KR20070083211A - 플라즈마 발생 방법, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 처리장치 - Google Patents

플라즈마 발생 방법, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 처리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20070083211A
KR20070083211A KR1020070017051A KR20070017051A KR20070083211A KR 20070083211 A KR20070083211 A KR 20070083211A KR 1020070017051 A KR1020070017051 A KR 1020070017051A KR 20070017051 A KR20070017051 A KR 20070017051A KR 20070083211 A KR20070083211 A KR 20070083211A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
high frequency
busbar
plasma
sections
power supply
Prior art date
Application number
KR1020070017051A
Other languages
English (en)
Inventor
히로시게 데구치
히토시 요네다
겐지 가토
아키노리 에베
유이치 세츠하라
Original Assignee
닛신덴키 가부시키 가이샤
가부시키가이샤 이엠디
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛신덴키 가부시키 가이샤, 가부시키가이샤 이엠디 filed Critical 닛신덴키 가부시키 가이샤
Publication of KR20070083211A publication Critical patent/KR20070083211A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/30Plasma torches using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192Microwave generated discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192Microwave generated discharge
    • H01J37/32211Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/3222Antennas
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/36Circuit arrangements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

복수의 고주파 안테나(2)를 사용하여 유도 결합 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 방법 및 장치와, 이 장치를 이용하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다. 안테나(2)는 서로 동일하다. 안테나(2)에 대한 고주파 전력의 인가는 안테나(2)에 공통으로 배치된 고주파 전원(4)으로부터 하나의 정합 회로(5) 및 하나의 버스바(3)를 통하여 수행된다. 버스바(3)는 안테나의 수와 동일한 수의 섹션으로 분할되고, 정합 회로(5)에 접속된 부분이 기준으로서 설정된다. 안테나의 일단부는 전력 공급선(311, 321, 331)을 통하여 대응하는 섹션(31, 32, 33)에 접속된다. 안테나의 타단부는 접지된다. 버스바의 각 섹션의 임피던스 및 전력 공급선의 임피던스는, 동일한 전류가 안테나를 통해 흐르고 동일한 전압이 안테나에 인가되도록 조정된다. 따라서, 안테나(2)에 공급되는 고주파 전력을 균일화하면서 유도 결합 플라즈마가 발생된다.
고주파 안테나, 유도 결합 플라즈마, 플라즈마 발생 장치, 플라즈마 발생 방법, 플라즈마 처리 장치, 고주파 전력

Description

플라즈마 발생 방법, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 처리 장치{PLASMA GENERATING METHOD, PLASMA GENERATING APPARATUS, AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 플라즈마 발생 장치의 예를 사용하는 플라즈마 처리 장치의 예(플라즈마 CVD 장치)를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 고주파 전원, 정합 회로, 버스바, 고주파 안테나 등을 발췌적으로 도시한 도면.
도 3a는 안테나 등을 구성하는 동파이프의 단면도.
도 3b는 버스바의 단면도.
도 4는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 버스바, 고주파 안테나 등을 포함하는 회로를 도시한 등가 회로도.
도 5는 본 발명의 플라즈마 발생 장치의 주요 부분의 다른 예를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 막 형성 챔버
2: 고주파 안테나
3: 버스바
4: 고주파 전원
5: 정합 회로
6: 기판
7: 홀더
9: 배기 장치
11: 천장 벽
20: 절연 부재
30: 차폐 케이스
81, 82: 가스 공급부
본 발명은 가스 플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 발생 방법 및 장치, 이 플라즈마 발생 장치를 사용하는 플라즈마 처리 장치, 또는 플라즈마 하에서 워크피스에 대해 원하는 처리를 적용하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 플라즈마는 플라즈마 하에서 막(film)을 형성하는 플라즈마 CVD 방법 및 장치, 플라즈마 하에서 스퍼터 타겟을 스퍼터하여 막을 형성하는 방법 및 장치, 플라즈마 하에서 에칭을 수행하는 플라즈마 에칭 방법 및 장치, 플라즈마로부터 이온을 추출하여 이온 주입 또는 이온 도핑을 수행하는 방법 및 장치 등에 사용된다. 또한, 플라즈마는 전술한 방법 및 장치를 이용하여 각종 반도체 소자(예를 들면, 액정 소자에 사용되는 박막 트랜지스터 등), 이러한 반도체 소자용 재료 기판 등을 생산하는 각종 장치에 사용된다.
가스 플라즈마를 발생하기 위한 방법 및 장치로서는 용량 결합 플라즈마를 발생시키는 것, 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 것, ECR(Electron cyclotron Resonance) 플라즈마를 발생시키는 것, 및 마이크로파 플라즈마를 발생시키는 것 등의 여러 가지 유형이 공지되어 있다.
상기 장치 및 방법 중에서, 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 방법 및 장치는, 플라즈마 발생 챔버에서 농도가 가능한 한 높은 균일한 플라즈마가 얻어지도록, 고주파 안테나가 플라즈마 발생 챔버에 배치되고 이 고주파 안테나에 의해 고주파 전력이 플라즈마 발생 챔버 내의 가스에 인가되어 유도 결합 플라즈마를 발생하게끔 구성된다.
상기 고주파 안테나는 가끔 플라즈마 발생 챔버 외부에 배치된다. 예를 들면 도입된 고주파 전력의 이용 효율성을 개선할 목적으로 고주파 안테나를 플라즈마 발생 챔버 내에 배치하는 것이 제안되어 왔다.
또한, 예를 들면 플라즈마 하에서 대면적의 기판상에 박막을 형성하고 플라즈마 하에서 복수의 기판 상에 하나의 처리로 박막을 형성할 목적으로 플라즈마 발생 챔버에 복수의 고주파 안테나를 배치하는 것이 제안되어 왔다.
예를 들면, 일본 특허 미심사 공개번호 제2001-3174호(특허 참조 문헌 1)에는 막 형성 챔버로서도 또한 사용되는 플라즈마 발생 챔버에 복수의 고주파 안테나를 배치한 유도 결합형 플라즈마 CVD 장치가 개시되어 있다.
이 방법으로 복수의 고주파 안테나를 이용하여 유도 결합 플라즈마가 발생되는 경우에 있어서, 플라즈마 발생 챔버에서 가능한 한 균일하게 플라즈마를 발생하는 것에 대한 개선이 이루어져 왔다.
예를 들면, 일본 특허 미심사 공개번호 제2001-3174호에는 복수의 기판 상에 박막이 형성되어야 할 때, 막 형성 챔버로서도 사용되는 플라즈마 발생 챔버에서 광범위하게 균일한 플라즈마가 발생되고 기판 상에 균일한 박막이 형성될 수 있도록 복수의 고주파 안테나 각각에 대하여 고주파 전원 및 정합 회로를 배치한 구성이 개시되어 있다.
전력 공급이 하나의 정합 회로를 통하여 하나의 고주파 전원으로부터 복수의 고주파 안테나로 전도되고, 고주파 안테나 전력이 고주파 안테나에 고르게 공급되어 균일한 플라즈마가 광범위하게 발생될 수 있도록 커패시터 또는 리액터 회로와 같은 수동 소자가 부가되는 다른 구성이 제안되어 왔다.
그러나, 일본 특허 미심사 공개번호 제2001-3174호에 개시된 것처럼 고주파 전원이 복수의 고주파 안테나 각각에 대하여 배치되는 경우에 있어서, 고주파 전원이 고가이기 때문에 플라즈마 발생 장치의 생산 비용이 매우 높아진다.
이와 대조적으로, 다른 제안으로서, 하나의 고주파 전원이 복수의 고주파 안테나에 공통으로 설치되고 커패시터 또는 리액터 회로와 같은 수동 소자를 부가한 때에는 그에 대응하여 생산 비용이 저감된다.
그러나, 플라즈마가 발광하고 있는 상태에서, 고주파 안테나의 부하는 플라즈마 발생 조건, 즉 플라즈마의 상태에 따라 변화하고(예를 들면, 플라즈마의 전도 도가 변화되고, 그에 따라 고주파 안테나의 부하가 변화된다), 안테나의 임피던스가 그에 대응하여 변화된다. 따라서, 수동 소자의 부가에 의해 그러한 변화를 해결할 수 없고, 고주파 안테나에 대한 전력 분배가 충분히 제어될 수 없다.
본 발명의 실시예들은 플라즈마 발생 챔버에서 플라즈마를 경제적으로 및 균일하게 발생할 수 있는 플라즈마 발생 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예들은 균일한 플라즈마가 광범위하게 경제적으로 발생될 수 있고, 플라즈마 하에서 원하는 처리가 경제적으로 및 균일하게 워크피스에 적용될 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
발명자들은 이 목적을 달성하기 위해 연구를 행하였고, 하기의 점에 주목하였다.
복수의 고주파 안테나가 플라즈마 발생 챔버에 배치되고 고주파 전력이 고주파 안테나에 의해 플라즈마 발생 챔버 내의 가스에 인가되어 유도 결합 플라즈마를 발생하는 경우를 생각하겠다. 플라즈마를 경제적으로 발생하기 위하여, 고주파 전원으로서 복수의 고주파 안테나에 공통인 전원을 사용하는 것이 바람직하다. 고주파 전력은 고주파 전원으로부터 이 전원에 접속된 정합 회로 및 이 정합 회로에 접속된 버스바(busbar)를 통하여 고주파 안테나에 공급된다.
이 경우, 고주파 안테나는, 플라즈마가 발광하고 있을 때(플라즈마가 발생될 때) 동일한 전류가 안테나를 통하여 흐르고 동일한 전압이 안테나에 인가되도록, 서로 동일하게 제작된다. 플라즈마 발생 조건, 즉 다시 말하면 플라즈마 상태의 변 화에 관계없이, 안테나에 공급된 고주파 전력은 균일화되고, 균일한 플라즈마가 플라즈마 발생 챔버에서 그에 대응하여 발생될 수 있다.
동일한 전류가 안테나를 통해 흐르고 동일한 전압이 안테나에 인가되도록 하기 위해, 버스바는 버스바의 세로 방향을 따라서 고주파 안테나의 수와 동일한 수의 섹션으로 분할되어 정합 회로에 접속된 부분이 기준으로서 설정되고, 고주파 안테나의 일단부(전원측 단부)는 전력 공급선을 통해 각 섹션에 접속되어 고주파 안테나를 섹션에 각각 대응시키며, 고주파 안테나의 타단부는 동일한 조건 하의 접지 상태로 설정되고, 버스바의 각 섹션의 임피던스 및 고주파 안테나를 각 섹션에 접속시키는 전력 공급선의 임피던스가 조정된다.
버스바 섹션들의 임피던스 조정은 예를 들면 버스바로서 띠 모양의 버스바를 사용하여 각 섹션의 길이, 두께 및 폭을 조정함으로써 쉽게 수행될 수 있다. 이 경우, 두께는 일정할 수 있다.
전력 공급선의 임피던스는 예를 들면 전력 공급선의 단면 형상 및 단면적을 유지하면서 전력 공급선의 길이를 변화시킴으로써 쉽게 조정될 수 있다.
결국, 고주파 전력은 플라즈마 발생시 안테나 임피던스의 변화에 관계없이 경제적이고 균일하게 고주파 안테나에 공급되고, 그에 대응하여 균일한 플라즈마가 플라즈마 발생 챔버에 발생될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 이러한 발견에 기초하여, 복수의 고주파 안테나가 플라즈마 발생 챔버에 배치되고 고주파 전력이 고주파 안테나에 의해 플라즈마 발생 챔버 내의 가스에 인가되어 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 방법이 제공되는데, 여기에서, 고주파 안테나로서 동일한 고주파 안테나가 사용되고; 고주파 안테나에 대한 고주파 전력의 인가는 고주파 안테나에 공통으로 배치된 고주파 전원으로부터, 이 고주파 전원에 접속된 정합 회로 및 이 정합 회로에 접속된 버스바를 통하여 수행되며; 버스바는 버스바의 세로 방향을 따라서 고주파 안테나의 수와 동일한 수의 섹션으로 분할되어 정합 회로에 접속된 부분이 기준으로서 설정되고; 고주파 안테나의 일단부는 전력 공급선을 통해 각 섹션에 접속되어 고주파 안테나를 섹션에 각각 대응시키며; 고주파 안테나의 타단부는 동일한 접지 조건 하의 접지 상태로 설정되고; 버스바와 전력 공급선은 접지 전위에 있는 차폐 케이스(shield case)에 의해 봉입되고; 버스바의 각 섹션의 임피던스 및 고주파 안테나를 각 섹션에 접속시키는 전력 공급선의 임피던스는, 플라즈마가 발생될 때 동일한 전류가 고주파 안테나를 통하여 흐르고 동일한 전압이 고주파 안테나에 인가되어, 고주파 안테나에 공급되는 고주파 전력을 균일화하면서 유도 결합 플라즈마가 발생되어지도록 조정된다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 복수의 고주파 안테나가 플라즈마 발생 챔버에 배치되고 고주파 전력이 고주파 안테나에 의해 플라즈마 발생 챔버 내의 가스에 인가되어 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치가 제공되는데, 여기에서, 고주파 안테나는 서로 동일한 것이고; 고주파 안테나에 대한 고주파 전력의 인가는 고주파 안테나에 공통으로 배치된 고주파 전원으로부터, 이 고주파 전원에 접속된 정합 회로 및 이 정합 회로에 접속된 버스바를 통하여 수행되며; 버스바는 버스바의 세로 방향을 따라서 고주파 안테나의 수와 동일한 수의 섹 션으로 분할되어 정합 회로에 접속된 부분이 기준으로서 설정되고; 고주파 안테나의 일단부는 전력 공급선을 통해 각 섹션에 접속되어 고주파 안테나를 섹션에 각각 대응시키며; 고주파 안테나의 타단부는 동일한 접지 조건 하의 접지 상태로 설정되고; 버스바와 전력 공급선은 접지 전위에 있는 차폐 케이스에 의해 봉입되고; 버스바의 각 섹션의 임피던스 및 고주파 안테나를 각 섹션에 접속시키는 전력 공급선의 임피던스는, 플라즈마가 발생될 때 동일한 전류가 고주파 안테나를 통하여 흐르고 동일한 전압이 고주파 안테나에 인가되어, 고주파 안테나에 공급되는 고주파 전력을 균일화하면서 유도 결합 플라즈마가 발생되어지도록 조정된다.
본 발명에 따른 플라즈마 발생 방법 및 플라즈마 발생 장치의 "고주파 안테나의 타단부는 동일한 접지 조건 하의 접지 상태로 설정되고"에서 "동일한 접지 조건 하의 접지 상태"의 의미는, 접지되어 있는 플라즈마 발생 챔버에 고주파 안테나가 직접 접속되어 안테나가 접지된 상태; 단면적, 길이, 재료 등이 서로 동일한 접지선을 이용하여 고주파 안테나가 동일한 방식으로 플라즈마 발생 챔버에 접속되어 안테나가 접지된 상태; 단면적, 길이, 재료 등이 서로 동일한 접지선을 이용하여 고주파 안테나가 동일한 방식으로 직접 접지되어 안테나가 접지된 상태 등을 말한다. 요약해서, 이 용어는 고주파 안테나가 동일한 접지 조건 하의 접지 상태로 설정되는 상태를 의미한다.
본 발명에 따른 플라즈마 발생 방법 및 플라즈마 발생 장치의 "버스바의 각 섹션의 임피던스 조정" 및 "고주파 안테나를 각 섹션에 접속시키는 전력 공급선의 임피던스가 조정된다"에서 상기 둘 다의 임피던스 조정은, 엄격히 말하면, 내부 임 피던스, 공간 임피던스 및 어드미턴스가 고려되어야 한다. 이러한 고려가 행해질 수 있다. 그러나, 내부 임피던스와 어드미턴스는 공간 임피던스보다 더 작다. 따라서, "버스바의 각 섹션의 임피던스 조정" 및 "전력 공급선의 임피던스가 조정된다"의 둘 다가 공간 임피던스를 조정함으로써 수행된다 해도 실시상의 문제는 발생하지 않는다.
본 발명에 따른 플라즈마 발생 방법 및 플라즈마 발생 장치의 둘 다에서 다음의 사항이 달성될 수 있다.
복수의 안테나가 플라즈마 발생 챔버에 배치될 수 있다. 종래 기술에서는, 복수의 고주파 안테나에 공통인 고주파 전원을 이용할 때, 고주파 전력을 플라즈마 발생시 안테나 임피던스의 변화에 관계없이 고주파 안테나에 경제적이고 균일하게 공급하기가 어려웠다. 특히, 본 발명을 적용하는 경우의 장점은 3개 이상의 고주파 안테나를 사용하는 경우에 크게 달성될 수 있다.
버스바의 각 섹션에 접속되는 고주파 안테나의 일단부 배치의 전형적인 예로서, 고주파 안테나가 접속될 버스바 섹션들의 단부에 고주파 안테나의 일단부가 접속되며, 이 단부가 정합 회로가 접속되는 부분으로부터 멀리 떨어져 있는 경우가 채용될 수 있다.
버스바의 각 섹션의 임피던스가 비교적 용이한 방식으로 조정될 수 있는 일례로 하기의 구성이 있다.
버스바로서 띠 모양의 버스바를 사용하고, 버스바 섹션들의 임피던스 조정은 버스바 섹션들의 버스바 세로 방향의 길이, 두께 및 폭을 조정함으로써 수행된다. 이 명세서에서의 용어 "조정"은 "두께를 일정하게 한 경우"의 조정도 포함한다.
띠 모양의 버스바에서, 종종 커팅 공정 등에 의해 폭이 길이보다 더 용이하게 변화될 수 있다. 따라서, 각 섹션의 임피던스를 보다 용이하게 조정하기 위하여 모든 섹션의 두께는 일정할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 제3 목적을 달성하기 위하여, 플라즈마 하에서 워크피스에 대해 원하는 공정을 적용하는 플라즈마 처리 장치가 제공되는데, 여기에 플라즈마 소스로서 본 발명에 따른 전술한 플라즈마 발생 장치 중의 하나가 사용된다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치는 균일한 플라즈마가 광범위에 걸쳐서 경제적으로 발생될 수 있고 원하는 공정이 플라즈마 하에서 워크피스에 대해 경제적이고 균일하게 적용될 수 있는 장점을 갖는다.
이러한 플라즈마 처리 장치의 예로는 플라즈마 CVD 장치; 플라즈마 하에서 스퍼터 타겟을 스퍼터하여 막을 형성하는 장치; 플라즈마를 이용한 에칭 장치; 플라즈마로부터 이온을 추출하여 이온 주입 또는 이온 도핑을 수행하는 장치; 및 전술한 장치를 이용하여 각종 반도체 소자(예를 들면, 액정 소자에서 사용하는 박막 트랜지스터 등), 이러한 반도체 소자용의 재료 기판을 생성하는 장치 등과 같이, 플라즈마를 이용하는 각종 장치가 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예는 하기의 장점들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 고주파 안테나가 플라즈마 발생 챔버에 배치되고 고주파 전력이 고주파 안테나에 의해 플라즈마 발생 챔버 내의 가스에 인가되어 유도 결합 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 방법으로서, 고주파 전력이 플라즈마 발생시 안테나 임피던스의 변화에 관계없이 경제적이고 균일하게 고주파 안테나에 공급되고, 이것에 대응하여 균일한 플라즈마가 플라즈마 발생 챔버에 발생되는 플라즈마 발생 방법을 제공할 수 있다.
또한, 복수의 고주파 안테나가 플라즈마 발생 챔버에 배치되고 고주파 전력이 고주파 안테나에 의해 플라즈마 발생 챔버 내의 가스에 인가되어 유도 결합 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 장치로서, 고주파 전력이 플라즈마 발생시 안테나 임피던스의 변화에 관계없이 경제적이고 균일하게 고주파 안테나에 공급되고, 이것에 대응하여 균일한 플라즈마가 플라즈마 발생 챔버에 발생되는 플라즈마 발생 장치를 제공할 수 있다.
또한, 균일한 플라즈마가 광범위에 걸쳐서 경제적으로 발생될 수 있고, 플라즈마 하에서 원하는 공정이 워크피스에 대해 경제적이고 균일하게 적용될 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
다른 특징 및 장점들은 이하의 상세한 설명, 첨부 도면 및 청구 범위로부터 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 하나 이상의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 플라즈마 발생 방법의 일례가 실행될 수 있는 플라즈마 발생 장치의 일례를 이용하는 플라즈마 처리 장치의 예(플라즈마 CVD 장치)를 도시한 도면이다. 도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 고주파 전원, 정합 회로, 버스바, 고주파 안테나 등을 발췌적으로 도시한 도면이다.
도 1의 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 발생 챔버로도 또한 사용되는 막 형성 챔버(1)를 포함한다. 3개의 동일한 고주파 안테나(2)가 막 형성 챔버(1)의 천장 벽(11)에 걸려 있다. 각각의 고주파 안테나(2)는 절연 부재(20)로 싸여있고, 절연 부재(20)와 함께 천장 벽(11)에 배치된다.
이 예에서는, 3개의 고주파 안테나(2)는 동일한 형상 및 치수의 거꾸로 된 관문(portal) 형상 또는 U자 형상을 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 안테나(2)는 높이가 a이고 폭이 b이며, 도 3a에 도시된 바와 같이 외주 반경이 R이고 내주 반경이 r인 원형 단면 형상을 가진 동파이프로 형성된다.
하나의 버스바(3)는 막 형성 챔버(1)의 천장 벽(11) 위에 배치된다. 3개의 안테나(2)에 공통으로 사용되는 고주파 전원(4)(이 예에서는 13.56 MHz의 주파수)은 정합 회로(5)를 통하여 버스바에 접속된다.
버스바(3)는 직사각형 단면 형상을 가진 알루미늄제 차폐 케이스(30)에 의해 봉입된다. 차폐 케이스(30)는 버스바(3)를 봉입하고, 플라즈마 발생 챔버(1)의 천장 벽(11)에 접속되어 접지 전위로 설정된다.
도 2 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 버스바(3)는 단면 형상이 직사각형인 띠 모양의 구리 막대이고, 그 두께(t)와 수직 방향의 폭(w)은 일정하다. 버스바 전체는 3개의 섹션(31, 32, 33)으로 분할된다. 그러나, 3개의 섹션(31, 32, 33)은 서로로부터 분리되지 않고 서로 일체적으로 연장된다. 버스바의 세로 방향으로 각 섹션의 길이, 즉 섹션(31)의 길이 L1, 섹션(32)의 길이 L2 및 섹션(33)의 길이 L3는 섹 션(31, 32)의 길이가 동일하고(L1 = L2) 섹션(33)의 길이(L3)는 더 짧게 되도록(L3 < L1, L2) 설정된다.
정합 회로(5)는 섹션(31)과 섹션(32) 간의 인터페이스부에 접속된다.
안테나(2)는 그들 일단부(전원측 단부)가 정합 회로(5)로부터 멀리 떨어져 있는 섹션(31, 32, 33)의 단부에 각각 접속된다. 보다 구체적으로, 섹션(31)에 대한 안테나(2)는 전력 공급선(311)에 의해 접속되고, 섹션(32)에 대한 안테나(2)는 전력 공급선(321)에 의해 접속되고, 섹션(33)에 대한 안테나(2)는 전력 공급선(331)에 의해 접속된다.
안테나(2)의 다른 단부는 동일한 접지선(단면 형상, 길이, 재료 등에 있어서 서로 동일한 접지선)(300)에 의해 접지 상태의 챔버(1)에 접속된다. 즉, 안테나(2)는 동일한 접지 조건 하의 접지 상태로 설정된다.
전력 공급선(311 내지 331)과 접지선(300)은 길이를 제외하고 안테나(2)와 동일한 동파이프에 의해 형성되고, 각각 안테나(2)에 일체적으로 연속된다.
또한, 전력 공급선(311, 321, 331)과 접지선(300)은 차폐 케이스(30)에 의해 봉입된다.
기판(6)이 실장될 기판 홀더(7)는 챔버(1) 내에 위치된다. 홀더(7)는 홀더 위에 실장된 기판(6)을 가열할 수 있는 히터(7)를 갖는다. 홀더(7)와 챔버(1)는 접지된다.
가스 공급부(81, 82)는 각각 챔버(1)에 소정의 가스를 공급한다. 이 예에서는, 가스 공급부(81)는 모노실란(monosilane) 가스를 챔버(1)에 공급하고, 가스 공 급부(82)는 수소 가스를 공급하여 실리콘 박막이 기판(6) 상에 형성될 수 있게 한다.
또한 챔버(1)의 내부를 소정의 감압 상태로 설정하기 위해 챔버(1)의 내부를 배기하는 배기 장치(9)가 챔버(1)에 접속된다.
플라즈마 발생 챔버로도 사용되는 챔버(1), 안테나(2), 버스바(3), 고주파 전원(4), 정합 회로(5), 안테나(2)에 대한 전력 공급선(311 내지 331) 및 접지선(300), 가스 공급부(81, 82) 및 배기 장치(9) 등과 같은 전술한 구성 요소들은 플라즈마 발생 장치를 구성한다.
플라즈마 발생 장치는 후에 상세하게 설명된다.
전술한 플라즈마 발생 장치에서는, 챔버(1)의 문(도시되지 않음)이 개방되고 기판(6)이 홀더(7) 위에 위치된 다음, 문이 기밀하게 폐쇄되고, 이 상태에서 챔버(1)의 내부는 소정의 막 형성 압력보다 더 낮은 압력으로 되도록 배기 장치(9)에 의해 배기된다. 한편, 기판(6)은 필요에 따라 소정의 막 형성 온도까지 히터(71)에 의해 가열되고, 고주파 전력이 안테나(2)에 공급되며 소정량의 실란 및 수소 가스가 가스 공급부(81, 82)로부터 챔버(1)로 공급되고, 챔버(1)의 내부 압력이 배기 장치(9)에 의해 소정의 막 형성 압력으로 유지되어, 이것에 의해 유도 결합 플라즈마가 챔버(1) 내에 발생된다. 그 결과, 플라즈마 하에서 기판(6) 상에 실리콘 박막이 형성될 수 있다.
플라즈마 발생 장치의 각 부분에 대하여 다시 설명하겠다.
이 예의 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 발생시 고주파 전력이 각 안테나(2) 에 균등하게 분배되어 공급되고, 이에 의해 플라즈마가 챔버(1)에 가능한 한 균일하게 발생되며, 기판(6) 상에서 실리콘 박막이 균일하게 형성되도록 개선된다.
구체적으로, 버스바의 각 섹션의 임피던스 및 전력 공급선의 임피던스는, 동일한 전류(레벨 및 위상이 동일한 전류)가 안테나(2)를 통해 흐르고, 동일한 전압이 안테나에 인가되어, 플라즈마 발생시, 고주파 전력이 균등하게 분배되어 각 안테나(2)에 공급되도록 조정된다. 이 예에서는, 버스바의 각 섹션의 임피던스 조정 및 전력 공급선의 임피던스 조정이 내부 임피던스 및 어드미턴스보다 더 큰 공간 임피던스를 조정함으로써 수행된다.
도 4는 버스바(3), 전력 공급선(311 내지 331) 및 안테나(2)를 포함하는 회로를 등가 회로 방식으로 도시한 도면이다.
도 4에서, Zb1은 버스바 섹션(31)의 공간 임피던스를 나타내고, Zb2는 버스바 섹션(32)의 공간 임피던스를 나타내고, Zb3은 버스바 섹션(33)의 공간 임피던스를 나타낸다. Z1은 가장 짧은 전력 공급선(331)의 길이를 전력 공급선(311)의 길이로부터 뺌으로써 얻어진 전력 공급선(311)의 길이 부분, 즉 전력 공급선(331)의 길이에 비교하여 더 긴 부분의 공간 임피던스를 나타낸다. Z2는 가장 짧은 전력 공급선(331)의 길이를 전력 공급선(321)의 길이로부터 뺌으로써 얻어진 전력 공급선(321)의 길이 부분, 즉 전력 공급선(331)의 길이에 비교하여 더 긴 부분의 공간 임피던스를 나타낸다.
Za는 플라즈마 발생시 고주파 안테나(2)의 임피던스를 나타내며, 이들은 서로 동일하다.
도 4의 회로에서, 플라즈마의 발광 동안 버스바 섹션(31)에 접속된 안테나(2)를 통하여 흐르는 전류는 I1으로 표시되고, 버스바 섹션(32)에 접속된 안테나(2)를 통하여 흐르는 전류는 I2로 표시되며, 버스바 섹션(33)에 접속된 안테나(2)를 통하여 흐르는 전류는 I3로 표시된다. 각 안테나(2)를 통해 동일한 전류(레벨 및 위상이 동일한 전류)가 흐르는 것으로 가정한다. 이 시점에서 안테나(2)에 인가되는 전압을 V로 표시하면, 하기 수학식이 유지되어야 한다.
Figure 112007015003189-PAT00001
상기 수학식은 선형이고, 따라서 I1 = I2 = I3 = 1을 설정하도록 표준화될 수 있다.
그러므로, (Zb1 + Z1) = (Zb2 + Z2) + (Zb2) = (Zb2) + (Zb2 + Zb3)의 관계가 유지되어야 한다.
다시 말해서, 임피던스 Zb1 내지 Zb3, Z1, Z2가 상기 수학식을 만족하도록 결정될 때, 고주파 전력은 각 안테나(2)에 균등하게 분배되어 공급될 수 있다. 안테나의 임피던스는 수학식에 존재하지 않는다. 따라서, 각 안테나의 임피던스가 동일한 방식으로 함께 변화되는 한, 플라즈마 발생시 플라즈마 상태의 변화에 관계없 이 고주파 전력이 각 안테나(2)에 균등하게 분배되어 공급될 수 있다.
한정되는 것은 아니나, 이 예에서는 버스바(3)의 두께(t) = 2 mm, 수직 폭(w) = 9 cm, 버스바 섹션(31)의 길이(L1) = 버스바 섹션(32)의 길이(L2) = 23 cm, 및 버스바 섹션(33)의 길이(L3) = 15 cm로 되도록 설정이 행하여진다.
버스바(3)를 둘러싸는 차폐 케이스(30)는 직사각형의 단면 형상을 가지며, 버스바(3)의 두께(t)와 동일 방향의 내부 치수가 15 cm이고, 폭(w)과 동일 방향의 내부 치수가 18 cm인 상자 부재이다.
버스바(3)의 단위 길이당 공간 임피던스는 약 j22 Ω/m이다.
그러므로, 임피던스들은 하기의 값을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
버스바 섹션(31)의 임피던스(Zb1) = j5 Ω;
버스바 섹션(32)의 임피던스(Zb2) = j5 Ω;
버스바 섹션(33)의 임피던스(Zb3) = j3 Ω.
전술한 바와 같이, 안테나(2), 안테나에 대해 일체적으로 연속되는 전력 공급선(311 내지 331), 및 접지선(300)은 각각 동파이프로 형성된다. 한정되는 것은 아니나, 이 예에서는 파이프가 외주 반경(R)이 2.5 mm이고 내주 반경(r)이 1.5 mm로 되도록 설정된다. 한정되는 것은 아니나, 이 예에서는 플라즈마 발생 챔버(1) 내의 고주파 안테나(2)의 치수가 높이(a) = 10 cm, 폭(b) = 15 cm, 및 전체 길이 = 35 cm로 되도록 설정된다.
이 예에서는, 플라즈마 발생 챔버(1)로부터 전력 공급선(동파이프)(311 내지 331)이 버스바(3)에 접속되는 접속 위치까지의 높이(h)가 10 cm로 설정된다.
동파이프의 단위 길이당 공간 임피던스는 약 j75 Ω/m이다.
전술한 바와 같이, 각 안테나(2)를 통하여 흐르는 전류를 균일화하고 안테나에 전력을 균일하게 공급하기 위해, (Zb1 + Z1) = (Zb2 + Z2) + (Zb2) = (Zb2) + (Zb2 + Zb3)의 관계가 유지되어야 한다.
즉, j5 + Z1 = j10 + Z2 = j13이 설정되어야 한다.
따라서, Z1 = j8 Ω 및 Z2 = j3 Ω이 달성된다.
전술한 바와 같이, Z1 = j8 Ω은 안테나와 동일한 동파이프로 형성된 전력 공급선(311)에서 가장 짧은 전력 공급선(331)에 비교하여 더 긴 부분의 임피던스이다. 동파이프의 단위 길이당 임피던스가 j75 Ω/m이기 때문에, 더 긴 부분은 11 cm의 길이를 갖도록 설정될 수 있거나, 다르게 말하면 전력 공급선(311)의 길이는 전력 공급선(331)의 길이보다 11 cm만큼 더 길게 만들어질 수 있다.
전술한 바와 같이, Z2 = j3 Ω은 전력 공급선(321)에서 가장 짧은 전력 공급선(331)에 비하여 더 긴 부분의 임피던스이다. 따라서, 마찬가지의 계산을 행하면, 더 긴 부분이 4 cm의 길이를 갖도록 설정될 수 있거나, 다르게 말하면 전력 공급선(321)의 길이는 전력 공급선(331)의 길이보다 4 cm만큼 더 길게 만들어질 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시되고 버스바 섹션(31)을 안테나(2)에 접속시키는 전력 공급선(311)은 섹션(33)을 안테나(2)에 접속시키는 전력 공급선(331)보다 11 cm만큼 더 길다. 버스바 섹션(32)을 안테나(2)에 접속시키는 전력 공급선(321)은 전력 공급선(331)보다 4 cm만큼 더 길다.
그 결과, 도 1에 도시된 장치에서, 플라즈마 발생시 고주파 전력이 각 안테나(2)에 고르게 공급되고, 이것에 대응하여 플라즈마가 균일한 방식으로 발생될 수 있다.
전술한 예에서, 버스바(3)는 일정한 두께(t) 및 수직 폭(w)을 가지며, 전력 공급선(311, 321)의 길이는 전력 공급선(331)의 길이에 비교하여 조정된다. 다른 방법으로, 버스바(3)의 각 섹션의 임피던스를 추가로 조정할 수 있다.
예를 들어서, 전체 버스바가 전술한 것과 동일한 방식으로 구리 막대로 형성되고, 버스바 섹션(32, 33)에서 두께(t) = 2 mm이고 수직 폭(w) = 9 cm이며, 섹션(31)에서 두께(t) = 2 mm이고 수직 폭(w') = 3 cm인 경우에 대하여 설명한다.
이 경우에, 섹션(32, 33) 각각의 단위 길이당 공간 임피던스는 전술한 버스바와 동일한 방식으로 j22 Ω/m이고, 폭(w') = 3 cm인 버스바 섹션(31)의 단위 길이당 공간 임피던스는 j40 Ω/m이다.
그러므로, 임피던스는 하기의 값을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
길이(L1) = 23 cm인 버스바 섹션(31)의 임피던스(Zb1)는 Zb1 = j9Ω이고;
길이(L2) = 23 cm인 버스바 섹션(32)의 임피던스(Zb2)는 Zb2 = j5Ω이며;
길이(L3) = 15 cm인 버스바 섹션(33)의 임피던스(Zb3)는 Zb3 = j3Ω이다.
전술한 것과 동일한 방식으로, 단위 길이당 임피던스가 j75 Ω/m인 동파이프가 전력 공급선으로서 사용된다.
전술한 바와 같이, 각 안테나(2)를 통하여 흐르는 전류를 균일화하고 안테나에 전력을 균일하게 공급하기 위해, (Zb1 + Z1) = (Zb2 + Z2) + (Zb2) = (Zb2) + (Zb2 + Zb3)의 관계가 유지되어야 한다.
이 경우에, 즉, j9 + Z1 = j10 + Z2 = j13이 설정되어야 한다.
따라서, Z1 = j4 Ω 및 Z2 = j3 Ω이 달성된다.
Z1 = j4 Ω은 전력 공급선(311)에서 가장 짧은 전력 공급선(331)에 비교하여 더 긴 부분의 임피던스이다. 동파이프의 단위 길이당 임피던스가 j75 Ω/m이기 때문에, 더 긴 부분은 5 cm의 길이를 갖도록 설정될 수 있거나, 다르게 말하면 전력 공급선(311)의 길이는 전력 공급선(331)의 길이보다 5 cm만큼 더 길게 만들어질 수 있다.
Z2 = j3 Ω은 전력 공급선(321)에서 가장 짧은 전력 공급선(331)에 비교하여 더 긴 부분의 임피던스이다. 따라서, 마찬가지의 계산을 행하면, 더 긴 부분이 4 cm의 길이를 갖도록 설정될 수 있거나, 다르게 말하면 전력 공급선(321)의 길이는 전력 공급선(331)의 길이보다 4 cm만큼 더 길게 만들어질 수 있다.
도 5는 버스바 섹션(31)의 폭(w')이 3 cm이고, 버스바 섹션(32, 33)의 폭(w)이 9 cm이며, 섹션(31)을 안테나(2)에 접속시키는 전력 공급선(311)이 섹션(33)을 안테나(2)에 접속시키는 전력 공급선(331)보다 5 cm만큼 더 길고, 섹션(32)을 안테나(2)에 접속시키는 전력 공급선(321)이 전력 공급선(331)보다 4 cm만큼 더 긴 경우의 예를 도시한 것이다. 또한 이 구성에서도 플라즈마 발생시 고주파 전력이 각 안테나(2)에 고르게 공급되고, 이것에 대응하여 플라즈마가 균일한 방식으로 발생될 수 있다.
버스바의 단위 길이(1 m)당 공간 임피던스는 1998년 1월 20일 코로나 사(KORONASHA)의 "분푸 조스 카이로 론"(Bunpu Josu Kairo Ron)(SEKINE Yasuji의 지도 하에 AMATANI Akihiro가 씀) 70페이지에 개시된 수학식 3.38의 (jωμ0/2Π) × ln (r3/r2)의 수학식에 의해 얻어질 수 있다.
이 수학식에서, μ0는 진공의 자기 투과율(4Π×10-7)이고, ω는 인가되는 고주파 전력의 각(angular) 주파수이다. 따라서, ω/2Π는 고주파 전력의 주파수(이 예에서는 13.56 MHz)이다.
임의의 단면을 가진 도체가 중공(hollow) 원형 도체에 의해 근사화될 때, r2는 중공 원형 도체의 외주 반경(등가 반경)이다(r2 [m]). 상기 문헌, 즉 "분푸 조스 카이로 론"의 67페이지의 수학식 3.33에 개시된 하기 수학식에 의해 r2가 얻어질 수 있다.
r2 = 도체의 외주 길이(L)/2Π [m]
반면에, r3는 전술한 도체를 둘러싸는 접지 전위 도체까지 연장하는 공간의 등가 반경이고, "분푸 조스 카이로 론"의 67페이지의 수학식 3.33으로부터 하기 수학식과 같이 얻어질 수 있다.
r3 = 접지 전위 도체의 내주 길이/2Π [m]
예를 들면, 도 2 및 도 3b에 도시된 버스바(3)(두께(t) = 2 mm = 0.2 × 10-2 m, 폭(w) = 9 cm = 9 × 10-2 m)의 단위 길이(1 m)당 공간 임피던스(Z)는 하기 방식으로 계산될 수 있다.
버스바의 외주 길이(L) = (0.2×10-2 m + 9×10-2 m)×2 = 18.4×10-2 m
버스바가 원형 단면을 가진 막대에 의해 근사화될 때,
원형 막대의 외주 반경(r2) = L/2Π = 18.4×10-2 m/2 × Π ≒ 2.93×10-2 m이다.
이와 대조적으로, 버스바(3)를 둘러싸는 차폐 케이스(30)의 내주 길이(L')는 L' = (15+18)×2×10-2 m = 66×10-2 m이다.
차폐 케이스(30)의 등가 반경(r3) = 66×10-2 m/2Π = 10.5×10-2 m이다.
그러므로, 버스바(3)의 임피던스(Z)는,
Z = (jωμ0/2Π) × ln (r3/r2)
= jfμ0 × ln (r3/r2)
= j × 13.56 × μ0 × ln (10.5/2.93)
≒ j22 Ω/m
이다.
전력 공급선을 구성하는 동파이프(외주 반경 R = 0.25 × 10-2 m)의 단위 길이(1 m)당 공간 임피던스(Z)는 하기 방식으로 계산될 수 있다.
이 경우에, 상기 임피던스 계산식에서의 r2는 R = 0.25×10-2 m이고, r3는 2 ×h = 2×10×10-2 m이다.
이 예에서는, 전력 공급선의 길이 및 차폐 케이스의 등가 반경은 구조적으로 근사한 치수이다(약 10 cm).
이 예에서 사용된 임피던스 계산식은 선의 길이가 등가 반경보다 충분히 더 길고, 선의 단부에 기인하는 누설 자계의 효과가 고려되지 않은 경우의 수학식인 근사식이다. 그러나, 전력 공급선의 임피던스의 계산에서는, 또한 단부의 효과가 고려되고, 따라서 임피던스는 등가 반경에 2배의 계수(전술한 2×h)를 주어서 계산된다.
그러므로, 동파이프의 임피던스(Z)는,
Z = (jωμ0/2Π) × ln (2h/R)
= j × 13.56 × μ0 × ln (20/0.25)
≒ j75 Ω/m
이다.
본 발명은 원하는 공정이 플라즈마 하에서 워크피스에 대해 적용되는 각종 분야에서 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 고주파 안테나가 플라즈마 발생 챔버에 배치되고 고주파 전력이 고주파 안테나에 의해 플라즈마 발생 챔버 내의 가스에 인가되어 유도 결합 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 방법으로서, 고주파 전력이 플라즈마 발생시 안테나 임피던스의 변화에 상관없이 경제적이고 균일하게 고주파 안테나에 공급되고, 이것에 대응하여 균일한 플라즈마가 플라즈마 발생 챔버에서 발생되는 플라즈마 발생 방법을 제공할 수 있다.
또한, 복수의 고주파 안테나가 플라즈마 발생 챔버에 배치되고 고주파 전력이 고주파 안테나에 의해 플라즈마 발생 챔버 내의 가스에 인가되어 유도 결합 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 장치로서, 고주파 전력이 플라즈마 발생시 안테나 임피던스의 변화에 상관없이 경제적이고 균일하게 고주파 안테나에 공급되고, 이것에 대응하여 균일한 플라즈마가 플라즈마 발생 챔버에서 발생되는 플라즈마 발생 장치를 제공할 수 있다.
또한, 균일한 플라즈마가 광범위에 걸쳐서 경제적으로 발생될 수 있고, 원하는 공정이 플라즈마 하에서 경제적이고 균일하게 워크피스에 대해 적용될 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 플라즈마 발생 챔버에 배치된 고주파 안테나들에 의해 고주파 전력을 플라즈마 발생 챔버 내의 가스에 인가함으로써 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 방법에 있어서,
    동일한 고주파 안테나들은 상기 고주파 안테나로서 사용되고;
    상기 고주파 안테나들에 대한 고주파 전력의 인가는 상기 고주파 안테나들에 공통으로 배치된 고주파 전원으로부터, 상기 고주파 전원에 접속된 정합 회로 및 상기 정합 회로에 접속된 버스바(busbar)를 통하여 수행되며;
    상기 버스바는 상기 버스바의 세로 방향을 따라서 상기 고주파 안테나들의 수와 동일한 수의 섹션들로 분할되어 상기 정합 회로에 접속된 부분이 기준으로서 설정되고;
    상기 고주파 안테나들의 각 일단부는 전력 공급선을 통해 상기 각 섹션에 접속되어 상기 고주파 안테나들을 상기 섹션들에 각각 대응시키며;
    상기 고주파 안테나들의 각 타단부는 동일한 접지 조건 하의 접지 상태로 설정되고;
    상기 버스바와 상기 전력 공급선은 접지 전위에 있는 차폐 케이스에 의해 봉입되고;
    상기 버스바의 각 섹션의 임피던스 및 상기 고주파 안테나를 상기 각 섹션에 접속시키는 상기 전력 공급선의 임피던스는, 플라즈마가 발생될 때 동일한 전류가 상기 각 고주파 안테나를 통하여 흐르고 동일한 전압이 상기 각 고주파 안테나에 인가되어, 상기 고주파 안테나들에 공급되는 고주파 전력을 균일화하면서 유도 결합 플라즈마가 발생되어지도록 조정되는 것인 플라즈마 발생 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 안테나의 수는 3개 이상인 것인 플라즈마 발생 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 안테나의 상기 각 일단부는 상기 고주파 안테나가 접속될 상기 버스바의 상기 섹션들의 각 단부에 접속되고, 상기 각 단부는 상기 정합 회로가 접속되는 상기 부분으로부터 멀리 떨어져 있는 것인 플라즈마 발생 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 버스바는 띠 모양의 버스바가 사용되고, 상기 버스바의 상기 섹션들의 임피던스 조정은 상기 버스바의 상기 섹션들의 버스바 세로 방향의 길이, 두께 및 폭을 조정함으로써 수행되는 것인 플라즈마 발생 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 버스바의 상기 섹션들의 임피던스 조정은 상기 섹션들의 두께를 일정하게 설정한 상태에서 수행되는 것인 플라즈마 발생 방법.
  6. 플라즈마 발생 장치로서,
    플라즈마 발생 챔버;
    상기 플라즈마 발생 챔버에 배치되고 고주파 전력을 상기 플라즈마 발생 챔버 내의 가스에 인가하는 복수의 고주파 안테나로서, 상기 고주파 안테나는 서로 동일한 것인, 고주파 안테나;
    상기 고주파 안테나에 대해 공통으로 배치되고 상기 고주파 안테나에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원;
    상기 고주파 전원에 접속된 정합 회로;
    상기 정합 회로에 접속된 버스바로서, 상기 버스바는 버스바의 세로 방향을 따라서 상기 고주파 안테나의 수와 동일한 수의 섹션으로 분할되고 상기 정합 회로에 접속된 상기 버스바의 부분이 기준으로서 설정되는 것인, 버스바;
    상기 고주파 안테나의 각 일단부를 상기 버스바의 대응하는 각 섹션에 접속시키는 전력 공급선; 및
    접지 전위에 있고 상기 버스바와 상기 전력 공급선을 봉입하는 차폐 케이스
    를 포함하고,
    상기 고주파 안테나의 각 타단부는 동일한 접지 조건 하의 접지 상태로 설정되고,
    상기 버스바의 각 섹션의 임피던스 및 상기 전력 공급선의 임피던스는, 플라즈마가 발생될 때 동일한 전류가 상기 각 고주파 안테나를 통하여 흐르고 동일한 전압이 상기 각 고주파 안테나에 인가되도록 조정되는 것인 플라즈마 발생 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고주파 안테나의 수는 3개 이상인 것인 플라즈마 발생 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 고주파 안테나의 상기 각 일단부는 상기 버스바의 상기 섹션들의 각 단부에 접속되고, 상기 각 단부는 상기 정합 회로가 접속되는 상기 부분으로부터 멀리 떨어져 있는 것인 플라즈마 발생 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 버스바는 띠 모양의 버스바가 사용되고, 상기 버스바의 상기 섹션들의 임피던스 조정은 상기 버스바의 상기 섹션들의 버스바 세로 방향의 길이, 두께 및 폭을 조정함으로써 수행되는 것인 플라즈마 발생 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 버스바의 상기 섹션들의 임피던스 조정은 상기 섹션들의 두께를 일정하게 설정한 상태에서 수행되는 것인 플라즈마 발생 장치.
  11. 플라즈마 하에서 워크피스(workpiece)에 대해 원하는 공정을 적용하는 플라 즈마 처리 장치로서,
    플라즈마 소스로서 제6항에 따른 플라즈마 발생 장치를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제6항에 따른 플라즈마 발생 장치에서 수행되는 플라즈마 발생 방법으로서,
    플라즈마가 발생될 때, 동일한 전류가 상기 고주파 안테나를 통해 흐르고 동일한 전압이 상기 고주파 안테나에 인가되도록, 상기 버스바의 섹션들의 임피던스 및 상기 전력 공급선들의 임피던스를 조정하는 단계를 포함하는 플라즈마 발생 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 버스바는 띠 모양의 버스바가 사용되고, 상기 버스바의 상기 섹션들의 임피던스 조정은 상기 버스바의 상기 섹션들의 버스바 세로 방향의 길이, 두께 및 폭을 조정함으로써 수행되는 것인 플라즈마 발생 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 버스바의 상기 섹션들의 임피던스 조정은 상기 섹션들의 두께를 일정하게 설정한 상태에서 수행되는 것인 플라즈마 발생 방법.
KR1020070017051A 2006-02-20 2007-02-20 플라즈마 발생 방법, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 처리장치 KR20070083211A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006042287A JP2007220594A (ja) 2006-02-20 2006-02-20 プラズマ生成方法及びプラズマ生成装置並びにプラズマ処理装置
JPJP-P-2006-00042287 2006-02-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070083211A true KR20070083211A (ko) 2007-08-23

Family

ID=38426873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070017051A KR20070083211A (ko) 2006-02-20 2007-02-20 플라즈마 발생 방법, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 처리장치

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20070193513A1 (ko)
JP (1) JP2007220594A (ko)
KR (1) KR20070083211A (ko)
TW (1) TWI377877B (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010085109A2 (en) * 2009-01-22 2010-07-29 Snu R&Db Foundation Antenna for inductively coupled plasma generation, inductively coupled plasma generator, and method of driving the same
WO2010094002A2 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Applied Materials, Inc. Rf bus and rf return bus for plasma chamber electrode
KR101131682B1 (ko) * 2008-11-05 2012-04-12 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
KR101256751B1 (ko) * 2009-05-19 2013-04-19 닛신덴키 가부시키 가이샤 플라즈마 장치

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4405973B2 (ja) * 2006-01-17 2010-01-27 キヤノンアネルバ株式会社 薄膜作製装置
CN101971715B (zh) * 2008-03-05 2016-09-28 Emd株式会社 高频天线单元及等离子处理装置
WO2011104803A1 (ja) * 2010-02-25 2011-09-01 シャープ株式会社 プラズマ生成装置
WO2012032596A1 (ja) * 2010-09-06 2012-03-15 株式会社イー・エム・ディー プラズマ処理装置
JP5666888B2 (ja) * 2010-11-25 2015-02-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び処理システム
KR101241049B1 (ko) 2011-08-01 2013-03-15 주식회사 플라즈마트 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법
KR101246191B1 (ko) 2011-10-13 2013-03-21 주식회사 윈텔 플라즈마 장치 및 기판 처리 장치
KR101504532B1 (ko) * 2012-03-09 2015-03-24 주식회사 윈텔 플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치
DE12884309T1 (de) * 2012-09-05 2015-09-17 Kyosan Electric Mfg. Co., Ltd. Gleichstromversorgungsvorrichtung und steuerungsverfahren für die gleichstromversorgungsvorrichtung
JP6373707B2 (ja) * 2014-09-30 2018-08-15 株式会社Screenホールディングス プラズマ処理装置
JP6468521B2 (ja) * 2016-12-19 2019-02-13 株式会社プラズマイオンアシスト 誘導結合型アンテナユニット及びプラズマ処理装置
JP7359839B2 (ja) * 2018-07-26 2023-10-11 ラム リサーチ コーポレーション 小型高密度プラズマ供給源

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3279919B2 (ja) * 1996-05-14 2002-04-30 東京応化工業株式会社 同時放電化装置
JP3396399B2 (ja) * 1997-06-26 2003-04-14 シャープ株式会社 電子デバイス製造装置
JP3836636B2 (ja) * 1999-07-27 2006-10-25 独立行政法人科学技術振興機構 プラズマ発生装置
US6632322B1 (en) * 2000-06-30 2003-10-14 Lam Research Corporation Switched uniformity control
JP2003309000A (ja) * 2002-04-15 2003-10-31 Toppan Printing Co Ltd インピーダンス整合器
JP2004228354A (ja) * 2003-01-23 2004-08-12 Japan Science & Technology Agency プラズマ生成装置
TW201041455A (en) * 2002-12-16 2010-11-16 Japan Science & Tech Agency Plasma generation device, plasma control method, and substrate manufacturing method
JP2005142486A (ja) * 2003-11-10 2005-06-02 Pearl Kogyo Co Ltd 整合器
US20050145341A1 (en) * 2003-11-19 2005-07-07 Masaki Suzuki Plasma processing apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101131682B1 (ko) * 2008-11-05 2012-04-12 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
WO2010085109A2 (en) * 2009-01-22 2010-07-29 Snu R&Db Foundation Antenna for inductively coupled plasma generation, inductively coupled plasma generator, and method of driving the same
WO2010085109A3 (en) * 2009-01-22 2010-11-04 Snu R&Db Foundation Antenna for inductively coupled plasma generation, inductively coupled plasma generator, and method of driving the same
WO2010094002A2 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Applied Materials, Inc. Rf bus and rf return bus for plasma chamber electrode
WO2010094002A3 (en) * 2009-02-13 2010-12-09 Applied Materials, Inc. Rf bus and rf return bus for plasma chamber electrode
KR101256751B1 (ko) * 2009-05-19 2013-04-19 닛신덴키 가부시키 가이샤 플라즈마 장치

Also Published As

Publication number Publication date
TW200810612A (en) 2008-02-16
US20070193513A1 (en) 2007-08-23
TWI377877B (en) 2012-11-21
JP2007220594A (ja) 2007-08-30
US20100189921A1 (en) 2010-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070083211A (ko) 플라즈마 발생 방법, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 처리장치
KR100812746B1 (ko) 플라즈마 생성방법 및 장치 및 플라즈마처리장치
KR100858102B1 (ko) 플라즈마발생장치
JP3697110B2 (ja) プラズマ化学蒸着装置
US8267041B2 (en) Plasma treating apparatus
US20070144672A1 (en) Plasma producing method and apparatus as well as plasma processing apparatus
EP0955665B1 (en) Plasma chemical vapor deposition apparatus
JP2015520478A (ja) マイクロ波プラズマ生成装置およびこれを作動させる方法
WO2010024128A1 (ja) プラズマ表面処理方法及びプラズマ表面処理装置
JP4564213B2 (ja) プラズマ生成用アンテナ及びcvd装置
AU725612B2 (en) Plasma CVD apparatus
JP2012177173A (ja) 薄膜形成装置
WO2011108219A1 (ja) 薄膜形成装置
JP3631903B2 (ja) プラズマ化学蒸着装置
KR101147349B1 (ko) 누설 전류형 변압기를 이용한 플라즈마 처리장치
JP2005026540A (ja) プラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法
JP2012177174A (ja) 薄膜形成装置
KR101071092B1 (ko) 내부 안테나 구조체 및 플라즈마 발생 장치
JP5286733B2 (ja) プラズマ処理装置
KR101129675B1 (ko) 플라즈마 발생 장치 및 변압기
JP2012190957A (ja) 薄膜形成装置
JP5512728B2 (ja) プラズマ処理装置
JP4594770B2 (ja) プラズマcvd装置
JP2008056998A (ja) 薄膜製造装置及び太陽電池の製造方法
JP2004266038A (ja) 表面処理装置および表面処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
E801 Decision on dismissal of amendment
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20081014

Effective date: 20090831