KR20070053317A - 플라즈마 강화 화학 기상 성장 장치 및 방법 - Google Patents

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마빈 에스. 케쉬너
폴 에이취. 맥클래랜드
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옵피티솔라 아이엔씨.
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Abstract

본 발명의 기판 가공 시스템은 증착 실(102) 및 복수의 관형 전극들(126)을 포함하는데, 상기 전극들은 그 사이에 플라스마 영역들(128)을 형성하는 증착 실(102)내에 위치한다.
증착 실, 플라스마 영역, 내부 루멘, 반응 가스

Description

플라즈마 강화 화학 기상 성장 장치 및 방법{PLASMA ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 플라즈마 강화 화학 기상 성장(Plasma enhanced chemical vapor deposition; PECVD) 장치 및 방법에 관한 것이다.
플라스마 강화 화학 기상 성장 시스템들은 예를 들어 기판에 실리콘 박막들을 증착하기 위한 반도체 제조 프로세스들에 사용되고 있다. 통상의 PECVD 시스템들은 2 또는 3개의 전극들을 구비한 증착 실을 구비하는데, 상기 전극들은 전압에 의해 여자되는 경우 전극들 사이의 반응 가스를 이온화시켜서 플라스마를 생성한다. 많은 경우에 있어서, 반응 가스는 일반적으로 "샤워헤드(showerhead)" 전극이라고 하는 상기 전극들중 하나를 통해 고 강도 플라스마 영역에 직접적으로 공급된다.
PECVD가 유용한 프로세스이기는 하지만, 본 발명의 발명자들은 통상의 프로세스들이 개선의 여지가 있는 것을 알았다. 특히, 본 발명자들은 종래의 PECVD 프로세스들의 증착률은 수용가능한 막 품질을 유지하기 위해서는 비교적 낮게 유지되어야 하고, 종래의 PECVD 시스템들의 비용이 고속 증착률을 갖는 스퍼터링 시스템들(sputtering systems) 등의 증착 시스템의 비용과 비슷하다고 할 때, 종래의 PECVD 프로세스들에 의해 생성된 단위 면적당 비용은 비교적 높다. 본 발명자들은 또한 종래의 PECVD 프로세스들이 반응 물질(예를 들어 실란(silane))을 비효과적으로 소비하는 것을 알아냈는데, 이는 반응 가스(예를 들어 실란 및 수소) 내의 실란의 농도는 배기 가스 내의 반응 물질의 농도 보다 약간만 높기 때문에, 실란의 대부분이 시스템을 통해 흐르고 증착 프로세스에는 이용되지 않고 낭비된다는 것이다. 본 발명자들은 또한 종래의 PECVD 프로세스들이 낮은 증착률을 초래하는 낮은 가스 압, 낮은 반응 물질 농도 그리고 낮은 여자 전력에서 동작하지 않는다면 플라스마 내에 실리콘 입자들이 형성될 수 있음을 알게 되었다. 실리콘 입자들이 형성되면 필연적으로 증착률이 낮아지게 되는데, 이는 실리콘 입자들이 증착 실로부터 배기 가스를 유도하는 진공 펌프들을 손상시킬 수 있으며 또한 위의 장치들을 손상시킬 수 있기 때문이다. 진공 펌프들은 또한 증착펌프 내에서 약간 사용된 가스의 실란 농도가 너무 낮거나 실란 분포가 비 균일하게 되기 이전에 신속하게 배출될 수 있도록 비교적 커야 한다. 본 발명자들은 또한 종래의 PECVD 프로세스에서는 반응 가스는 고갈되기 이전에 증착 실 전체 길이(또는 폭)에 걸쳐 흐를 필요가 있음을 알았다. 이 결과, 증착 실내의 실란 분자들이 체류하는 시간이 길고, 실란 입자들의 형성은 가속화되고 또한 고차(high order) 실란(예를 들어 Si2H6)의 형성을 증가된다. 고차 실란의 농도가 아주 크게 되면 장치의 품질은 아주 떨어지게 된다. 따라서 고차 실란을 신속하게 배기하고 또한 그 축적을 방지하도록 유속은 높게 유지되어야 한다. 따라서 대부분의 실란은 시스템을 통해 흐르고 실리콘을 증착시키는 반응 실 내에서 사용되지 않고 배기된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PECVD 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 실의 사시 단면도이다.
도 3은 도 2의 라인 3-3을 따라 절취한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 전극들의 측면도이다.
본 발명의 실시예들에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하 본 발명을 실행하는 최적으로 알려진 모드들에 대해 상세히 설명한다. 이 설명은 제한적인 의미로 의도되지 않으며 본 발명의 일반적인 원리를 설명하기 위한 목적으로만 해석된다. 본 발명에 속하지 않는 PECVD 시스템들의 각종 특징들에 대한 상세한 설명은 간략화를 위해 생략하였음을 밝혀둔다. 또한 본 발명자들은 실란(SiH4)으로부터 실리콘(Si)의 박막들의 형성과 관련하여 기술하였지만, 본 발명은 특정 형태의 막들 또는 입력 반응 물질로 제한되지 않는다. 일례로 제한은 아니지만 본 발명은 또한 탄화 규소(SiC), 아머퍼스 실리콘 Si(H), 단결정 실리콘 Si(H), 실리콘 게르마늄(SiGe) 및 다른 반도체 물질의 증착에 적용될 수 있으며, 상기 모든 물질은 수소(H)와 혼합된다. 또한 도핑된 반도체 물질들이 제조될 수 있다. 도펀트(dopant)는 대부분 가스로서 시스템에 쉽게 입력되지만, 플라스마 영역에 도핑된 실리콘의 고체 조각을 포함함으로써 도입될 수 있다. 도핑 물질용 가스 원들은 예를 들어 트리 메틸 보란(B(CH3)3) 및 수소화인(PH3)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 PECVD 시스템(100)은 한 쌍의 기판 캐리어들(106a 및 106b) 사이의 전극 어셈블리(104)를 구비한 증착 실(102)을 구비한다. 기판 캐리어들(106a 및 106b)은 전극 어셈블리(104)의 양쪽에 기판들을 위치시킨다. 예시된 실시예에 있어서 전극 어셈블리(104)는 여러 가지 기능을 실행한다. 전극 어셈블리(104)는 예를 들어 전원(108)이 제공하는 무선 주파수(RF) 또는 직류(DC)에 의해 여자되는 경우, 기판 캐리어들(106a 및 106b) 사이의 하나 이상의 고 강도 플라스마 영역들을 생성한다. 전극 어셈블리(104)는 또한 증착실(102)에 반응 가스를 전달하는데 사용되고, 그리고 매니폴드(112a)에 의해 반응 가스원(110)에 접속되어 있다. 증착 프로세스 동안, 플라스마가 기판 캐리어들(106a 및 106b)에 의해 운반되는 기판들 사이의 영역 내에 생성되고, 반응 가스(예를 들어, 실란으로부터 유도된 실리콘)로부터 유도된 물질이 플라스마로부터 기판들의 양쪽에 동시에 증착되어 기판들의 양쪽에 막들(예를 들어, 실리콘 막들)을 형성한다. 또한, 전극 어셈블리(104)는 증착 실(102)로부터 배기 가스를 배출하고, 그 때문에 배기 장치(114)에 연결되어 있다. PECVD 시스템(100)의 동작은 센서(118)로부터의 데이터에 적어도 부분적으로 의거하여 모니터되고 제어된다.
도 2-4를 참조하면, 기판들(120a 및 120b)이 입구들(122a 및 122b)로부터 증착 실(102)로 투입되고, 화살표(A)로 도시된 방향으로 이동한다. 유사한 출구들(도시 않음)이 증착 실(102)의 대향 단부에 제공된다. 기판들(120a 및 120b)은 증착 실(102)에 각각 공급되는 기판 재료로 된 개별 시트 형태로 되어 있다. 기판들은 공급 롤로부터 귄취 롤(take-up roll)로 당겨지는 기판 재료로 된 연속의 웹(web)일 수 있으며, 적합한 기판 재료로는 소다 석회(soda-lime) 유리, 폴리이미드 및 스테인레스 강이 있지만 이에 제한되지 않는다. 개별 시트나 롤 형태에 있어서, 기판 캐리어들(106a 및 106b)은 증착 실(102)의 대향 측면들과 전극 어셈블리(104)의 대향 측면들 상에 서로 나란하게 기판들(120a 및 120b)을 위치시킨다. 기판 캐리어들(106a 및 106b)은 또한 복수의 롤러 장치들(124)을 포함하고, 기판들(120a 및 120b)은 해당 롤러 장치들의 롤러들 사이를 통과한다. 롤러 장치들(124)의 롤러들은 자유 회전 롤러들일 수 있으며, 증착 실(102)을 통해 기판들(120a 및 120b)을 단순하게 가이드하고, 이들을 증착 실내에 적절하게 위치되게 한다. 또한 롤러 장치들(124)은 기판들(120a 및 120b)을 적절하게 위치되게 할 뿐만 아니라 증착 실(102)을 통해 기판들(120a 및 120b)을 구동하는 구동 롤러들일 수 있다. 다른 적합한 기판 캐리어들은 컨베이어 시스템들 및 체인 구동장치들을 포함할 수 있다. 또한 기판들은 로봇 암에 의해 상기 증착 실로 로딩될 수 있으며, 슬라이딩 또 롤러 가이드들에 의해 적소에 위치된 다음 증착이 완료된 후 로봇 암에 의해 증착 실로부터 제거될 수 있다. 또 다른 실시예는 기판들(120a 및 120b)의 상부 및 바닥 가장자리부들을 결합시키고 화살표(A)로 나타낸 방향에 수직인 축 주위로 회전하는 롤러들을 이용할 수 있다.
예시의 실시예에 있어서 증착 실(102)의 내부는 비교적 좁다. 또한, 기판들(120a와 120b) 사이의 거리는 사실상 증착 실의 길이(화살표(A)의 방향에서 측 정) 및 증착 실의 높이(화살표(A)에 수직인 방향에서 측정)보다 작다. 예를 들어 기판들(120a와 120b) 사이의 거리는 상기 길이 및 높이 치수의 10분의 1 또는 그 이하이다. 기판들(120a 및 120b)은 또한 바람직하게 증착 실(102)의 길이 치수에서 단부에서 단부로 또는 높이 치수에서 상부에서 바닥으로 연장한다. 따라서 기판들(120a 및 120b)은 전극 어셈블리(104)(그리고 그에 의해 생성된 플라스마)와 증착 실내의 큰 내부 면들 사이에 있으며, 증착 실(102)의 내부 면의 대부분을 덮는다.
증착 실(102)은 특정 크기로 제한되지 않지만, 상업적인 활용과 도 2에 도시된 방식으로 방위된 일례의 실시예의 증착 실(102)에 있어서, 증착 실(102)의 내부는 약 100cm(화살표(A) 방향에서 측정)의 길이와 약 60cm(화살표(A)에 수직인 방향에서 측정)의 높이를 가진다. 또한 기판들(120a와 120b) 사이는 약 7cm이고, 증착 실 내부(도 3)의 중심 면(CP)과 기판들(120a와 120b) 각각 사이는 약 3.5cm이다. 또한 기판 캐리어들(106a 및 106b)은 기판들(120a 및 120b)이 수직 면들 상에 배치 되도록 설치된다. 이러한 방위에 의해 미립자들이 기판들 위에 떨어질 가능성을 배제할 수 있다.
이러한 방식으로 구성된 증착 실들에 의하면 여러 가지 장점들을 얻을 수 있다. 예를 들어, 기판 이동 방향에서 그리고 기판 이동에 수직인 비교적 큰 치수에 비해 기판들(120a와 120b) 사이의 비교적 작은 간격으로 종래의 증착 실들에 비해 기판들상에 증착되는 플라스마 발생 실리콘의 비율을 증가시키고 증착실 벽들에 증착되는 양을 감소시킬 수 있다. 따라서 반응 물질이 보다 효과적으로 소모된다. 또 한 증착실 세정과 유지에 관련된 휴지시간(downtime) 및 비용이 감소된다. 또한 전극 어셈블리(104)와 기판들(120a 및 120b) 사이의 간격이 가까우므로 증착 실(102)의 중심에서 생성된 수소 원자들을 기판들에 신속하게 확산하는 것이 용이하게 되는데, 수소 원자는 실란과 반응하여 기판들 상에의 양질의 반도체 물질의 증착을 가져오는 전구체(前驅體;pre-cursors)를 생성할 수 있다. 또한 증착 실(102)의 구성에 의해 입력 반응 가스의 신속한 확산을 포함하여 플라스마를 통해 모든 종(species)의 농도를 등화시키는 신속한 확산이 가능하여 균일한 농도를 얻을 수 있다.
도 2-4에 도시된 예시의 전극 어셈블리(104)는 복수의 이격진 로드 전극들을 포함하는데 이들은 그 각각의 축들이 기판 이동 방향(화살표(A)로 도시)에 수직이고 기판 캐리어들(106a 및 106b){뿐만 아니라 기판들(120a 및 120b)}로부터 등거리의 동일평면상에 있도록 배치된다. 로드 전극들(126)은 또한 증착 실(102)의 일 단부로부터 다른 단부(도 2에 도시된 방위에서 상부로부터 하부로)로 연장된다. 예시의 로드 전극들(126)은 원통형상이고 비교적 서로 가깝게 배치된다. 도시된 실시 예에 있어서, 인접한 로드 전극들 사이의 간격은 로드 전극들의 직경과 대략 같다(즉, 길이방향 축으로부터 세로방향 축으로 측정된 직경의 두 배).
플라스마 형성과 관련하여, 전극 어셈블리(104)는 기판 캐리어들(106a 및 106b)(뿐만 아니라 기판들(120a 및 120b)) 사이에 고 강도 플라스마를 생성하는데 사용될 수 있다. 로드 전극들(126)이 예를 들어 전원(108)으로부터 RF 또는 DC 전력 등의 전력에 의해 여자되는 경우 생성된다. 에너지는 도 3과 4에서 교번하는 일 련의 "+ 및 "-" 신호들로 표시된 바와 같이 하나의 로드 전극으로부터 다음의 인접 로드 전극으로 교번하는 위상들에 공급된다. 이러한 식으로 전력을 인가함으로써 인접 전극들 사이에 고 강도 전계 영역들을 생성하고 그에 따라 인접 전극들 사이의 강한 플라스마 영역들(128)을 생성한다. 저 강도 전계 및 저 강도 플라스마 영역들(130)은 기판들(120a 및 12b) 근처에 형성된다. 특히, 인접 로드 전극들(126)이 하나의 로드 직경(즉, 길이방향 축으로부터 세로방향 축으로의 2개의 직경)만큼 서로 이격지고, 기판들이 중심 면(CP)으로부터 3과 1/2 전극 직경만큼 이격진 예시의 실시예에 있어서, 로드 전극들 사이의 전계들의 강도는 기판들(120a 및 120b) 근처의 전계의 강도 보다 10 배 이상 상당히 크다.
또한 로드 전극들(126)은 서로 동일 위상에서 구동될 수 있음을 밝혀둔다. 여기서 기판들(120a 및 120b)은 접지 전위 또는 소 DC 바이어스를 갖는 접지에서 고정된다. 이로써 중심 면(CP)과 기판들(120a 및 120b) 사이의 2개의 영역들 각각에서 비교적 균일한 전계 및 플라스마가 생성된다.
로드 전극들(126)이 용량성 리액턴스(여자 주파수의 4/1 파장 이하인 로드 전극들의 길이로 인해)를 갖는 로드를 제공하므로, RF 에너지는 유도 리액턴스와 병렬로 로드 전극에 결합되어 지배적으로 공진 회로를 생성한다. 도 3과 도 4의 실시예에 있어서, 각각의 로드 전극(126)은 바람직하게 양 길이방향 단부들에서 구동되어 전극의 길이에 따르는 여자 신호의 진폭 변동을 감소시킨다. 이에 의해 고 RF 주파수들에서 정재파의 효과를 감소시키고, 각 전극의 길이를 따라 비교적 고른 플라스마 강도를 제공한다. 또한, 전기 접촉자(도시 않음)가 기판들(120a 및 120b) 을 접지에 접속하거나 시스템 접지에 기판들(120a 및 120b)을 접속하도록 제공되어 플라스마 특성 및 기판들 표면에서의 전자/이온 충격의 양을 제어할 수 있다. 자계들이 또한 플라스마 특성을 제어 즉, 플라스마를 구속하고 그리고 플라스마 내의 이온들과 전극들의 이동을 제어한다.
물질과 관련하여 도 2-4에 도시된 로드 전극들(126)은 로드의 길이를 따라 균일한 전계 및 균일한 온도를 얻기 위해 다양한 물질들로 형성될 수 있다. 티타늄 또는 스테인레스 강 등의 수소 플라스마 내에서 불활성의 물질이 사용될 수 있다. 또한 로드 전극들(126)은 티타늄 또는 도핑된 실리콘 등의 물질로 될 수 있으며, 이들 물질은 수소 플라스마에 의해 매우 서서히 에칭(etched)되고 실리콘과 함께 소량 증착된다. 이러한 기술은 실리콘의 성장률 또는 실리콘의 품질을 개선하는 티타늄(Ti) 등의 촉매 물질을 도입하거나 및/또는 수소화인(PH3)과 같은 유독성 입력 가스를 필요로하지 않는 붕소(B) 또는 인(P) 등의 도펀트를 도입하는데 사용될 수 있다.
사이즈 및 형상을 보면, 상업적 활용에 적합한 일 실시예의 로드 전극들(126)은 원통 형상이고, 직경이 약 1.2cm이고 길이가 약 60cm이다. 로드 전극들(126)은 기판 이동의 방향에서 그리고 증착 실 내부의 중앙 면(CP)에서 약 2cm의 간격으로 서로 나란하게 배치(즉, 인접 로드 전극들의 길이방향 축들 사이가 2cm)된다. 따라서 예시의 실시예에 있어서, 중앙 면(CP)은 또한 전극 면이다. 위와 같이 구성되고 배치되어 입구들과 출구들 근처에 작은 전극-없는 영역들을 갖고, 100cm 길이 증착 실내에 46개의 로드 전극들(126)이 있게 된다. 다른 예시의 실시예에 있어서, 직경이 0.6cm이고, 길이가 약 60cm인 소형 로드 전극들이 대략 1cm(즉, 인접 로드 전극들의 길이방향 축 사이 1cm)의 간격으로 기판 이동 방향에서 그리고 증착 실 내부의 중심 면(CP)에서 서로 나란하게 배치된다. 이러한 구성 및 배치로써, 입구들과 출구들 근처에 작은 전극-없는 영역들을 갖고, 100cm 길이 증착 실내에 92개의 소형 로드 전극들(126)이 있게 된다. 두 로드 전극(126) 사이즈에 있어서, 인접 로드 전극들 사이의 간격은 증착 실(102)의 내부의 길이 및 높이의 1/25 이하이고, 실리콘 입자들 및 고차 실란이 형성하는 거리에 비해 비교적 짧아야한다.
그러나 로드 전극들(126)은 이들 구성 및 배치로 제한되지 않는다. 예를 들어, 로드 전극들은 예시의 원통형 로드 전극들(126)에서와 같이 단면 형상에 있어서 원형이 아닐 수 있다. 로드 전극들(126) 사이의 간격이 변화하는 경우가 또한 있을 수 있는데, 이때 로드 전극들 모두 또는 그 일부는 중심 면으로부터 다소 오프셋되고 그리고/또는 로드 전극들의 일부는 다른 것에 나란하지 않다. 로드 전극들의 단면 크기(예를 들어 로드 전극들이 원통형인 직경)는 또한 특정 활용에 적합하도록 전극마다 변할 수 있다.
본 발명의 전극 어셈블리(104)와 관련하여 여러 가지 장점들이 있다. 예를 들어, 복수의 밀접하게 이격진 로드 전극들(126)의 배치에 의해 종래의 PECVD 시스템들이 상업적 생산 크기를 갖는 경우(즉, 기판들이 비교적 길고 적어도 0.5m 폭의 경우), 상기 시스템들에 사용될 수 있는 주파수들에 비해 본 발명의 시스템(100)에 서 플라스마를 여자하는데 높은 RF 주파수들이 사용될 수 있다. 인가된 RF 전력의 교번 위상들을 갖는 일련의 나란한 로드 전극들(126)은 27-81 MHz의 범위에서 고주파 RF 여자를 지원할 수 있는 일련의 양호한 특성의 전극 전송 라인들을 형성한다. 27-81 MHz 여자 주파수 범위의 RF 전력이 종래의 13.5MHz의 여자 주파수보다 높은 증착률(즉, 약 0.5nm/sec) 및 양호한 물질 품질을 제공할 수 있다는 것이 실험으로 알려졌다. 종래의 전극 설계들은 통상의 생산 크기의 시스템들에서 이들 고 주파수들에 전도되지 않는데 이는 이들 상기 시스템들이 낮게 제어된 정재파를 생성하여 비 균일 플라스마 강도 및 비 균일 증착률을 생성하기 때문이다. 역으로 본 발명의 전극 어셈블리(104)는 적어도 0.5 m 폭의 비교적 긴 기판들에 걸쳐 80 MHz의 주파수로 여자되는 경우 양호하게 제어된 정재파를 생성하고, 플라스마 강도에서 약간의 변동만을 생성한다.
다른 장점들은 증착 실(102)의 중심 면(CP)을 따르는 고 강도 플라스마 영역들(128) 및 기판들(120a 및 120b) 근처의 저강도 플라스마 영여들(130)의 생성과 관련된다. 예를 들어 고 강도 플라스마 영역들(128)은 양호한 반도체 특성을 갖는 실리콘의 형성을 촉진하는 것으로 알려진 풍부한 수소 원자를 생성하고, 증착 실(102)의 중심 면(CP)으로부터 기판들(120a 및 120b)로의 간격은 수소 원자용 확산 거리에 비해 비교적 짧다. 중심 면(CP)에서 생성된 수소 원자는 기판들로 쉽게 확산하고, PECVD 관련 문헌에 보고된 실험 시스템들과는 달리 수소 원자의 대부분이 반응하여 튜브 또는 다른 장치를 통해 손실되거나 반응하지않는다. 기판들(120a와 120b) 사이의 중심 면(CP)내의 고 강도 플라스마 영역들(128)은 또한 기판 들(120a와 120b)로 용이하게 흐를 수 있는 강한 UV 광자들(photons)을 생성한다. PECVD 문헌에 보고된 다른 실험 시스템들과는 달리, UV 광자들은 증착 실 외부로부터 광자 강도를 감소시켜서 심각한 유지 문제를 일으키는 윈도우 또는 다른 장치를 통과하지 않고 기판으로 흐를 수 있다. 기판들(120a 및 120b) 근처의 저 강도 플라스마 영역들(130)의 생성은 기판들의 전자/이온 충격을 감소시키고 전자들 및/또는 이온들에 의해 증착된 실리콘에 대한 전위 손상을 감소시킨다.
전술한 방식으로 배치된 일련의 전극들은 화살표(A)로 나타낸 기판 이동 방향에서 균일한 전계 및 플라스마를 생성하지 않으며, 대신 로드 전극에 가장 가까운 영역으로부터 2개의 로드 전극들 사이의 중간점까지 이동 방향에서 주기적으로 변화하는 전계 및 플라스마를 생성함을 유의해야 한다. 따라서 증착 율 및 증착 물질의 반도체 특성은 이동 방향에서 주기적으로 변화한다. 예시한 실시예는 각종 방식으로 전계와 플라스마 강도에 있어서 이러한 주기적인 변화를 제거한다. 주기적인 변화는 인접 로드 전극들(126) 사이의 간격뿐만 아니라 로드 전극들과 기판(120a 및 120b) 사이의 간격을 확산 거리 이내로 함으로써 크게 감소된다. 예를 들어 예시의 실시예들에 있어서, 인접 로드 전극들(126) 사이의 간격은 중심 면(CP)으로부터 기판들까지의 간격의 절반 이하이다. 실제로 인접 로드 전극들(126) 사이의 그리고 로드 전극들로부터 기판들(120a 및 120b)까지의 간격은 증착 율에서 있어서 변화를 추가로 감소시킬 수 있도록 감소되어야 한다. 마지막으로 필요한 경우, 기판들(120a 및 120b)은 증착 율에 있어서 임의의 남아있는 작은 변화가 평균화되도록 비 균일 방향(즉, 화살표 A로 나타낸 방향)에서 비교적 신속하 게 이동될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 전극 어셈블리(104)는 또한 반응 물질을 증착 실(102)에 전달하고 그리고 증착 실로부터 배기 가스를 배기하도록 증착 프로세스 동안 사용될 수 있다. 그 때문에 그리고 도 3과 4를 보면 로드 전극들(126)은 매니폴드(112a)(또는 112b)에 연결된 내부 루멘(lumens;132) 및 내부 루멘을 증착 실(102)의 내부에 연결하는 개구들(134)을 포함함을 알 수 있다. 각각의 로드 전극(126)은 개구들(134)을 포함하는데, 한 세트는 기판(120a)과 마주하고, 다른 한 세트는 기판(120b)과 마주한다. 도시된 실시예에서 내부 루멘(126)은 기판 이동 방향(즉, 화살표 A로 나타낸 방향에서) 로드 전극들(126)이 반응 물질들을 전달하고 배기 가스를 배기하는 사이에 한 로드 전극으로부터 다음 로드 전극으로 교대하도록 매니폴드들(112a 및 112b)에 연결되어 있다. 반응물들은 도 3과 도 4에서 화살표 R로 나타내지만 배기 가스는 화살표 E로 나타낸다. 특히, 매니폴드(112a)는 반응 물질을 전달하고 있는 로드 전극들(126)의 루멘(132)을 반응 가스 원(110)에 연결하고, 매니폴드(112b)는 배기가스를 배기하고 있는 로드 전극들(126)의 루멘(132)을 배기 장치(114)에 연결한다. 매니폴드(112a 및 112b)는 또한 관련 로드 전극들(126) 각각의 양 종방향 단부들에 연결된다. 이렇게 해서 반응 물질들은 반응 물질을 전달하고 있는 로드 전극들(126) 각각의 양 종방향 단부들로 입력되고, 배기 가스는 배기 가스를 배기하고 있는 로드 전극들의 양 종방향 단부들에서 배기된다.
도시된 실시예의 예시의 루멘(132)은 로드 전극들(126) 보다 다소 작다. 예 를 들어, 루멘(132)은 자체 직경이 1.2cm인 원통형 로드 전극(126)에서 약 1.0cm의 직경을 갖고, 자체 직경이 0.6cm인 원통형 로드 전극에서 약 0.5cm의 직경을 갖는다. 대형 로드 전극들(126)에서 직경이 약 350㎛이고, 소형 로드 전극들에서 직경이 약 200㎛인 개구들(134)은 로드 전극들(126)의 길이를 따라 약 0.5cm 마다 배치된다. 그러나 반응 물질을 전달하는 로드 전극들(126)과 배기 가스를 배기하는 로드 전극들의 경우에, 바람직하게 매니폴드(112a)에 연결된 종방향 단부들과 중심부 사이에서 발생하는 전압 강하를 보상하기 위해 로드 전극들(126)의 종방향 단부들로부터 중심부들로 이격지는 개구내에 약간의 변화가 있다. 특히, 200㎛ 개구(134)들을 갖는 0.6cm 직경 로드 전극들(126)의 경우에, 중심에서 5% 이하의 간격(즉, 약 0.475cm 간격) 그리고 종방향 단부들에서 약 5% 이상의 간격(즉, 약 0.525 cm 간격) 이 있으며, 변화가 선형적으로 발생한다. 이는 로드 전극들(126)의 한 종방향 단부로부터 다른 종방향 단부까지 로드 전극들(126)내의 개구들(134)을 통해 균일한 유속으로 나타난다. 개구들(134)은 또한 하나의 전극으로부터 다음 전극으로 서로 정렬되거나 어플리케이션의 필요 시 엇갈리게 될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이, 하나의 로드 전극(126)으로부터 다음 인접의 로드 전극 교번 위상에서 에너지를 공급함으로써("+" 및 "-" 부호로 나타냄) 고 밀도 플라스마 영역들(128) 및 저 밀도 플라스마 영역들(130)을 생성할 수 있다. 개구들(134)은 고 밀도 플라스마 영역들(128)과 대면하지 않는 대신 저 밀도 플라스마 영역들(130)과 대면하도록 위치한다. 예시의 실시예에 있어서, 중심 면(CP)에 수직이고, 기판들(120a 및 120b)에 가장 가까운 로드 전극들(126)의 부분 들 상에 위치한 방향에서 대면한다. 그러나 중심 면(CP)에 대한 개구들(134)의 각도는 어플리케이션의 필요 시 조정될 수 있다. 예를 들어 위의 각도는 수직으로부터 45도로 될 수 있다. 예시의 실시예에서 반응 물질 즉, 실란이 저 강도 플라스마 영역들(130)에 도입되므로, 실란이 급속하게 확산되어 고 강도 영역들(128)로 들어가기 전에 챔버 안쪽의 수소 대기로 희석된다. 이에 의해 플라스마 내의 고차 실란의 형성 및/또는 실리콘 입자의 형성이 감소된다.
반응 가스 원(110)은 로드 전극들(126)의 여자 및 실란 또는 다른 반응 물질의 도입 이전에 소정의 압력(예를 들어, 300mTorr)에서 수소 또는 수소와 아르곤(Ar)의 혼합물로 증착 실(102)을 충전하는데 사용될 수 있다. 그러면 전극들(126)이 여자되어 플라스마를 일으킨다. 실제의 증착 프로세스 동안 반응 가스 원(110)은 순수 즉 고 농축 실란(종래의 장치와 관련된 수소내 희석 5-10 % 실란이 아님)을 매니폴드(112a)에 의해 반응물을 공급하고 있는 로드 전극들(126)에 공급한다. 개구들(134)은 순수 실란을 저 강도 플라스마 영역들(130)에 지향하고, 실란은 증착 실(102)내의 수소쪽으로 급속하게 확산(즉, 수 밀리초 이내에)하여 수소내에서 대략 7% 농도의 실란을 획득한다. 확산은 실란이 고 강도 플라스마 영역들(128)에 도달하기 이전에 발생하고 여기서 실란이 실리콘과 수소로 분해됨(SiH4 → Si + 2H2)으로써 소모된다. 고 강도 플라스마 영역들(128)에 마주치기 전에 증착 실에 의한 수소 대기 내로의 급속한 확산 및 희석뿐만 아니라 실란이 이동하는 인접 로드 전극 간격에 비교적 짧은 로드 전극, 그리고 대응하여 증착 실 내의 짧은 잔류 시간에 의해 고차 실란(Si2H6, Si3H8, 등) 및 플라스마 내의 실리콘 입자들의 형성이 감소된다. 실리콘은 기판(120a 및 120b)상에 증착되고 한편 수소 및 아주 소량의 비사용 실란이 다른 로드 전극들(126) 및 배기 장치(114)내의 개구(134)에 의해 제거된다.
순수 실란의 입력 유속은 단지 소량의 실란만이 낭비되기 때문에 실란이 소모되는 율 보다 다소 클 필요가 있다. 특히, 증착 실내의 가스가 증착 실(102)로부터 배기 가스를 배기하는데 사용되는 경우, 가스는 약 6%의 실란과 94% 수소이다. 또한, 증착 반응물이 SiH4 → Si + 2H2이므로, 배기 가스 유속은 증착 실(102)내의 정상 압력을 유지하기 위한 입력 가스 유속의 대략 2배로 되어야 한다. 계산에 의하면 소정 반응 속도(n)에 있어서 입력 가스 유속은 1.128 n SiH4이고, 배기 가스 유속은 2.128n(94% H2 + 6% SiH4)이다. 증착 반응에서 생성된 모든 수소는 약 13%의 입력 실란인 배기 가스에 의해 제거된다. 따라서 계산에 의해 87%의 실란이 증착 프로세스에 사용된다. 한편 통상의 PECVD 시스템들은 15 - 20%의 실란만을 실리콘과 수로로 변환하며 나머지는 낭비된다. 물론 통상의 PECVD 시스템들 및 본 발명의 PECVD 시스템(100)에 있어서, 증착 실의 벽들에 일부의 실리콘 만이 증착된다. 이에 따라 통상의 PECVD 시스템들은 약 10 - 15%로 이용 효율이 감소 즉, 실란 가스로서 실리콘 입력의 약 10 - 15%가 기판들상에 증착된다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 증착 실(102)의 기하 구조는 증착 실의 벽들에 증착되는 실리콘의 비율을 감소시키므로 본 발명의 PECVD 시스템(100)의 전체 이용 효율은 약 70%이다.
일부의 로드 전극들(126)을 통한 순수 실란의 공급 및 다른 전극들을 통한 배기 가스의 배기와 관련된 다른 장점들은 통상의 PECVD 시스템들 보다 훨씬 낮은 가스 유속을 촉진하는 것이다. 소정의 반응 속도(n)에 있어서, 통상의 PECVD 시스템들(수소 내의 7% 실란)의 입력 유속은 100n이고, 배기 가스 유속(수소내의 6% 실란)은 100n이므로, 실란의 순수 소비는 (7 - 6%) × 100n이다. 한편, 본 발명의 시스템에 있어서, 입력 유속은 1.128n(100% 실란)이고, 배기 가스 유속은 2.128 n(수소내의 6% 실란)이므로, 실란의 순수 소비는 (1.128 × 100%)-(2.128 × 6%)이다. 환언하면, 본 발명의 PECVD 시스템의 입력 유속은 종래의 PECVD 시스템들 보다 대략 100배 작고, 출력 유속은 대략 50배 작다. 낮은 유속에 의해 증착 실(102)로부터 반응 생성물을 배기하고, 증착 실 압력을 일정으로 유지하는데 휠씬 낮은 용량의 배기 장치(114)(예를 들어 진공 펌프)가 사용될 수 있다. 반응 생성물을 공급하는 로드 전극(126)으로부터 배기 가스를 배기하는 로드 전극까지의 아주 짧은 이동 거리(예를 들어 예시의 실시예에서의 증착 실(102)의 길이 및/또는 높이의 사실상 1/20)에 의해 반응 실(102)내의 실란의 체류 시간은 유속이 느린 경우에도 짧다. 짧은 체류 시간에 의해 고차 실란 및/또는 실리콘 입자의 형성이 최소화된다.
전술한 바와 같이, 다른 실시예에 있어서,로드 전극들(126)은 서로 다른 위상에서 구동되고, 기판들(120a 및 120b)은 접지 전위(또는 소 DC 바이어스를 갖는 접지)에서 유지되어 중심 면(CP)과 기판들 사이의 두 영역들 각각에서 비교적 균일한 전계 및 플라스마를 생성한다. 여기서 로드 전극은 도 3에 도시된 방위로부터 90도 회전되어 개구들(134)이 인접 로드 전극들과 대면하고 전계가 최소화되는 영 역에 반응물이 공급되고 그리고 그로부터 배기 가스가 배기된다. 본 발명의 실시예는 또한 반응물을 공급하는 로드 전극(126)으로부터 배기 가스를 배기하는 로드 전극까지의 매우 짧은 이동간격으로부터 유속이 느린 경우에도 반응 실(102)내의 실란의 체류 시간이 짧으며, 짧은 체류 시간은 고차 실란 및/또는 실리콘 입자의 형성을 최소화하는 이점을 얻을 수 있다.
증착 프로세스 개시 이전에 수소 그리고 증착 프로세스 동안의 순수 실란을 증착 실(102)에 공급하는데 사용되는 반응 가스 원(I10)은 복수의 저장 컨테이너(G1- GN)을 포함한다. 저장되는 다른 가스들은 아르곤, 수소, 실란, 메탄, 게르만, 및 트리 메틸 보란 또는 포스핀 등의 도펀트 가스들을 함유한 실란을 들 수 있다. 이들 가스는 압력하에서 저장되기 때문에 반응 가스 원(110)은 저장 컨테이너(G1-GN)로부터 가스들의 유속을 제어하는 복수의 밸브들(136)을 구비한다. 또한 본 발명은 가스 반응 물질로 제한되지 않음을 유의해야 한다. 특정 프로세스에 필요하다면 액체 및/또는 고체 반응물 원이 제공될 수 있다.
제어기(116)는 또한 증착 프로세스의 여러 양상들을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어 순수 실란이 증착 실(102)로 공급되는 속도와 증착 실로부터 배기 가스가 배기되는 속도는 센서들(118)로부터의 데이터에 의거하여 제어될 수 있다. 전술한 바와 같이, 실란 입력 속도는 소량의 실란만이 낭비되므로 실란이 소모되는 속도(즉, 증착 율)보다 다소 커야 한다. 따라서 전원(108)(또는 "플라스마 전력")에 의해 로드 전극들(126)에 인가된 특정 증착 율 및 전력 레벨의 경우에, 입력 유 속은 센서들(118)로부터의 피드백에 의해 조정되어 배기 가스내에 소정 농도의 실란을 얻을 수 있다. 플라스마 전력에 의해 증착 율이 제한되도록, 실란의 배기 가스 농도는 약 5 - 6%로 될 수 있다. 또한 실란 증착에 의해 증착 율이 제한되도록, 실란의 입력 유속은 증착에 있어서 소모되는 증착 율과 동일하게 조정되고 배기 가스 내의 실란의 농도는 제로에 접근한다. 배기 속도는 또한 소정 압력(예를 들어 약 300mTorr)에서의 증착 실(102)에서 압력을 유지하도록 피드백에 의해 제어된다. 기판들(120a 및 120b)의 온도 및 플라스마 여자 주파수수 및 전력 레벨은 소정 증착률에서 소정 량의 실리콘을 획득하도록 통상적으로 제어된다. 따라서 센서들(118)은 배기 장치(114)와 관련된 가스 농도 센서, 증착 실(102)내의 압력 센서 및 기판들(120a 및 120b)과 관련된 온도 센서를 포함한다. 정확한 동작을 검증하기 위해 플라스마의 존재를 검출하는 센서가 제공될 수 있다.
전술한 바와 같은 방식의 PECVD 프로세스 제어에 의해 본 발명의 PECVD 시스템이 안정한 온도의 안정한 정상 상태, 가스 흐름, 가스 농도, 증착률 등에서 연속적인 증착 프로세스를 수행할 수 있다. 제어기(116)는 또한 센서들(118)로부터 피드백피드백용하여 안정한 정상 상태의 파라미터들을 조정하고 소정의 물질 특성들을 얻을 수 있다. 임의의 비 균일성을 저감하는 급속 확산과 더불어 증착 프로세스가 진행될 때 시스템 내의 센서들에 기반하여 정상 상태 동작 및 파라미터 조정을 조합함으로써 기계적 공차에서 훨씬 덜 정밀하여 지고 가스 흐름에서 덜 균일해진다. 따라서 본 시스템이 동등의 비균일성 및 반도체 특성을 갖는 물질을 증착하는 "배치 모드(batch mode)" 시스템이 비해 휠씬 저가로 제조될 수 있다.
본 발명의 PECVD 시스템(100)은 각종 물질 층들을 생성하는데 사용될 수 있다. 일례로, 제한되지는 않지만 PECVD 시스템(100)은 실리콘 광전지들(photovoltaic cells) 및 다른 대 면적 저 코스트 장치들에 사용될 수 있는 초대형 기판들(예를 들어 1m × 0.5m) 상에 고 품질 무정형 또는 나노-결정 반도체를 형성하는데 사용될 수 있다.
지금까지 바람직한 특정 실시예들을 참고로 본 발명을 기술하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 당업자에 의해 본 발명의 영역 및 사상을 일탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 수정 및 변형실시 될 수 있다.

Claims (45)

  1. 증착 실; 및
    상기 증착 실내에 위치하고, 인접한 영역들을 플라스마 영역들로 규정하고, 내부 루멘(internal rumens) 및 상기 내부 루멘을 상기 증착 실에 연결하는 개구들을 구비하는 복수의 관형 전극들을 포함하는 기판 가공 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관형 전극들 중 적어도 하나에 작동 가능하게 연결된 반응원(reactant source)을 추가로 구비하는 기판 가공 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반응 원은 가스 원을 포함하는 기판 가공 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관형 전극들 중 적어도 하나에 작동 가능하게 연결된 배기 장치를 추가로 포함하는 기판 가공 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 관형 전극들에 작동 가능하게 연결된 반응 원; 및
    상기 복수의 관형 전극들에 작동 가능하게 연결된 배기 장치를 구비하고;
    상기 반응 원을 작동 가능하게 연결하는 관형 전극들 중 적어도 하나는 상기 배기 장치에 작동 가능하게 연결된 관형 전극들중 적어도 두 개 사이에 위치하고, 상기 배기 장치를 작동 가능하게 연결하는 관형 전극들중 적어도 하나는 상기 반응 원에 작동 가능하게 연결된 적어도 두 개의 관형 전극들 사이에 위치하는 기판 가공 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개구들은 인접 관형 전극들과 대면하지 않는 기판 가공 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 관형 전극들은 대향면들을 갖는 공통 전극 면을 규정하고, 상기 관형 전극들 각각은 상기 공통 전극 면 양쪽에 개구들을 구비하고, 상기 개구들은 공통 전극 면에 수직인 방향으로 대면하는 기판 가공 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 관형 전극들은 공통 전극 면을 규정하고, 상기 기판 가공 시스템은,
    상기 공통 전극 면의 대향 면들 상에 제1 및 제2 기판 캐리어들을 추가로 구비하는 기판 가공 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 캐리어들은 상기 관형 전극들로부터 수소 원자들의 확산 길이 이하로 상기 제1 및 제2 기판들을 위치설정하는 기판 가공 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 캐리어들은 상기 제1 및 제2 기판들을 관형 전극들로부터 제1 간격으로 위치설정하고, 인접 관형 전극들은 상기 제1 간격 이하의 제2 간격만큼 서로 이격시키는 기판 가공 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 관형 전극들은, 상기 관형 전극들에 수직인 제1 방향에서 서로 이격되어 있으며, 상기 증착 실은 상기 제1 방향으로 제1 치수 및, 상기 관형 전극들과 나란한 제2 치수를 갖는 내부를 형성하고, 상기 인접 관형 전극들은 상기 제1 치수의 적어도 1/20 이하이고 상기 제2 치수의 적어도 1/20 이하인 상기 인접 관형 전극들 사이의 간격을 형성하는 기판 가공 시스템.
  12. 증착 실;
    상기 증착 실내에 위치한 제1 및 제2 기판 캐리어들;
    상기 제1 및 제2 기판 캐리어들 사이에 위치한 복수의 이격된 기다란 전극들; 및
    상기 전극들 각각에 작동 가능하게 연결되고, 서로 다른 위상(out of phase)으로 인접 전극들을 구동하는 전원을 포함하는 기판 가공 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기판 캐리어들은 롤러들(rollers)을 구비하는 기판 가공 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 기다란 전극들은 대략 원통형인 기판 가공 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 전원은 적어도 27MHz의 주파수를 갖는 전원을 공급하는 기판 가공 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 캐리어들은 상기 제1 및 제2 기판들을 기판 이동 방향으로 가이드하고, 기다란 전극들은 상기 기판 이동 방향에 대략 수직인 각각의 세로방향 축들을 형성하는 기판 가공 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기다란 전극들은 상기 제1 및 제2 기판들에 대략 나란한 평면 상에 위 치하는 기판 가공 시스템.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 캐리어들은 상기 기다란 전극들로부터 제1 간격에서 제1 및 제2 기판들을 위치설정하고, 인접하는 기다란 전극들은 상기 제1 간격 이하의 제2 간격만큼 서로 이격시키는 기판 가공 시스템.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 기다란 전극들은 각 직경들 및 종축들을 규정하고, 인접하는 기다란 전극들은 종축으로부터 종축을 따라 측정된 직경의 2배 만큼 서로 이격되는, 기판 가공 시스템.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 캐리어들은, 상기 기다란 전극들로부터 수소 원자들의 확산 길이 이하로 제1 및 제2 기판들을 위치설정하는 기판 가공 시스템.
  21. 제12항에 있어서, 상기 증착 실은,
    상기 기다란 전극들에 수직인 제1 치수 및 상기 기다란 전극들에 나란한 제2 치수를 갖는 내부를 형성하고, 상기 제1 및 제2 기판 캐리어들은, 상기 제1 및 제2 기판들을 상기 제2 치수의 단지 1/10이고 상기 제1 치수와 제2 치수에 수직인 방향에서 측정된 제1 치수의 단지 1/15의 간격만큼 서로 이격되게 위치설정하는 기판 가공 시스템.
  22. 비교적 높은 강도를 갖는 플라스마 영역 및 비교적 낮은 강도를 갖는 플라스마 영역을 생성하는 단계; 및
    막층 재료를 함유하는 반응물을 상기 비교적 낮은 강도 플라스마 영역에 도입하는 단계를 포함하는 막 형성 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 기판을 비교적 낮은 강도를 갖는 플라스마 영역이 비교적 높은 강도를 갖는 플라스마 영역과 상기 기판 사이에 위치하도록 위치설정하는 단계를 추가로 포함하는 막 형성 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    비교적 높은 강도를 갖는 플라스마 영역의 대향 면들상에 제1 및 제2 기판들을 위치설정하는 단계를 추가로 포함하는 막 형성 방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 반응물을 도입하는 단계는, 막층 재료를 함유하는 사실상 순수 반응물을 상기 비교적 낮은 강도 플라스마 영역에 도입하는 단계를 포함하는 막 형성 방 법.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 반응물을 도입하는 단계는 사실상 순수 실란을 비교적 저 강도 플라스마 영역에 도입하는 단계를 포함하는 막 형성 방법.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 생성 단계는, 비교적 높은 강도를 갖는 플라스마 영역이 로드 전극들 사이에 생성되고, 비교적 낮은 강도를 갖는 제1 및 제2 플라스마 영역들이 비교적 높은 강도를 갖는 플라스마 영역의 대향 면들상에 형성되도록 인접하는 종방향 연장 로드 전극들에 다른 위상 전력(out of phase power)을 공급하는 단계를 포함하는 막 형성 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    반응물을 유도하는 단계는, 종방향 연장 로드 전극들을 통해 비교적 낮은 강도를 갖는 제1 및 제2 플라스마 영역들에 막층 재료를 함유하는 반응물을 도입하는 단계를 포함하는 막 형성 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    종방향 연장 로드 전극들은 전극 면을 형성하고, 반응물을 도입하는 단계는, 상기 종방향 연장 로드 전극들중 하나를 통해 그리고 전극 면에 사실상 수직인 방향으로 비교적 낮은 강도를 갖는 제1 및 제2 플라스마 영역들에 막층 재료를 함유하는 반응물을 도입하는 단계를 포함하는 막 형성 방법.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 종방향 연장 로드 전극들중 하나를 통해 배기 물질을 배출하는 단계를 포함하는 막 형성 방법.
  31. 비교적 높은 강도를 갖는 플라스마 영역 및 비교적 낮은 강도를 갖는 플라스마 영역을 생성하는 수단; 및
    막층 재료를 함유하는 가스를 상기 비교적 낮은 강도 플라스마 영역에 도입하는 수단을 포함하는 기판 가공 시스템.
  32. 제31항에 있어서,
    비교적 낮은 강도를 갖는 플라스마 영역이 상기 기판과 상기 비교적 높은 강도를 갖는 플라스마 영역 사이에 있도록 상기 기판을 위치설정하는 수단을 추가로 구비하는 기판 가공 시스템.
  33. 제31항에 있어서,
    비교적 높은 강도를 갖는 플라스마 영역의 대향면들상에 제1 및 제2 기판들 을 위치설정하는 수단을 추가로 포함하는 기판 가공 시스템.
  34. 증착 실;
    상기 증착 실내에 위치하고, 기판 이동 방향으로 하나의 기판을 가이드하는 적어도 하나의 기판 캐리어; 및
    상기 기판 이동 방향에서 서로 이격되어 있으며, 상기 기판 이동 방향에 횡단하는 방향에서 연장하는 각각의 종방향 축들을 형성하는 복수의 기다란 로드 전극들을 구비하는 기판 가공 시스템.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 기다란 로드 전극들의 종방향 축들은 기판 이동 방향에 사실상 수직인 방향으로 연장되는 기판 가공 시스템.
  36. 제34항에 있어서,
    기다란 로드 전극들 각각에 작동 가능하게 연결되고, 인접하는 기다란 로드 전극들을 서로 다른 위상으로 구동하는 전원을 추가로 포함하는 기판 가공 시스템.
  37. 제34항에 있어서,
    상기 기다란 로드 전극들은 각기 내부 루멘(lumens) 및 상기 내부 루멘을 상기 증착 실로 연결하는 개구들을 형성하는 기판 가공 시스템.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 로드 전극들 중 적어도 하나의 내부 루멘에 작동 가능하게 연결된 반응 원; 및
    상기 로드 전극들 중 적어도 하나의 내부 루멘에 작동 가능하게 연결된 배기 장치를 구비하는 기판 가공 시스템.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 증착 실은 상기 기판 이동 방향의 제1 치수와 상기 기다란 로드 전극 들에 나란한 제2 치수를 갖는 내부를 형성하고, 상기 기다란 로드 전극들은 상기 제1 치수의 적어도 1/20이하이고, 제2 치수의 적어도 1/20이하인 간격만큼 기판 이동 방향에서 서로 이격되는 기판 가공 시스템.
  40. 길이 및 높이를 갖는 내부를 형성하는 증착 실;
    상기 높이의 단지 1/10이고, 상기 길이 및 높이에 수직인 방향에서 측정된 길이의 단지 1/15인 간격만큼 서로 이격지게 제1 및 제2 기판들을 위치설정하도록 상기 증착 실내에 위치한 제1 및 제2 기판 캐리어들; 및
    상기 제1 기판 캐리어와 제2 기판 캐리어 사이에 위치하고, 상기 제1 및 제2 기판 캐리어들 사이에서 플라스마를 생성하는 전극 어셈블리를 구비하는 기판 가공 시스템.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 캐리어들은 증착 실 내부 길이를 따라 제1 및 제2 기판들을 가이드하는 기판 가공 시스템.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 높이는 적어도 약 0.5m인 기판 가공 시스템.
  43. 증착 실내에 플라즈라를 생성하는 단계;
    막층 재료를 함유하는 반응물을 반응물 입력 속도에서 상기 플라스마내에 도입하는 단계;
    상기 기판상에 막층 재료를 증착하는 단계;
    상기 증착 실로부터 배기 가스를 배출하는 단계;
    상기 배기 가스내의 막층 재료의 양을 측정하는 단계; 및
    상기 배기 가스 내의 막층 재료의 측정 양에 응답하여 반응물 입력 속도를 조정하는 단계를 포함하는 기판상에 막을 형성하는 막 형성 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 반응물 입력 속도를 조정하는 단계는,
    반응물의 도입을 지속하면서 배기 가스내의 막층 재료의 측정 양에 응답하여 반응물 입력 속도를 조정하는 단계를 포함하는 막 형성 방법.
  45. 제43항에 있어서,
    증착 실내의 압력을 측정하는 단계; 및
    반응물의 도입을 지속하면서 증착 실내에 측정된 압력에 응답하여 배기 속도를 조정하는 단계를 포함하는 막 형성 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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