KR20070048617A

KR20070048617A - 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR20070048617A
Application number: KR1020060108043A
Authority: KR
Inventors: 다다히로 오오미; 마사끼 히라야마; 다까히로 호리구찌
Original assignee: 도호쿠 다이가쿠; 가부시끼가이샤 퓨처 비전
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2007-05-09
Also published as: TW200733823A; KR100938041B1; US20070102403A1; JP4703371B2; US7723637B2; CN1972552A; JP2007128759A

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 장치의 길이 방향의 플라즈마 균일성을 도모하는 동시에, 멀티 프로세스에 대응시키는 것이다.

복수의 가변 결합기(12)를 구비한 마이크로파 도파관(10)이 진공 챔버(21)에 적재되고, 이 챔버(21) 내의 플라즈마(22)는, 마이크로파 발생기(23)에서 발생된 마이크로파가 도파관(24)을 거쳐서 마이크로파 도파관(10)에 도입되고, 이 도입된 마이크로파(25)의 여기에 의해 발생된다. 마이크로파 도파관(10) 내에서의 마이크로파(25)의 강도 분포는, 복수의 가변 결합기(12)를 양방향 화살표로 나타내는 바와 같이 각각 상 또는 하로, 도시하고 있지 않은 구동 수단에 의해 이동시킴으로써 바뀐다.

가변 결합기, 챔버, 도파관, 마이크로파, 플라즈마

Description

플라즈마 처리 장치{PLAZMA PROCESSING DEVICE}

도1은 본 발명에 관한 마이크로파 도파관의 개략 사시도.

도2는 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치의 개략 측면도.

도3은 전자파 결합도를 가변하도록 하는 원리도.

도4는 본 발명에 관한 면형의 플라즈마 처리 장치의 개략 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 마이크로 도파관

11 : 도파관

12 : 가변 결합기

13 : 슬롯

21 : 진공 챔버

22 : 플라즈마

23 : 마이크로파 발생기

24 : 마이크로파 도파관

25 : 마이크로파

[문헌 1] 일본 특허 공개 평9-64611호 공보

본 발명은, 마이크로파를 가변 결합기에 의해 제어하여, 균일한 플라즈마를 광범위하게 발생시키는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

반도체의 제조 프로세스에 있어서는, 마이크로파를 이용한 플라즈마 처리 장치를 이용하여, 플라즈마 화학 기상 성장에 의한 박막 형성, 플라즈마 건식 에칭 등의 플라즈마 처리가 다수 존재하고, 이 플라즈마 처리를 균일화하기 위해 마이크로파를 제어하고 있다.

특허 문헌 1에는, 마그네트론으로부터 발생하는 마이크로파를, 아이솔레이터, 방향성 결합기, 임피던스 제어 장치를 거쳐서 진공 처리실(프로세스 챔버)에 도입하는 마이크로파 처리 장치에 있어서, 마그네트론으로부터 진공 처리실에 이르는 마이크로파의 전파 경로의 길이를 조정하여 임피던스 정합(제어)을 실현하는 것이 기재되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평9-64611호 공보

플라즈마 처리 장치는, 긴 도파관과 슬롯, 유전체판으로 주로 구성되고, 마이크로파를 이용하여 프로세스 챔버 내에 플라즈마를 발생시키고 있었지만, 긴 길이 방향의 플라즈마 균일성을 얻는 것이 어렵다. 또한, 1개의 챔버 내에서 연속하여 다른 프로세스를 행하는 경우, 가스 종류, 가스 압력, 가스 유량, 마이크로파 파워 등의 프로세스 조건이 다르기 때문에, 모든 프로세스에서 동일한 플라즈마 처리 장치를 이용하여 균일한 플라즈마 처리를 위한 플라즈마 처리 장치의 세팅이 곤란하다.

그래서, 본 발명은, 마이크로파를 이용한 긴 플라즈마 처리 장치에 있어서, 길이 방향의 플라즈마의 균일성을 얻기 위해, 마이크로파의 결합 강도를 가변하는 가변 결합기를 도파관 내에 조립하고, 이 가변 결합기의 위치를 구동 수단에서 제어함으로써 마이크로파의 결합 강도를 제어한다.

또한, 면형의 플라즈마를 발생시키는 경우에는, 플라즈마 처리 장치를 면내에 복수 배치하여 가변 결합기의 위치를 제어함으로써 면내의 플라즈마를 균일하게 제어할 수 있다.

이하, 본 발명을 이용하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.

도1은 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치에 이용하는 마이크로파 도파관의 개략 사시도이다. 제1 실시예의 마이크로파 도파관(10)은, 도파관(11)의 긴 방향에 가변 결합기(12)를 복수 배열하고, 이 가변 결합기(12)를 양방향 화살표로 나타내는 바와 같이 각각 상방 또는 하방으로 이동시킴으로써, 슬롯(13)으로부터 방출되는 마이크로파의 강도 분포를 제어하는 구성으로 되어 있다. 여기서, 슬롯의 길이는 상기 도파관 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다도 길다. 또한, 슬롯(13)은 단일이라도 좋지만, 본 실시예와 같이 복수의 가변 결합기(12)를 배치한 경우에는, 각각의 가변 결합기에 각각 설치해도 좋다.

도2는 발명에 관한 플라즈마 처리 장치의 개략 측면도이고, 도2의 (a)는, 도1에 도시하는 마이크로파 도파관(10)을 이용한 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치(20)의 개략 측면도, 도2의 (b)는, 도2의 (a)에 도시하는 플라즈마(22)의 이온 밀도 분포를 나타내는 그래프이다. 도2의 (a)에 있어서, 복수의 가변 결합기(12)를 구비한 도파관(11)이 진공 챔버(21)에 적재되어 있다. 이 진공 챔버(21) 내의 플라즈마(22)는, 마이크로파 발생기(마이크로파 공급 시스템)(23)에서 발생된 마이크로파가 도파관(24)을 거쳐서 마이크로파 도파관(10)에 도입되고, 이 도입된 마이크로파(25)의 여기에 의해 발생된다.

마이크로파 도파관(10) 내에서의 마이크로파(25)의 강도 분포는, 복수의 가변 결합기(12)를 양방향 화살표로 나타내는 바와 같이 각각 상 또는 하로, 도시하고 있지 않은 구동 수단에 의해 이동시킴으로써 바뀐다.

도2의 (a)의 플라즈마(22)의 이온 밀도 분포를 나타내는 도2의 (b)에 나타낸 그래프에 나타난 바와 같이, 복수의 가변 결합기(12)를 각각 조정함으로써, 다양한 이온 밀도 분포를 일방향 화살표로 나타내는 바와 같이 균일화할 수 있는 것을 나타내고 있다.

도3은 도파관(11)과 진공 챔버(21)의 전자파 결합도를 가변으로 하는 원리도이며, 도3의 (a)는 가변 결합기(12)가 최상부에 위치하고, 도3의 (b)는 중간부에 위치하고, 도3의 (c)는 최하부에 위치하고 있는 것을 나타내고 있다.

도3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 도파관(11)에 있어서, TE01 모드에서는 긴 변측(넓은 벽면 즉 H면) 중앙부에서 전계가 최대이므로, 측면에 배치된 가변 결합 기(12)를 상하로 이동시키면 최대 전계 위치가 시프트하고, 슬롯(13)의 위치의 전자파 결합도를 임의로 가감할 수 있다. 또한, 도파관(11)과 진공 챔버(21) 사이에는 유전체판(31)이 설치되어 있다.

도3의 (b)에 있어서, 가변 결합기(12)를 중간부에 위치시킴으로써, 최대 전계 위치가 중앙부로부터 일방향 화살표로 나타내는 바와 같이 좌측으로 시프트한다. 이 시프트에 의해, 슬롯(13) 사이의 전위차(ΔV)가, 도3의 (a)에 나타내는 전위차(ΔV)보다 커지고, 마이크로파(25)의 강도도 강해진다.

또한, 도3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 가변 결합기(12)를 최하부에 위치시키면, 최대 전계 위치가 중앙부로부터 일방향 화살표로 나타내는 바와 같이 보다 좌측으로 시프트하고, 전위차(ΔV)가 보다 커지고, 마이크로파(25)의 강도는 보다 강해진다.

<제2 실시예>

도4는 본 발명의 제2 실시예에 관한 면형의 플라즈마 처리 장치의 개략 측면도이고, 도4의 (a)는, 도1에 도시하는 마이크로파 도파관(10)을 복수 배열하고, 진공 챔버(21) 내의 면형의 플라즈마(22)를 제어하는 플라즈마 처리 장치(20)를 도시한다. 본 실시예에서는, 가변 결합기(12)가 진공 챔버(21) 상에 매트릭스형으로 배치되고, 매트릭스형의 가변 결합기(12)의 각각을 구동 수단으로 독립하여 각각 조정함으로써, 균일하고 광범위한 플라즈마(22)를 얻을 수 있다. 따라서, 다양한 프로세스마다 각각의 조정량을 기억해 두고, 필요한 프로세스를 행할 때에, 이 조정량을 판독하는 등의 간단한 조작으로 조정할 수 있다.

도4의 (b), 도4의 (a)에 도시하는 면형의 플라즈마(22)의 이온 밀도 분포를 나타내는 그래프이며, 도2의 (b)와 마찬가지로, 복수의 가변 결합기(12)를 각각 조정함으로써 다양한 이온 밀도 분포를 일방향 화살표로 나타내는 바와 같이 균일화할 수 있는 것을 나타내고 있다.

이상, 제1 실시예와 제2 실시예에서는, 가변 결합기(12)를 도파관(11) 내에 삽입하는 양을 가감하여 결합량을 조정하는 경우에 대해 서술했지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 도3의 (c)로부터 명백한 바와 같이 도파관의 벽을 이동하여 조정해도 좋고, 또한 슬롯의 폭을 바꾸어도 좋다. 또한, 블럭의 재질은 도체라도 유전체라도 좋다.

본 발명에 따르면, 플라즈마의 길이 방향의 강도 분포를 임의로 조정하는 것이 가능해지고, 가변 결합기의 구동 수단을 조합함으로써 플라즈마의 분포를 절환하는 것이 가능해지고, 멀티 프로세스 처리에 적절하다.

또한, 복수의 플라즈마 처리 장치를 조합함으로써 면형의 플라즈마 강도 분포의 제어가 가능해지고, 특히 대형 평면 표시 장치의 표시 패널의 제조에 있어서의 플라즈마 처리에 적절하다.

Claims

내부에 플라즈마가 여기되는 용기와, 상기 용기 내에 플라즈마를 여기시키기 위해 필요한 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 시스템과, 상기 마이크로파 공급 시스템에 접속되고 슬롯이 개방된 도파관과, 상기 슬롯으로부터 방출된 마이크로파를 플라즈마에 전파시키는 유전체판을 구비한 플라즈마 처리 장치이며,

상기 도파관의 긴 방향에 가변 결합기를 설치한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 가변 결합기를 복수 설치한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도파관을 복수 배치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도파관에 개방된 슬롯은 복수인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가변 결합기는, 상기 슬롯의 폭을 바꾸는 것에 의해 결합량을 조정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가변 결합기는, 상기 도파관을 구성하는 벽의 일부를 이동시키는 것에 의해 결합량을 조정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가변 결합기는, 상기 도파관의 내부의 적어도 일부에 구비한 유전체 블럭을 이동시키는 것에 의해 결합량을 조정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도파관은 직사각형 도파관이고, 상기 슬롯은 상기 도파관의 H면에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제7항에 있어서, 상기 도파관은 직사각형 도파관이고, 상기 슬롯은 상기 도파관의 H면(광벽면)에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬롯의 긴 방향과 상기 도파관의 긴 방향이 대략 평행하게 배치되어 있고, 상기 슬롯의 긴 방향의 길이가, 상기 도파관 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다도 긴 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제7항에 있어서, 상기 슬롯의 긴 방향과 상기 도파관의 긴 방향이 대략 평행 하게 배치되어 있고, 상기 슬롯의 긴 방향의 길이가, 상기 도파관 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다도 긴 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가변 결합기의 조정량을 기억하고 판독하여 다양한 프로세스에 대응하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제10항에 있어서, 상기 가변 결합기의 조정량을 기억하고 판독하여 다양한 프로세스에 대응하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제11항에 있어서, 상기 가변 결합기의 조정량을 기억하고 판독하여 다양한 프로세스에 대응하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.