KR101333465B1 - 고주파 전력 분배 장치 및 그것을 이용한 기판 처리 장치 - Google Patents

고주파 전력 분배 장치 및 그것을 이용한 기판 처리 장치 Download PDF

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다카히로 도미타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

고주파 전력 분배 장치로서, 입력된 고주파 전력을 복수로 균등하게 분기하는 분전부재와, 상기 분전부재에서 분기된 고주파 전력을 상기 복수의 평행 평판 전극에 전송하는, 중심의 급전선 및 그 주위의 접지선으로 이루어지는 동축 전송선과, 입력측의 임피던스를 조정해서 전류값을 저하시키기 위한 임피던스 조정 기구를 구비한다. 또한, 상기 분전부재는 판형상의 도체로 이루어지는 본체와, 상기 본체의 한쪽의 주면의 입력점에 고주파 전력을 입력하는 고주파 전력 입력부와, 상기 본체의 다른 쪽의 주면의 상기 입력점에 대응하는 점을 중심으로 한 원주상에 등간격으로 복수 배치된 고주파 전력 출력부를 갖는다. 상기 동축 전송선은 상기 복수 배치된 고주파 전력 출력부에 각각 접속되고, 상기 임피던스 조정 기구는 상기 고주파 전력 입력부에 마련되어 있다.

Description

고주파 전력 분배 장치 및 그것을 이용한 기판 처리 장치{HIGH FREQUENCY POWER DISTRIBUTION DEVICE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS USING SAME}
본 발명은 하나의 챔버내에서 복수의 기판을 플라즈마 처리할 때에 이용할 수 있는 고주파 전력 분배 장치 및 그것을 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다．
종래에, 하나의 챔버내에서 복수의 기판을 플라즈마 처리하는 장치로서, 챔버내에 복수 쌍의 애노드/캐소드 전극을 마련하고, 챔버 외부에 마련된 전원으로부터 매칭 박스를 경유한 후 캐소드 전극의 수로 분기된 전력 도입선이 서로 대칭형상으로 연장하도록 마련되고, 이들 전력 도입선을 각 캐소드 전극에 접속해서 고주파 전력을 공급하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
이 특허문헌 1에서는 구체적으로 전력 도입선이 정합기(매칭 박스)와 캐소드 전극의 사이에서 2개로 분기된 후, 각각이 또한 2개로 분기되는 것과 같은 다단 분기에 의해 캐소드 전극의 수만큼 고주파 전력이 분배되도록 되어 있다. 이에 따라, 특별한 조정 기구에 의존하지 않고, 챔버내에 있어서의 복수의 방전 공간에 균등하게 전력 공급을 실행할 수 있도록 하고 한다.
일본 특허 공개 공보 제 2006-196681 호
그러나, 특허문헌 1의 기술에서는 정합기 출력부의 임피던스가 낮기 때문에, 약간의 조립 등의 오차가 큰 전류차로 이어져 버린다. 또한, 다단 분기 방식으로 고주파 전력을 분배하는 경우, 급전선으로서 동축 케이블을 이용할 수 없기 때문에, 전극마다 투입할 수 있는 고주파 파워에 편차가 생긴다. 이 때문에, 특허문헌 1의 기술에서는 실제로는 챔버내에 있어서의 복수의 방전 공간의 처리에 편차가 생기고, 이것은 또한 제품의 특성차로 이어져 버린다. 또한, 저 임피던스 회로에 큰 전류를 흘리기 때문에, 발열에 의한 파워 로스가 크다. 더욱이, 2개씩 분기해 가는 다단 분기 방식의 경우에는 분기할 수 있는 단수가 2n(n은 정의 정수)으로 한정되어 버려, 임의의 수로 분배할 수 없다.
본 발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것으로써, 기판을 처리하는 복수의 방전 공간마다의 처리의 편차가 작고, 파워 로스가 작으며, 또한 고주파 전력을 임의의 수로 균등하게 분배할 수 있는 고주파 전력 분배 장치 및 그것을 이용한 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 관점에 의하면, 복수의 평행 평판 전극에 고주파 전력을 공급해서 플라즈마를 생성시키는 것에 의해 복수의 기판을 일괄식으로 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 고주파 전원으로부터의 고주파 전력을 상기 복수의 평행 평판 전극에 균등하게 분배해서 공급하는 고주파 전력 분배 장치로서, 입력된 고주파 전력을 복수로 균등하게 분기하는 분전부재와, 상기 분전부재에 의해 분기된 고주파 전력을 상기 복수의 평행 평판 전극에 전송하는, 중심의 급전선 및 그 주위의 접지선으로 이루어지는 동축 전송선과, 입력측의 임피던스를 조정해서 전류값을 저하시키기 위한 임피던스 조정 기구를 포함하고, 상기 분전부재는 판형상의 도체로 이루어지는 본체와, 상기 본체의 한쪽 면의 입력점에 고주파 전력을 입력하는 고주파 전력 입력부와, 상기 본체의 다른쪽 면에 상기 입력점에 대응하여 형성되는 점을 중심으로 한 원주상에 등간격으로 배치된 복수의 고주파 전력 출력부를 갖고, 상기 동축 전송선은 상기 복수의 고주파 전력 출력부에 각각 접속되고, 상기 임피던스 조정 기구는 상기 고주파 전력 입력부에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 전력 분배 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 제 2 관점에 의하면, 복수의 기판을 플라즈마에 의해 일괄식으로 처리하는 기판 처리 장치로서, 기판마다 상기 플라즈마를 발생시키기 위한, 복수의 고주파 전력 인가 전극을 포함하는 복수의 평행 평판 전극과, 상기 고주파 전력 인가 전극에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 상기 고주파 전원과 상기 복수의 고주파 전력 인가 전극의 사이에 마련된 임피던스 정합기와, 상기 임피던스 정합기와 상기 복수의 고주파 전력 인가 전극의 사이에 마련되어, 상기 고주파 전원으로부터 상기 임피던스 정합기를 거쳐서 공급된 고주파 전력을 상기 복수의 고주파 전력 인가 전극에 균등하게 분배해서 공급하는 고주파 전력 분배 장치를 구비하고, 상기 고주파 전력 분배 장치는 입력된 상기 고주파 전력을 복수의 분할된 고주파 전력으로 균등하게 나누는 분전부재와, 상기 분전부재에 의해 분할된 고주파 전력을 상기 복수의 고주파 전력 인가 전극으로 전송하는, 중심의 급전선 및 상기 급전선 주위의 접지선으로 이루어지는 동축 전송선과, 입력측의 임피던스를 조정해서 전류값을 저하시키기 위한 임피던스 조정 기구를 갖고, 상기 분전부재는 판형상의 도체로 이루어지는 본체와, 상기 본체의 한쪽 면에 배치된 입력점에 상기 고주파 전력을 입력하는 고주파 전력 입력부와, 상기 본체의 다른쪽 면에 상기 입력점에 대응하도록 형성된 점을 중심으로 한 원주상에 등간격으로 배치된 복수의 고주파 전력 출력부를 갖고, 상기 동축 전송선은 상기 복수의 고주파 전력 출력부에 각각 접속되고, 상기 임피던스 조정 기구는 상기 고주파 전력 입력부에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 분전부재를 가지므로, 고주파 전력을 균등하게 분배할 수 있고, 또한, 분배 수는 2n(n은 정의 정수)에 한정되지 않고, 임의의 수로 분배할 수 있다. 또한, 복수의 고주파 출력부가 본체에 일괄해서 배치되어 있기 때문에, 고주파 출력부로부터 고주파 전력을 출력하는 라인으로서 동축 전송선을 이용할 수 있고, 각 평행 평판 전극에의 급전 라인의 임피던스를 균등하게 해서 각 평행 평판 전극에 투입되는 고주파 파워의 편차를 작게 할 수 있다. 또한, 분전부재의 고주파 전력 입력부에 임피던스 조정 기구를 마련했으므로, 고주파 전력 입력부의 임피던스를 크게 해서 전류값을 작게 할 수 있고, 조립 차에 의한 전류값의 변화를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 평행 평판 전극에 형성되는 복수의 처리공간에 있어서의 플라즈마 처리의 편차를 작게 할 수 있고, 제품의 특성차를 적게 할 수 있다. 또한, 임피던스를 높게 해서 전류값이 낮아지기 때문에, 발열에 의한 파워 로스를 작게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 3c는 고주파 전력 분배 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 고주파 전력 분배 장치의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 전극 접속 상자의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 4개소 급전의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 모식도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 사시도, 도 2는 그 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
기판 처리 장치(100)는 복수의 기판에 대해 플라즈마 처리를 실시하는 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치로서 구성되어 있고, 복수(도 2에서는 4개)의 기판 S를 수용하고, 플라즈마 처리를 실행하는 챔버(1)와, 챔버(1)내에 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 2개의 고주파 전원부(2a, 2b)와, 이들 고주파 전원부(2a, 2b)에 각각 접속되고, 전원과 플라즈마의 임피던스를 정합하는 정합기(3a, 3b)와, 정합기(3a, 3b)와 챔버(1)의 사이에 각각 마련된 고주파 전력 분배 장치(4a, 4b)를 갖고 있다. 고주파 전원부(2a, 2b)와 정합기(3a, 3b)의 사이, 정합기(3a, 3b)와 고주파 전력 분배 장치(4a, 4b)의 사이는 중심의 급전선의 주위에 접지선을 동축형상으로 마련한 동축 케이블(5)로 접속되어 있다. 동축 케이블(5)에 의한 접속은 동축 커넥터에 의한 접속이어도 좋다.
챔버(1)의 측벽에는 복수의 기판을 일괄해서 반송 가능한 반송구(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 반송구는 게이트 밸브(도시하지 않음)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
챔버(1)내에는 기판 S를 탑재하는 탑재대로서 기능하는 하부 전극(애노드 전극)(11)이 상하 방향으로 복수(4개) 마련되어 있다. 또한, 각 하부 전극(11)에 대향하도록 상부 전극(캐소드 전극)(12)이 복수(4개) 마련되어 있다. 즉, 하부 전극(11)과 상부 전극(12)이 쌍을 이루는 평행 평판 전극이 4쌍 마련되어 있다.
각 상부 전극(12)의 양 단부에는 각각 고주파 전력 분배 장치(4a)에 의해 분배된 고주파 전력 및 고주파 전력 분배 장치(4b)에 의해 분배된 고주파 전력을 도입하기 위한 고주파 전력 도입 봉(15)이 접속되어 있다. 그리고, 고주파 전력 도입 봉(15)을 경유해서 각 상부 전극(12)에 고주파 전력을 도입하기 위한 도입 단자(18)가 챔버(1)의 외부에 마련되어 있다. 한편, 각 하부 전극(11)의 양 단부는 접지되어 있다.
하부 전극(11)내에는 히터(16)가 매설되어 있다. 그리고, 도시하지 않은 전원으로부터 히터(16)에 급전되는 것에 의해 히터(16)가 발열하고, 하부 전극(11)상의 기판 S가 소정 온도로 가열되도록 되어 있다.
각 상부 전극(12)의 상면에는 가스 공급 배관(21)이 접속되어 있으며(최상부의 상부 전극(12)에 접속된 것만 도시), 처리 가스 공급 기구(20)로부터 처리 가스가 공급되도록 되어 있다. 각 상부 전극(12)의 하면에는 다수의 가스 토출 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 하부 전극(11)에 탑재된 기판 S에 샤워형상으로 처리 가스가 공급되도록 되어 있다. 즉, 상부 전극(12)은 처리 가스를 공급하는 샤워 헤드로서도 기능한다.
이들 하부 전극(11) 및 상부 전극(12)은 지지 부재(17)에 의해 챔버(1)에 지지되어 있다. 또한, 도시하지 않은 승강 기구에 의해, 하부 전극(11) 또는 상부 전극(12)이 승강 가능하게 되어 있고, 이에 따라 하부 전극(11)과 상부 전극(12)의 사이의 거리를 조절 가능하게 되어 있다.
챔버(1)의 상부 및 하부에는 챔버(1)내를 배기하기 위한 배기구(22)가 마련되어 있고, 이 배기구(22)에는 배기 배관(23)이 접속되어 있다. 배기 배관(23)에는 자동 압력 제어 밸브(APC)(24)와 배기 장치(25)가 마련되어 있고, 자동 압력 제어 밸브(APC)(24)에 의해 챔버(1)내의 압력을 제어하면서 배기 장치(25)에 의해 챔버(1)내가 소정의 진공 분위기로 제어된다.
고주파 전력 분배 장치(4a, 4b)는 도 3a~3c에 나타내는 바와 같이, 고주파 전원부(2a, 2b)로부터 공급된 고주파 전력을 둘 이상으로 분기하는 분전부재(30)와, 분전부재(30)에 의해 분기된 고주파 전력을 전송하는 동축 케이블(동축 전송선)(35)과, 임피던스 조정 기구(36)를 갖는다.
분전부재(30)는 원판형상의 도체로 이루어지는 본체(31)와, 본체(31)의 한쪽면에 마련된 입력점(31a)으로 고주파 전력을 입력하는 고주파 전력 입력부(32)와, 본체(31)의 다른쪽 면에 입력점(31a)에 대응하도록 형성된 점(31b)을 중심으로 한 원주상에 등간격으로 배치된 복수의 고주파 전력 출력부(33)를 갖고 있다. 즉, 복수의 고주파 출력부(33)는 모두 입력점(31a)에 대응하는 점(31b)으로부터 r의 거리에 있고, 점(31b)과 하나의 고주파 전력 출력부(33)에 이르는 직선과, 점(31b)과 상기 하나의 고주파 전력 출력부(33)에 인접하는 다른 고주파 전력 출력부(33)에 이르는 직선의 이루는 각도 θ가 모두 90°이다.
또, 입력점(31a)은 본체(31)의 중심에 배치하여 전력의 분배가 더욱 대칭으로 되도록 고려한다. 또한, 고주파 전력 출력부(33)의 수는 입력점(31a)에 대응하는 점(31b)을 중심으로 한 원주상에 등간격으로 배치되기만 하면 임의의 수이어도 좋다. 도 4에 고주파 전력 출력부(33)가 6개인 예를 나타낸다. 이 경우에 θ는 60°이다. 또한, 본체(31)는 반드시 원판일 필요는 없고, 정방형판 등의 다른 형상이어도 좋지만, 각 분배 경로에 있어서 임피던스를 동등하게 해야 하는 필요로부터, 고주파 전력을 분배하는 분배수 N에 대응하여 N회 대칭의 회전 대칭형의 도형일 필요가 있다. 이와 같이, 각 고주파 전력 출력부(33)는 균등하게 배치되어 있기 때문에, 각 고주파 전력 출력부(33)를 통해 균등하게 고주파 전력을 분배할 수 있다.
동축 케이블(동축 전송선)(35)은 각 고주파 전력 출력부(33)로부터 출력되는 고주파 전력을 전송하는 것이며, 고주파 전력 출력부(33)에 접속된 급전선(35a)과 그 주위에 동축형상으로 마련된 접지선(35b)을 갖고 있다. 이 동축 케이블(35)로서는 50Ω의 특성 임피던스를 갖는 것을 바람직하게 이용할 수 있고, 양단의 커넥터는 고주파 전력의 주파수 및 정격 파워에 따라 선정할 수 있다.
임피던스 조정 기구(36)는 고주파 전력 입력부(32)에 마련되어 있고, 고주파 전력 입력부(32)의 임피던스를 그 값이 커지도록 조정해서 전류값을 저하시키기 위한 것이다. 이 임피던스 조정 기구(36)는, 예를 들면, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 입력부(32)에 복수(도면에서는 3개)의 캐패시터(37)를 병렬 접속해서 구성되고, 이에 따라 임피던스를 크게 해서 전류값을 작게 할 수 있다. 캐패시터(37)로서는 고정 캐패시터를 이용하는 것이 바람직하며, 그 소자정수는 고주파 전력의 주파수 등에 따라 가변으로 한다.
동축 케이블(35)의 단부에는 동축 케이블(35)을 도입 단자(18)에 접속하는 전극 접속 상자(38)가 마련되어 있다. 전극 접속 상자(38)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 하우징체(41)와, 하우징체(41)에 있어서 동축 케이블(35)이 접속되는 입력부(42)와, 하우징체(41)에 있어서 고주파 전력이 출력되는 출력부(43)와, 입력부(42)와 출력부(43)를 연결하는 고주파 전력 라인(44)을 갖고 있고, 고주파 전력 라인(44)에는 고주파 전력 라인(44)의 임피던스를 조정하는 임피던스 조정 기능부(45)가 접속되어 있다. 임피던스 조정 기능부(45)는, 예를 들면, 고주파 전력 라인(44)에 병렬 접속된 캐패시터(46)를 갖고 있다. 이에 따라, 임피던스를 크게 해서 전류값을 작게 할 수 있다. 또, L은 고주파 전력 라인(44)의 기생 인덕턴스이다.
전극 접속 상자(38)의 출력부(43)는 상부 전극(12)으로부터 연장하는 고주파 전력 도입봉(15)에 맞춰 설계한다. 또한, 하우징체(41)는 고주파용 접지로서 챔버(1)에 직접 부착된다.
기판 처리 장치(100)의 각 구성부는 제어부(컴퓨터)(70)에 의해 제어된다. 제어부(70)는 마이크로 프로세서를 구비한 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치(100)를 관리하기 위한 커맨드의 입력 조작 등을 실행하는 키보드나, 기판 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 컨트롤러의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 기판 처리 장치(100)에 소정의 처리를 실행시키기 위한 처리 레시피가 저장된 기억부를 갖고 있다. 처리 레시피 등은 기억 매체에 기억되어 있고, 기억부에서 기억 매체로부터 판독되어 실행된다. 기억 매체는 하드 디스크나 반도체 메모리이어도 좋고, CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 등의 휴대 가능한 것이라도 좋다. 레시피 등은 필요에 따라 유저 인터페이스로부터의 지시 등에 의해 기억부로부터 판독되어, 컨트롤러에 의해 실행됨으로써, 컨트롤러의 제어하에, 기판 처리 장치(100)에서의 원하는 처리가 실행된다.
이와 같이 구성되는 기판 처리 장치(100)에 있어서는 우선, 게이트 밸브를 열고, 반송구로부터 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 복수의 기판 S를 챔버(1)내에 반입하고, 각 하부 전극(11)의 위에 탑재한다. 반송 장치를 챔버(1)로부터 퇴피시키고, 게이트 밸브를 닫은 후, 배기 장치(25)에 의해 챔버(1)내를 배기해서 그 안을 소정의 진공 분위기로 한다. 이 때, 하부 전극(11)상의 기판 S는 히터(16)에 의해 소정 온도로 가열된다. 그리고, 처리 가스가 처리 가스 공급 기구(20)로부터 가스 공급 배관(21)을 경유해서 각 상부 전극(12)에 공급되고, 각 상부 전극(12)의 하면에 형성된 다수의 가스 토출 구멍으로부터 샤워 형상으로 토출되며, 고주파 전원부(2a, 2b)로부터 정합기(3a, 3b), 고주파 전력 분배 장치(4a, 4b)를 경유해서 각 상부 전극(12)의 양 단부에 고주파 전력을 공급한다.
이에 따라, 대향하는 상부 전극(12)과 하부 전극(11)의 사이에 고주파 전계가 생기고, 이 고주파 전계에 의해 생성된 처리 가스의 플라즈마에 의해, 히터로 가열된 기판 S상에서 소정의 플라즈마 처리, 예를 들면, 플라즈마 CVD가 실행된다.
이 때, 고주파 전력 분배 장치(4a, 4b)는 원판형상의 도체로 이루어지는 본체(31)와, 본체(31)의 한쪽면의 입력점(31a)에 고주파 전력을 입력하는 고주파 전력 입력부(32)와, 본체(31)의 다른쪽면에, 입력점(31a)에 대응하는 점(31b)을 중심으로 한 원주상에 등간격으로 배치된 복수의 고주파 전력 출력부(33)를 갖는 분전부재(30)를 가지므로, 고주파 전력을 균등하게 분배할 수 있다. 또한, 이와 같이 출력부를 원주상에 균등하게 배치하면 되므로, 고주파 전력의 분배 수는 2n(n은 정의 정수)에 한정되지 않고, 임의의 수로 분배할 수 있다.
또한, 복수의 고주파 전력 출력부(33)가 본체(31)에 일괄해서 배치되어 있기 때문에, 고주파 전력 출력부(33)로부터 고주파 전력을 출력하는 라인으로서 동축 케이블(35)을 이용할 수 있다. 이 때문에, 각 상부 전극(12)으로의 급전 라인의 임피던스를 균등하게 할 수 있고, 각 상부 전극(12)에 투입되는 고주파 파워의 편차를 작게 할 수 있다. 또한, 분전부재(30)의 고주파 전력 입력부(32)에 임피던스 조정 기구(36)를 마련했으므로, 고주파 전력 입력부(32)의 임피던스를 크게 해서 전류값을 작게 할 수 있고, 조립 차에 의한 전류값의 변화를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 상부 전극(12)과 하부 전극(11)의 사이에 형성되는 복수의 처리공간에 있어서의 플라즈마 처리의 편차를 작게 할 수 있고, 제품의 특성차를 적게 할 수 있다. 또한, 임피던스를 크게 해서 전류값을 작게 하기 때문에, 발열에 의한 파워 로스를 작게 할 수 있다. 또한, 동축 케이블(35)을 이용하는 경우에는, 설치나 장치 조립 등의 편리성이 향상한다고 하는 이점도 있지만, 동축 케이블을 사용하기 위해서는 흐르는 전류값에 제약이 있다. 그러나, 상기와 같이 고주파 전력 입력부(32)에 있어서 임피던스를 조정하는 것에 의해서 동축 케이블(35)을 사용하는 것이 가능하게 되었다.
또한, 전극 접속 상자(38)의 내부의 임피던스 조정 기구(45)에 의해, 상부 전극(12)이 고유의 임피던스의 차에 근거한 개체차가 있는 경우에도, 각 상부 전극(12)에 흘리는 전류값을 조정해서 개체차를 흡수할 수 있으며, 플라즈마 처리의 편차를 한층 작게 할 수 있다. 또한, 이 임피던스 조정 기구(45)에 의해서 임피던스를 크게 해서 동축 케이블(35)에 흐르는 전류를 작게 할 수 있다.
또한, 분전부재(30) 및/또는 전극 접속 상자(38)의 캐패시터 용량이나 동축 케이블(35)의 길이 등에 따라 회로 정수를 변경하는 것에 의해, 다양한 주파수에 적용 가능하다.
또한, 하나의 상부 전극(12)에 대해 분배된 고주파 전력을 2개의 고주파 전력 공급점으로부터 급전하고 있으므로, 상부 전극(12)에 발생하는 정재파의 피크 전압을 완화하고, 플라즈마 처리의 면내 분포를 더욱 균일하게 할 수 있다. 급전 부분을 더욱 늘려, 예를 들면, 도 6과 같이 4개의 고주파 전력 공급점(123)으로부터 급전하는 것에 의해, 정재파의 피크 전압을 더욱 억제해서 평활화할 수 있고, 플라즈마 처리의 면내 분포를 더욱 개선할 수 있다.
다음으로, 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 대해 설명한다.
도 7은 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 모식도이다. 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100a)는 고주파 전원부(2a, 2b)에 위상 제어기(61)를 접속하고 있다. 이에 따라, 2대의 고주파 전원부(2a, 2b)의 위상차를 제어할 수 있으므로, 플라즈마의 안정성 및 플라즈마에 의한 처리 결과를 조정할 수 있다. 이 경우에 위상 제어기(61)에 의해 0∼360°의 범위에서 임의로 위상차를 설정할 수 있다.
다음에, 또 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 대해 설명한다.
도 8은 또 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 모식도이다. 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100b)는 1개의 고주파 전원(2)으로부터의 파워를 파워 분배기(파워 스플리터)(62)에 의해 분배하여 정합기(3a) 및 정합기(3b) 쪽으로 출력한다. 이 경우에, 파워 분배기(62)는, 예를 들면, 50Ω으로 임피던스 조정되고, 동일 위상으로 제어된 고주파 전력이 적절한 파워 비율로 정합기(3a)와 정합기(3b)로 분배된다. 또, 필요에 따라 파워 분배기(62)를 동일 위상 이외의 위상으로 조정하는 것도 가능하다. 이 실시형태에 있어서도, 동일 위상에서 파워의 분배 비율을 제어하는 것에 의해, 플라즈마의 안정성 및 플라즈마에 의한 처리 결과를 조정할 수 있다. 또한, 고주파 전원이 1개로도 좋으므로, 더욱 경제적이다.
다음에, 또 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 대해 설명한다.
도 9는 또 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 모식도이다. 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100c)는 1개의 고주파 전원(2)으로부터의 고주파 출력을 위상 제어/파워 분배기(63)를 거쳐 정합기(3a) 및 정합기(3b) 측으로 출력한다. 위상 제어/파워 분배기(63)는 정합기(3a)측과 정합기(3b)측에서 고주파 전력의 위상을 제어하고, 파워의 분배 비율을 제어할 수 있다. 이에 따라, 더욱 세세하게 플라즈마의 안정성 및 플라즈마에 의한 처리 결과를 조정할 수 있고, 도 8의 예와 마찬가지로, 고주파 전원이 1개이어도 좋으므로, 더욱 경제적이다.
또, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다. 예를 들면, 상기한 실시형태에서는 기판 처리 장치에 있어서의 플라즈마 처리로서 플라즈마 CVD에 대해 나타냈지만, 본 발명에서는 원리상, 이것에 한정되지 않음은 말할 것도 없고, 플라즈마 에칭 등, 다른 플라즈마 처리에 적용할 수 있다. 또한, 한 번에 처리하는 기판의 수는 4개에 한정되는 것은 아니고, 처리하는 기판의 개수에 따라 고주파 전력 분배 장치에 의한 분배수를 결정할 수 있다. 또한, 상기한 실시형태에서는 평행 평판 전극의 상부 전극으로 분기한 고주파 전력을 도입했지만, 하부 전극으로 도입해도 좋고, 상부 전극 및 하부 전극의 양쪽으로 도입해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는 상부 전극의 2개소에 고주파 전력을 공급하는 예를 나타내고, 또한 4개소에 공급하는 예도 나타냈지만, 1개소에 고주파 전력을 공급하도록 해도 좋다. 또한, 본 발명에 적용되는 기판은 특히 한정되는 것은 아니며, 태양 전지용 기판이나 플랫 패널 디스플레이(FPD)용 유리 기판 등, 각종 기판에 적용 가능하다.
1 : 챔버 2 : 고주파 전원
2a, 2b : 고주파 전원부 3a, 3b : 정합기
4a, 4b : 고주파 전력 분배 장치 5 : 동축 케이블
11 : 하부 전극 12 : 상부 전극
15 : 고주파 전력 도입봉 18 : 도입 단자
20 : 처리 가스 공급 기구 22 : 배기구
25 : 배기 장치 30 : 분전부재
31 : 본체 31a : 입력점
32 : 고주파 전력 입력부 33 : 고주파 전력 출력부
35 : 동축 케이블 35a : 급전선
35b : 접지선 36 : 임피던스 조정 기구
37 : 캐패시터 38 : 전극 접속 상자
45 : 임피던스 조정 기구 46 : 캐패시터
61 : 위상 제어기 62 : 파워 분배기
63 : 위상 제어/파워 분배기 70 : 제어부
100 : 기판 처리 장치 S : 기판

Claims (11)

  1. 복수의 평행 평판 전극에 고주파 전력을 공급해서 플라즈마를 생성시키는 것에 의해 복수의 기판을 일괄식으로 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 고주파 전원으로부터의 고주파 전력을 상기 복수의 평행 평판 전극에 균등하게 분배해서 공급하는 고주파 전력 분배 장치로서,
    입력된 고주파 전력을 복수로 균등하게 분기하는 분전부재와,
    상기 분전부재에서 분기된 고주파 전력을 상기 복수의 평행 평판 전극에 전송하는, 중심의 급전선 및 그 주위의 접지선으로 이루어지는 동축 전송선과,
    입력측의 임피던스를 조정해서 전류값을 저하시키기 위한 임피던스 조정 기구
    를 포함하고,
    상기 분전부재는
    판형상의 도체로 이루어지는 본체와,
    상기 본체의 한면의 입력점에 고주파 전력을 입력하는 고주파 전력 입력부와,
    상기 본체의 다른면에 상기 입력점에 대응하도록 형성된 점을 중심으로 한 원주상에 등간격으로 배치된 복수의 고주파 전력 출력부를 갖고,
    상기 동축 전송선은 상기 복수의 고주파 전력 출력부에 각각 접속되고,
    상기 임피던스 조정 기구는 상기 고주파 전력 입력부에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 전력 분배 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 조정 기구는 상기 고주파 전력 입력부에 병렬 접속된 하나 또는 복수의 캐패시터를 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 전력 분배 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 동축 전송선은 상기 평행 평판 전극에 고주파 전력을 도입하는 도입 단자에 접속되고,
    상기 고주파 전력 분배 장치는 상기 동축 전송선과 상기 도입 단자의 접속부에 마련되는 임피던스 조정 기능부를 더 갖는 것을 특징으로 하는
    고주파 전력 분배 장치.
  4. 복수의 기판을 플라즈마에 의해 일괄식으로 처리하는 기판 처리 장치로서,
    기판마다 상기 플라즈마를 발생시키기 위한, 복수의 고주파 전력 인가 전극을 포함하는 복수의 평행 평판 전극과,
    상기 고주파 전력 인가 전극에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과,
    상기 고주파 전원과 상기 복수의 고주파 전력 인가 전극의 사이에 마련된 임피던스 정합기와,
    상기 임피던스 정합기와 상기 복수의 고주파 전력 인가 전극의 사이에 마련되어, 상기 고주파 전원으로부터 상기 임피던스 정합기를 거쳐서 공급된 고주파 전력을 상기 복수의 고주파 전력 인가 전극에 균등하게 분배해서 공급하는 고주파 전력 분배 장치를 구비하고,
    상기 고주파 전력 분배 장치는
    입력된 상기 고주파 전력을 복수의 분할된 고주파 전력으로 균등하게 나누는 분전부재와,
    상기 분할된 고주파 전력을 상기 복수의 고주파 전력 인가 전극으로 전송하는, 중심의 급전선 및 상기 급전선 주위의 접지선을 각기 구비하는 동축 전송선과,
    입력측의 임피던스를 조정해서 전류값을 저하시키기 위한 임피던스 조정 기구를 갖고,
    상기 분전부재는
    판형상의 도체로 이루어지는 본체와,
    상기 본체의 한면에 배치된 입력점에 상기 고주파 전력을 입력하는 고주파 전력 입력부와,
    상기 본체의 다른 면에 상기 입력점에 대응하도록 형성된 점을 중심으로 한 원주상에 등간격으로 배치된 복수의 고주파 전력 출력부를 갖고,
    상기 동축 전송선은 상기 복수의 고주파 전력 출력부에 각각 접속되고,
    상기 임피던스 조정 기구는 상기 고주파 전력 입력부에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고주파 전력 분배 장치의 상기 임피던스 조정 기구는 상기 고주파 전력 입력부에 병렬 접속된 하나 또는 복수의 캐패시터를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 동축 전송선은 상기 평행 평판 전극에 고주파 전력을 도입하는 도입 단자에 접속되고,
    상기 고주파 전력 분배 장치는 상기 동축 전송선과 상기 도입 단자의 접속부에 마련되는 임피던스 조정 기능부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 고주파 전력 인가 전극은 대향하는 제 1 단부와 제 2 단부에 각각 배치된 적어도 한 쌍의 고주파 전력 공급점을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고주파 전원은 상기 제 1 단부에 배치된 고주파 전력 공급점에 고주파 전원을 공급하는 제 1 고주파 전원부와, 상기 제 2 단부에 배치된 고주파 전력 공급점에 고주파 전원을 공급하는 제 2 고주파 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 고주파 전원부와 상기 제 2 고주파 전원부가 공통 접속되는 위상 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서
    상기 제 1 단부의 고주파 전력 공급점과, 상기 제 2 단부의 고주파 전력 공급점에는 파워 분배기를 거쳐서 상기 고주파 전원으로부터 고주파 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 단부의 고주파 전력 공급점과, 상기 제 2 단부의 고주파 전력 공급점에는 위상 제어/파워 분배기를 거쳐서 상기 고주파 전원으로부터 고주파 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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