１３８）に各々対応している。
図５１及び図５２を参照して、この電流均衡回路（１５０）の変形例は電流均衡調節範囲を可変可能な電圧レベル調節回路（１６０）を具備することができる。電圧レベル調節回路（１６０）はマルチタブを備えたコイル（１６１）とマルチタブのうちいずれか一つを接地するマルチタブスイッチング回路（１６２）とを含んでいる。電圧レベル調節回路（１６０）はマルチタブスイッチング回路（１６２）のスイッチング位置によって可変された電圧レベルを電流均衡回路（１５０）に印加し、電流均衡回路（１５０）は電圧レベル調節回路（１６０）によって定まる電圧レベルによって、電流均衡調節範囲が可変とされている。そして、図５３及び図５４に図示されたように、第１及び第２の電流均衡回路（１５０ａ、１５０ｂ）で構成された場合にもやはり同一に各々電圧レベル調節回路（１６０ａ、１６０ｂ）を設けることができる。
以上で説明した本発明の容量結合プラズマ反応器の実施例は例示的なものに過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、今後種々の変形例や均等な他の実施例が可能であるという点を理解することができる。それ故、本発明は、上記の詳細な説明で言及される形態にだけ限定されるものではない。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は添付された特許請求の範囲の技術的思想によって決められなければならない。また、本発明は添付された請求の範囲によって定義される本発明の精神とその範囲内にある全ての変形物と均等物及び代替物を含むものである。
本発明の容量結合プラズマ反応器は半導体集積回路の製造、平板ディスプレイ製造、太陽電池の製造のような多様な薄膜形成のためのプラズマ処理工程に極めて有用に利用することができる。特に、本発明の容量結合プラズマ反応器は複数個の容量結合電極によって大面積のプラズマを均一に発生することができる。また、複数個の容量結合電極を並列駆動するにおいて電流均衡が自動的に行われるようにすることで大面積のプラズマをより均一に発生及び維持することができる。
本発明の好ましい実施例によるプラズマ反応器の断面図。 は容量結合電極装着板の上部に構成されたガス供給部を示す反応器上部の部分断面図。 容量結合電極アセンブリを示す斜視図。 容量結合電極の断面図。 容量結合電極の第１変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第２変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第３変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第４変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第５変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第６変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第７変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電の平面構造および平面配列構造の第１変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電の平面構造および平面配列構造の第２変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電の平面構造および平面配列構造の第３変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電の平面構造および平面配列構造の第４変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電の平面構造および平面配列構造の第５変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電の平面構造および平面配列構造の第６変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電の平面構造および平面配列構造の第７変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電の平面構造および平面配列構造の第８変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電の平面構造および平面配列構造の第９変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電の平面構造および平面配列構造の第１０変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電の平面構造および平面配列構造の第１１変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 分配回路を電流均衡回路で構成した変形例を示す回路図。 本発明の第１実施例の分配回路の第１変形例を示す回路図。 本発明の第１実施例の分配回路の第２変形例を示す回路図。 本発明の第１実施例の分配回路の第３変形例を示す回路図。 本発明の第２実施例によるプラズマ反応器の断面図。 容量結合電極アセンブリとガス供給部を示す斜視図。 容量結合電極の断面図。 容量結合電極の第１変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第２変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第３変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第４変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第５変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第６変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の第７変形例を示す容量結合電極アセンブリの断面図。 容量結合電極の平面構造および平面配列構造の第１変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電極の平面構造および平面配列構造の第２変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電極の平面構造および平面配列構造の第３変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電極の平面構造および平面配列構造の第４変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電極の平面構造および平面配列構造の第５変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電極の平面構造および平面配列構造の第６変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電極の平面構造および平面配列構造の第７変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電極の平面構造および平面配列構造の第８変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電極の平面構造および平面配列構造の第９変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電極の平面構造および平面配列構造の第１０変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 容量結合電極の平面構造および平面配列構造の第１１変形例を示す容量結合電極アセンブリの下部平面図。 分配回路を電流均衡回路で構成した実施例を示す回路図。 本発明の第２実施例の分配回路の第１変形例を示す回路図。 本発明の第２実施例の分配回路の第２変形例を示す回路図。 本発明の第２実施例の分配回路の第３変形例を示す回路図。 本発明の第２実施例の分配回路の第４変形例を示す回路図。 本発明の第２実施例の分配回路の第５変形例を示す回路図。 本発明の第２実施例の分配回路の第６変形例を示す回路図。
符号の説明
８・・・真空ポンプ
１０・・・プラズマ反応器
１１・・・反応器本体
１２・・・支持台
１３・・・被処理基板
２０・・・ガス供給部
２１・・・ガス入口
２２・・・ガス分配板
２３・・・ガス注入口
３０・・・容量結合電極アセンブリ
３１、３３・・・ 容量結合電極
３２・・・ガス噴射孔
３４・・・電極装着板
４０・・・メイン電源供給源
４１・・・インピーダンス整合器
４２、４３・・・バイアス電源供給源
４４・・・インピーダンス整合器
５０・・・分配回路
５１・・・ 補償キャパシタ
５２・・・トランス
５３・・・ズングガンタブ
６０・・・電圧レベル調節回路
６１・・・ コイル
６２・・・マルチタブスイッチング回路
７０・・・絶縁体領域
７１・・・伝導体領域

Claims (20)

  1. プラズマ反応器と、上記プラズマ反応器の内部に設けられプラズマ放電を誘導するための複数個の容量結合電極を含む容量結合電極アセンブリと、無線周波数電流を供給するためのメイン電源供給源と、上記メイン電源供給源から提供される上記無線周波数電流を受けて上記複数個の容量結合電極に均衡をとり分配するための複数個のトランスを含む電流均衡回路からなる分配回路と、
    上記メイン電源供給源と上記分配回路との間に設けられてインピーダンス整合を遂行するインピーダンス整合器と、
    を備える容量結合プラズマ反応器であって、
    上記複数個の容量結合電極は上記複数個の正電圧電極と上記複数個の負電圧電極とを含み、上記正電圧電極と上記負電圧電極の配列構造は互いに隣接した線状配列構造、マトリックス配列構造、互いに隣接した螺旋状配列構造、互いに隣接した同心円配列構造から選択される一つ以上の配列構造を有し、
    上記正電圧電極と上記負電圧電極とは、Ｔ状構造、平板状構造、突起状構造、柱状構造、環状構造、螺旋状構造、線状構造から選択される一つ以上の構造を有し、
    上記分配回路は、漏洩電流を補償するための補償回路、及び/又は過度電圧による損傷を防止するための保護回路を含み、
    上記容量結合電極アセンブリは、複数個の容量結合電極が装着される電極装着板を含み、
    上記電極装着板は、複数個のガス噴射孔を有し上記ガス噴射孔を介して上記プラズマ反応器の内部にガスを供給するガス供給部を含み、
    上記ガス供給部は、複数個のガス供給管を含み、
    上記複数個のガス供給管は、各々独立してガス供給流量を制御することができる調節バルブを含んでいることを特徴とする容量結合プラズマ反応器。
  2. 上記複数個のトランスの一次側は上記無線周波数電流が入力される電源入力端子と接地との間に直列に連結され、二次側は複数個の容量結合電極に接続されている請求項１記載の容量結合プラズマ反応器。
  3. 上記複数個のトランスの二次側は各々接地された中間タブを備え、上記二次側の一端は正電圧を、他端は負電圧を各々出力し、上記正電圧は上記複数個の容量結合電極の正電圧電極に、上記負電圧は上記複数個の容量結合電極の負電圧電極に供給される請求項２記載の容量結合プラズマ反応器。
  4. 上記分配回路は分配される各電流の均衡を調節する範囲を可変可能な電圧レベル調節回路を備えている請求項１記載の容量結合プラズマ反応器。
  5. 上記複数個の容量結合電極は伝導体領域と絶縁体領域を備えている請求項１記載の容量結合プラズマ反応器。
  6. 上記容量結合電極アセンブリは上記複数個の容量結合電極との間に設けられた絶縁層を含んでいる請求項１記載の容量結合プラズマ反応器。
  7. 上記プラズマ反応器は内部に被処理基板が置かれる支持台を具備し、上記支持台はバイアスされるか、又はバイアスされないもののうちいずれか一つである請求項１記載の容量結合プラズマ反応器。
  8. 上記支持台はバイアスされ、単一周波数電源又は二つ以上の互いに異なる周波数電源によってバイアスされている請求項７記載の容量結合プラズマ反応器。
  9. 上記支持台は静電チャックを含んでいる請求項７記載の容量結合プラズマ反応器。
  10. 上記支持台はヒータを含んでいる請求項７記載の容量結合プラズマ反応器。
  11. 第１のプラズマ反応器と、第２のプラズマ反応器と、上記第１のプラズマ反応器の内部にプラズマ放電を誘導するための複数個の容量結合電極を含む第１の容量結合電極アセンブリと、上記第２のプラズマ反応器の内部にプラズマ放電を誘導するための複数個の容量結合電極を含む第２の容量結合電極アセンブリと、無線周波数電流を供給するためのメイン電源供給源と、上記メイン電源供給源から提供される上記無線周波数電流を受けて上記第１及び第２の容量結合電極アセンブリの複数個の容量結合電極に均衡をとり分配するための複数個のトランスを含む電流均衡回路からなる分配器回路と、
    上記メイン電源供給源と上記分配器回路との間に構成されてインピーダンス整合を遂行するインピーダンス整合器と、
    を含んでいる容量結合プラズマ反応器であって、
    上記各複数個の容量結合電極は上記複数個の正電圧電極と上記複数個の負電圧電極とを含み、上記正電圧電極と上記負電圧電極の配列構造は互いに隣接した線状配列構造、マトリックス配列構造、互いに隣接した螺旋状配列構造、互いに隣接した同心円配列構造から選択される一つ以上の配列構造を有し、
    上記正電圧電極と上記負電圧電極とは、Ｔ状構造、平板状構造、突起状構造、柱状構造、環状構造、螺旋状構造、線状構造から選択される一つ以上の構造を有し、
    上記分配回路は、漏洩電流を補償するための補償回路、及び/又は過度電圧による損傷を防止するための保護回路を含み、
    上記第１及び第２の容量結合電極アセンブリは、各々が複数個の容量結合電極が装着される電極装着板を含み、
    上記各電極装着板は、複数個のガス噴射孔を有し上記ガス噴射孔を介して上記第１及び第２のプラズマ反応器の内部にガスを供給するガス供給部を含み、
    上記ガス供給部は、複数個のガス供給管を含み、
    上記複数個のガス供給管は、各々独立してガス供給流量を制御することができる調節バルブを含んでいることを特徴とする容量結合プラズマ反応器。
  12. 上記複数個のトランスの一次側は上記無線周波数が入力される電源入力端と接地との間に直列で連結され、二次側は上記第１及び第２の容量結合電極アセンブリ（の複数個の容量結合電極に対応して連結されている請求項１１記載の容量結合プラズマ反応器。
  13. 上記複数個のトランスの二次側は各々接地された中間タブを備え、上記二次側の一端は正電圧を、他端は負電圧を各々出力し、上記正電圧は上記複数個の容量結合電極の正電圧電極に、上記負電圧は上記複数個の容量結合電極の負電圧電極に印加されている請求項１２記載の容量結合プラズマ反応器。
  14. 上記分配回路の電流均衡回路は分配される電流の均衡を調節する範囲を可変可能な電圧レベル調節回路を含んでいる請求項１１記載の容量結合プラズマ反応器。
  15. 上記複数個の容量結合電極は伝導体領域と絶縁体領域とを含んでいる請求項１１記載の容量結合プラズマ反応器。
  16. 上記第１及び第２の容量結合電極アセンブリは、各々が複数個の容量結合電極との間に構成される絶縁層を含んでいる請求項１１記載の容量結合プラズマ反応器。
  17. 上記第１及び第２のプラズマ反応器は内部に被処理基板が置かれる支持台を具備し、上記支持台はバイアスされ、又はバイアスされないもののうちいずれか一つである請求項１１記載の容量結合プラズマ反応器。
  18. 上記支持台はバイアスされ、単一周波数電源又は二つ以上の互いに異なる周波数電源によってバイアスされている請求項１７記載の容量結合プラズマ反応器。
  19. 上記支持台は静電チャックを含んでいる請求項１７記載の容量結合プラズマ反応器。
  20. 上記支持台はヒータを含んでいる請求項１８記載の容量結合プラズマ反応器。
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