KR20090081418A

KR20090081418A - 유도 코일, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법

Info

Publication number: KR20090081418A
Application number: KR1020097011804A
Authority: KR
Inventors: 조지 비노그라도브; 블라디미르 메나가리시빌리; 테츠히코 시마무라; 마사유키 나카무라
Original assignee: 가부시키가이샤 에프오아이
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2009-07-28
Also published as: CN101595768B; TWI473539B; TW200920191A; US20090278459A1; CN101595768A; WO2008099896A1; US8247977B2; KR101118492B1; JPWO2008099896A1; JP4932857B2

Abstract

균일성이 높은 플라즈마를 발생시키는 것이 곤란했다. 소정의 공간 중에 플라즈마를 발생시킬 경우에 2개의 단자 사이의 기준면에서 대칭한 형상인 유도 코일을 구비하고, 상기 소정의 공간에 플라즈마 발생용 가스를 공급하고, 상기 유도 코일에 고주파 전력을 공급함으로써 상기 소정의 공간에 플라즈마를 발생시키는 구성으로 했다. 상기 기준면은 상기 2개의 단자 사이와 코일의 길이 방향의 축심을 통과하는 면이다. 그 결과, 극히 균일성이 높은 플라즈마를 발생시킬 수 있다.

플라즈마 발생 장치, 유도 코일, 단자, 챔버

Description

유도 코일, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법{INDUCTION COIL, PLASMA GENERATING APPARATUS AND PLASMA GENERATING METHOD}

본 발명은 플라즈마의 발생에 사용하는 유도 코일, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법에 관한 것이다.

종래로부터, 반도체 제조나 플라즈마를 이용한 에칭 처리나 표면 처리나 증착 처리 등을 행하는 장치에서 사용가능한 플라즈마 발생원(Inductive plasma source:IPS)으로서의 플라즈마 발생 장치가 제공되어 있다. 플라즈마 발생 장치는, 예를 들면 원통형의 챔버를 구비하고 그 주위에 나선형으로 유도 코일을 권회한 형태의 것이 알려져 있다.

또한 이외에도, 평면상의 소용돌이 형상의 유도 코일을 챔버 상방에 구비하는 형태의 플라즈마 발생 장치가 알려져 있다(특허 문헌 1참조).

상기와 같은 플라즈마 발생 장치에 있어서는 챔버 내부에 처리용 가스가 공급된다. 또한, 유도 코일에 고주파 전력을 공급함으로써 챔버 내부에 대략 환상의 와전류에 의한 플라즈마를 생성한다.

특허 문헌 1: 미국 특허 제4948458호

여기에서, 상기와 같은 플라즈마 발생 장치에서 유도 코일을 사용한 많은 경우에 있어서 문제가 발생하고 있다. 즉, 유도 코일에 고주파를 공급했을 경우, 고주파는 유도 코일을 따라 흐르기 때문에 코일 상의 각각 각 위치에 있어서 다른 전위가 생성되고, 그 결과 전위가 다른 각 위치 사이에 있어서 용량성 전류(capacitive current)가 발생한다. 이러한 현상은 플라즈마 발생 장치의 챔버 내에 있어서 불균일한 전력 집중을 발생시킨다.

또한, 도 6은 종래 사용되어 왔던 플라즈마 발생 장치의 일례를 종단면도에 의해 나타내고 있다. 동일 도면에서는 내부에서 플라즈마를 발생시키는 원통형의 챔버(1)와, 챔버(1)의 외주에 있어서 나선형으로 권회된 유도 코일(2)을 나타내고 있다. 다만, 유도 코일(2)에 대해서는 그 단면 위치만을 나타내고, 도시를 간략화하고 있다. 또한, 챔버(1)의 하방에는 플라즈마 처리용 공간(3) 및 공간(3) 내에 배치된 기판 지지대(4)를 나타내고 있다. 기판 지지대(4)는 플라즈마 프로세스의 대상이 되는 기판(5)을 지지하고 있다. 동일 도면에 있어서 유도 코일(2)의 양단 중 일단(2a)을 고주파 전원(6)에 접속하고, 타단(2b)을 어스에 접속했을 경우에는 이들 양단 사이에는 전위차가 발생하고, 또한 양단의 위치 관계에 기인하여 플라즈마 발생용 공간으로서의 챔버(1) 내부에 있는 용량성 전류가 발생된다. 동일 도면에서는 챔버(1) 내에서 발생되는 전체적인 용량성 전류[유도 코일(2)의 각 위치로부터 발생되는 용량성 전류가 포함된 것]를 D로서 모식적으로 표시하고 있다.

상기한 바와 같이 해서 발생되는 용량성 전류는 챔버 내에 있어서의 전계에 불균일성을 주고, 그 결과 챔버 내에서 생성되는 플라즈마에 불균일성(non-uniformity)을 주는 것으로 되어 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 균일성(uniformity)이 극히 높은 플라즈마를 발생시키는 것이 가능한 유도 코일, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 있어서는 소정의 공간 중에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치에 사용되는 유도 코일로서, 상기 유도 코일은 수평면에서 2회 이상 권회되는 권선 부위와 2개의 단자를 갖고, 상기 2개의 단자 사이와 코일의 길이 방향의 축심을 통과하는 기준면에 대하여 대칭한 형상인 구성으로 하고 있다.

즉, 상기 유도 코일은 양측의 단자의 위치·높이도 포함된 전체의 형상이 상기 기준면의 양측에 있어서 대칭으로 되어 있다.

상기 기준면은 상기 2개의 단자로부터 등거리의 점을 포함하고, 또한 상기 유도 코일의 세로축에 평행한 면으로서 정의하는 것도 가능하다.

이러한 유도 코일의 구체적 형상은 여러 가지로 고려되지만, 일례로서 상기 유도 코일은 적어도 1개소 이상의 상기 세로축 방향으로 교차되는 교차 부분을 갖고, 상기 세로축과 수직한 면상에서 환상으로 형성되는 권선 부분과, 상기 권선 부분의 접근하는 양단부로부터 상기 세로축 방향으로 각각 연신된 선부분으로서 연신 단부에 상기 단자가 각각 연결되는 단자 연결선 부분으로 이루어지는 구성으로 해도 좋다.

이러한 구성으로 할 경우에는 권선 부분에 있어서 선을 교차시키는 개소수는 1개소이어도 2개소이어도, 그 이상이어도 좋다. 또한, 교차하는 개소가 1개소일 경우에는 유도 코일은 2회 권회된 코일로 되고, 교차하는 개소가 2개소일 경우에는 유도 코일은 3회 권회된 코일로 된다.

즉, 상기 코일과 상기 기준면의 교차부에서 상기 권선 부위는 1개 이상의 교차를 갖는다. 또한 그 경우, 상기 권선 부위는 N회 권회되고 상기 교차는 (N-1)의 수와 같게 된다.

상기한 바와 같이 형상에 특징을 갖는 유도 코일을 탑재한 플라즈마 발생 장치라고 하는 것도 당연히 고려할 수 있다.

그래서, 2개의 단자를 갖고, 이 2개의 단자 사이와 코일의 길이 방향의 축심을 통과하는 기준면에 대하여 대칭한 형상인 유도 코일과, 상기 유도 코일이 소정 위치에 배치되는 처리 용기(프로세스 챔버)를 구비하고, 상기 유도 코일에 고주파 전력이 공급되어서 상기 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시키는 구성으로 하여도 좋다.

이 경우에 있어서도 상기 기준면은 상기 2개의 단자 사이와 코일의 길이 방향의 축심을 통과하는 면이다. 또한, 바꿔 말하면, 상기 기준면은 상기 2개의 단자로부터 등거리의 점을 포함하고, 또한 상기 유도 코일의 세로축에 평행한 면으로 할 수 있다.

상기 유도 코일을 탑재한 플라즈마 발생 장치는 더 구체적으로는 한쪽의 면에 1개 이상의 플라즈마 발생용 공간으로서의 환상 홈이 형성되고, 다른 쪽의 면에 1개 이상의 환상 홈이 상기 한쪽의 면에 형성된 환상 홈과 동심상으로 형성된 벽부재를 구비하고, 상기 다른 쪽의 면에 형성된 환상 홈에 상기 유도 코일을 수용하는 구성으로 할 수 있다.

또한, 실체가 있는 장치라고 하는 카테고리뿐만 아니라, 상기 유도 코일을 사용한 플라즈마 발생 방법이라고 하는 시점에서도 발명을 파악할 수 있다.

즉, 유도 코일을 사용해서 소정의 공간 중에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 방법으로서, 상기 유도 코일은 수평면에서 2회 이상 권회되는 코일 부위와 2개의 단자를 갖고, 상기 2개의 단자 사이와 코일의 길이 방향의 축심을 통과하는 기준면에 대하여 대칭인 형상이고, 상기 소정의 공간에 플라즈마 발생용 가스를 공급하고, 상기 유도 코일에 고주파 전력을 공급함으로써 상기 소정의 공간에 플라즈마를 발생시키는 방법 발명을 파악하는 것도 가능하다.

본 발명은, 또한 이하와 같이 파악하는 것도 가능하다.

즉, 본 발명은 (가상)원기둥 표면을 권회하도록 형성되는 유도 코일을 사용한 유도형의 플라즈마 발생 방법이다.

그리고, 상기 유도 코일은 각각 권회 처음과 권회 끝이 되는 제 1 단자 및 제 2 단자와, 이들 제 1 단자와 제 2 단자를 접속해서 코일 부분을 형성하는 전선으로 이루어지고,

제 1 단자측으로부터 권회되는 전선과 제 2 단자측으로부터 권회되는 전선은 상기 (가상)원기둥 표면을 따라 대칭인 위치가 되도록 권회되고, 서로 반 권회된 위치에서 절연 상태로 교차하고, 재차, 상기 (가상)원기둥 표면을 따라 대칭인 위치가 되도록 권회되고, 이것을 반복한 후에 접속하도록 형성되어 있다.

이러한 구성을 채용한 상태에서, 제 1 단자에는 고주파 전원을 접속해서 고주파 전력을 공급함과 아울러 제 2 단자에는 가변 콘덴서를 접속하고, 동 가변 콘덴서의 작용에 의해 유도 코일의 양단을 동 전위로 하면서 상기 전선의 중간점의 전위가 대략 0이 되도록 함으로써 용량성 전류에 의한 플라즈마의 전위를 대칭이 되게 하면서, 상기 유도 코일에 공급한 전력에 의해 동 유도 코일의 내측에 자장을 생성시켜 동 자장의 작용에 의해 플라즈마를 생성시킨다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 유도 코일은 2개의 단자 사이의 기준면에서 대칭인 형상이기 때문에 양 단자의 전위가 동일 전위가 되도록 외부로부터 고주파 전력의 공급을 받았을 경우 양 단자로부터 각각 배분되는 용량성 전류도 대칭성을 갖는다. 그 결과, 발생되는 플라즈마도 균일성이 극히 높은 것으로 된다.

도 1은 유도 코일의 일례를 나타낸 사시도.

도 2는 유도 코일의 평면도.

도 3은 유도 코일의 다른 예를 나타낸 사시도.

도 4는 플라즈마 발생 장치의 주요부의 구성의 일례를 나타낸 일부 종단면도.

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치에 의해 발생시킨 플라즈마를 사용한 스퍼터링의 결과를 나타낸 도면.

도 6은 종래에 있어서의 플라즈마 발생 장치의 개략도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10, 20 - 유도 코일 10a, 20a - 전선

11a, 21a - 제 1 단자 11b, 21b - 제 2 단자

30 - 플라즈마 발생 장치 31 - 상벽

32 - 상면 32a -환상 홈

32b - 가스 공급 구멍 33 - 하면

33a - 환상 홈(플라즈마 발생용 공간) 37 - 전원

38 - 가변 콘덴서

이하의 순서를 따라서 본 발명의 실시형태를 설명한다.

(1) 유도 코일의 형상

(2) 플라즈마 발생 장치의 예

(3) 실례

(1) 유도 코일의 형상

도 1은 본 실시형태에 따른 유도 코일의 형상예로서, 2회 권회 타입의 유도 코일(10)을 나타내고 있다.

동일 도면에 나타내는 바와 같이, 유도 코일(10)은 전선(10a)의 양단에 제 1 단자(11a) 및 제 2 단자(11b)가 설치되어 있다. 유도 코일(10)은 제 1 단자(11a) 및 제 2 단자(11b)로부터 등거리의 중간점(M1) 및 교차점(C1)을 포함하는 면으로서 축(Z)(세로축)에 평행한 면에서 좌우 대칭인 형상이다. 상기 면이 본 발명의 기준 면에 상당하다.

도 2에서는 유도 코일(10)의 평면도를 나타내고 있다. 유도 코일(10)의 권선 부분은 원 환상이고, 축(Z)은 유도 코일(10)의 원 고리의 중심 위치, 즉 원 환상으로 형성된 전선(10a) 상의 각 위치로부터 등거리의 위치를 통과한다. 도 2에 있어서는 전선(10a) 상의 각 위치로부터 축(Z)까지의 거리(S1, S2, S3, S4)가 모두 같은 것을 나타내고 있다. 축(Z)은 도 2의 지면에 수직인 방향을 향하고 있다. 본 실시형태에서는 제 1 단자(11a)와 제 2 단자(11b)는 한쪽을 전원으로부터 고주파 전력의 공급을 받기 위한 단자로 하고, 다른 쪽을 가변 콘덴서(variable capacitor)와 접속하기 위한 단자로 하고 있다. 제 1 단자(11a)와 제 2 단자(11b)는 서로 접근하고, 또한 동일한 높이에 설치되어 있다. 제 1 단자(11a)로부터 연신되는 전선(10a)과 제 2 단자(11b)로부터 연신되는 전선(10a)은 각각 대략 평행한 상태에서 유도 코일(10)의 축(Z)방향으로 같은 거리 진행된 위치(P1, P2)에서 축(Z)에 대하여 수직인 방향, 또한 서로 반대 방향을 향하고, 거기로부터 높이를 바꾸지 않고, 축(Z)과 수직인 면 상에 환상의 커브를 그리면서 연신된다. 이 때, 공통의 고리를 반대 방향을 향해서 그린다. 또한, 특별히 한정되지 않는 한, 본 실시형태에 있어서 높이의 변화라고 했을 경우에는 축(Z)방향에 있어서의 변화를 말하는 것으로 한다.

축(Z) 및, 제 1 단자(11a)와 제 2 단자(11b)의 중간점(M1) 및 교차점(C1)을 포함하는 상기 면(기준면)을 상정했을 때, 상기한 바와 같이 제 1 단자(11a)로부터 연신되는 전선(10a)과 제 2 단자(11b)로부터 연신되는 전선(10a)은 기준면을 통과 하는 개소에 있어서, 각각 동일한만큼 높이를 내리면서 교차한다[도면의 교차점(C1)을 참조]. 상기 교차 후에는 제 1 단자(11a)로부터 연신되는 전선(10a)과 제 2 단자(11b)로부터 연신되는 전선(10a)은 다시 높이를 바꾸지 않고 환상의 커브를 그리면서 연신되고, 다음에 기준면과 만나는 개소에서 연결된다. 이 연결되는 개소가 유도 코일(10)의 중간점(M1)이다.

즉, 유도 코일(10)은 상기 기준면을 사이에 두고 좌우 대칭의 형상을 하고 있다.

기준면의 정의에 관해서는 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 상기 2개의 단자 사이와 코일의 길이 방향의 축심을 통과하는 면을 기준면으로 해서 이 기준면에 대하여 상기 유도 코일(10)이 대칭인 형상이라고도 할 수 있다.

이 경우, 상기 유도 코일(10)은 코일 부위로서의 전선(10a)과 상기 기준면의 교차부에서 교차점(C1)을 갖는다고 할 수 있다.

또한, 상기 권선 부위로서의 전선(10a)이 N회 권회되면 상기 교차는 (N-1)의 수와 같게 된다.

이러한, 대략 전체의 부위가 상기 기준면을 사이에 두고 좌우 대칭의 형상을 한 코일의 예는 도 1에 나타낸 형상에 한정되지 않는다.

도 3은 본 실시형태에 따른 유도 코일의 형상예로서, 3회 권회 타입의 유도 코일(20)을 나타내고 있다. 유도 코일(10)과 유도 코일(20)의 차이는 전선이 교차하는 개소의 수에 있다. 유도 코일(10)에 있어서는 전선이 교차하는 것은 1개소이지만, 유도 코일(20)에 있어서는 2개소에서 전선이 교차한다.

즉, 유도 코일(20)도 제 1 단자(21a) 및 제 2 단자(21b)로부터 등거리의 중간점(M2) 및 교차점(C1, C2)을 포함하는 축(Z)에 평행한 면(기준면)에서 좌우 대칭의 형상으로 되어 있다. 또한, 유도 코일(20)의 축(Z)도 유도 코일(10)의 축(Z)과 마찬가지로, 환상으로 형성된 전선(20a) 상의 각 위치로부터 등거리의 위치를 통과한다. 유도 코일(20)은 유도 코일(10)과 마찬가지로 전선(20a)의 양단에 제 1 단자(21a) 및 제 2 단자(21b)를 설치하고 있다. 제 1 단자(21a)와 제 2 단자(21b)는 한쪽이 전원으로부터 고주파 전력의 공급을 받기 위한 단자이고, 다른 쪽이 가변 콘덴서와 접속하기 위한 단자이다. 유도 코일(20)의 전선(20a)은 상기 유도 코일(10)의 중간점(M1)에 상당하는 개소에 있어서는 연결되지 않고, 높이를 더욱 내리면서 교차하고[도면의 교차점(C2)을 참조], 상기 교차 후에는 제 1 단자(21a)로부터 연신되는 전선(20a)과 제 2 단자(21b)로부터 연신되는 전선(20a)은 높이를 바꾸지 않고 환상의 커브를 그리면서 연신되고, 다음에 기준면과 만나는 개소[교차점(C1)의 하방 위치]에서 연결된다. 이 연결되는 개소가 유도 코일(20)의 중간점(M2)이 된다.

여기에서, 유도 코일[10(20)]을 형성하는 전선[10a(20a)] 중 환상으로 형성되어 있는 부분이 권선 부분에 상당하고, 권선 부분을 구성하는 복수개의 고리 중 최상단(혹은 최하단)의 환상에 있어서 접근하는 2점(P1, P2)으로부터 축(Z)과 대략 평행하게 연신하고, 연신된 선단(연신 단부)에 각각 제 1 단자[11a(21a)]와 제 2 단자[11b(21b)]를 설치한 전선[10a(20a)]의 부분이 단자 연결선 부분에 상당하다. 물론 본 발명에 따른 유도 코일은 대략 모든 부위가 양단의 단자 사이의 기준면에 서 대칭인 형상으로 되어 있으면 도 1, 2에 나타낸 형상에 한정되지 않는다. 이하에서는, 상기 유도 코일(10)을 사용했을 경우를 예로 들어 설명을 계속하지만, 유도 코일(10)을 사용하는 장면의 전체에 있어서 유도 코일(20) 등 다른 대칭 형상의 코일을 대용가능하다.

또한, 다른 표현으로 설명하자면, 상기 유도 코일[10(20)]은 각각 권회 처음과 권회 끝이 되는 제 1 단자[11a(21a)] 및 제 2 단자[11b(21b)]와, 이들 제 1 단자[11a(21a)]와 제 2 단자[11b(21b)]를 접속해서 코일 부분을 형성하는 전선[10a(20a)]으로 이루어지고,

제 1 단자[11a(21a)]측으로부터 권회되는 전선[10(20)]과, 제 2 단자[11b(21b)]측으로부터 권회되는 전선은 상기 (가상)원기둥 표면을 따라 대칭인 위치가 되도록 권회되고, 서로 반 권회된 위치에서 절연 상태로 교차[교차점(C1, C2)]하고, 재차, 상기 (가상)원기둥 표면을 따라 대칭인 위치가 되도록 권회되어 이것을 반복한 후에 접속하도록 형성되어 있다고 할 수 있다.

또한, 유도 코일(10, 20)의 소재로서는 동을 비롯해서 가공에 적합한 각종 금속 부재가 고려된다. 또한, 유도 코일(10, 20)은 그 단면이 전선에 의해 매립되어 있어도 좋고, 전체 길이에 걸쳐 내부에 중공을 형성하는 것이어도 좋다.

(2) 플라즈마 발생 장치의 예

다음에, 유도 코일(10)을 사용한 플라즈마 발생 장치에 관하여 설명한다.

도 4는 플라즈마 발생 장치(30)의 주요부를 일부 종단면도에 의해 나타내고 있다.

플라즈마 발생 장치(30)는 처리 용기인 진공의 챔버 상벽(31)을 구비한다. 상벽(31)은, 예를 들면 실리콘, 세라믹, 사파이어, 석영, 그 밖의 유전체에 의해 형성된 주위가 대략 원통형의 평판상 부재이다. 상벽(31)의 상면(32)에는 1개 이상(동일 도면에 있어서는 3개)의 환상 홈(32a)이 동심원상으로 형성되어 있다. 또한, 상벽(31)의 하면(33)에는 상면(32)의 각 환상 홈(32a)보다 평판상 부재의 중심측의 각 위치에 환상 홈(33a)이 환상 홈(32a)과 동심원상으로 형성되어 있다. 즉, 상벽(31)에 있어서는 원반의 외측으로부터 중심을 향하여 환상 홈(32a)과 환상 홈(33a)이 교대로 형성되어 있다. 하면(33)에 형성된 각 환상 홈(33a)은 플라즈마 발생용 공간에 상당하다.

상면(32)의 환상 홈(32a)에는 유도 코일(10)을 수용한다. 도면에서는 3개 있는 환상 홈(32a) 중 한 가운데의 환상 홈(32a)에 유도 코일(10)을 수용하는 형태를 나타내고 있지만, 다른 환상 홈(32a)에도 각각 코일 지름을 대응하는 환상 홈(32a)에 적합시킨 유도 코일(10)을 수용한다. 1개의 상벽(31)의 전체 환상 홈(32a)에 동일 형상의 유도 코일(10) 또는 유도 코일(20)을 수용해도 좋고, 환상 홈(32a)마다 유도 코일(10)과 유도 코일(20) 중 어느 하나를 임의로 선택해서 수용해도 좋다.

각 환상 홈(33a)의 저부에 대응하는 상면(32)의 각 위치에는 상면(32)으로부터 환상 홈(33a)까지를 관통하는 가스 공급 구멍(32b)이 복수개 형성되어 있다. 즉, 도면에 나타내지 않은 가스 공급계를 가스 공급 구멍(32b)에 접속함으로써 가스 공급 구멍(32b)을 통해서 각 환상 홈(33a)(플라즈마 발생용 공간)에 플라즈마 발생용 가스를 공급하는 구성으로 되어 있다.

하면(33)의 하방에는 하면(33)으로부터 소정 거리 떨어진 위치에 기판 지지대로서의 캐소드부(35)가 배치되어 있다. 캐소드부(35)는 플라즈마 프로세스(애싱이나, 에칭이나, 스퍼터링 등의 각종 플라즈마 프로세스)의 대상으로 되는 웨이퍼 등의 기판을 탑재하기 위한 다이이고, 하면(33)과 캐소드부(35)에 의해 끼워진 공간이 플라즈마 처리 공간(34)으로 된다. 캐소드부(35)에 대해서는 그 출력 파워가 독립해서 가변되는 전원(36)이 접속되어 있고, 전원(36)으로부터 캐소드부(35)에 대하여 고주파 전력이 공급된다.

상기와 같은 구성에 있어서, 본 실시형태에서는 상벽(31)에 수용한 유도 코일(10)의 제 1 단자(11a)에는 전원(37)을 접속해서 고주파 전력을 공급함과 아울러, 제 2 단자(11b)에는 가변 콘덴서(38)를 접속한다. 이 가변 콘덴서(38)의 작용에 의해 유도 코일(10)의 양단을 동일 전위로 한다. 그 결과, 유도 코일(10)의 양단의 중간점(M1)의 전위가 0으로 됨으로써 용량성 전류에 의한 플라즈마의 전위가 좌우 대칭으로 된다. 유도 코일(10)에 전력을 공급함으로써 상벽(31) 부근에 자장이 생성된다. 그리고, 상기 자장의 작용에 의해 각 환상 홈(33a) 내에 플라즈마가 생성되게 된다.

이와 같이 하여 발생시킨 플라즈마를 작업 매체로 하여 사용함으로써 상술한 각종 플라즈마 프로세스를 행할 수 있다. 여기에서, 각종 플라즈마 프로세스를 실행함에 있어서 상기 발생시키는 플라즈마는 그 분포가 균일한 것이 요망된다.

즉, 진공 챔버 상벽에 수용되어서 그 양단의 전위가 조정되는 유도 코일로서, 상술한 바와 같이 대칭 형상의 유도 코일(10) 또는 유도 코일(20)을 사용함으 로써 극히 균일성이 높은 플라즈마를 발생시킬 수 있다.

(3) 실례

도 5(a)는 플라즈마 발생 장치(30)에 의해 발생시킨 플라즈마를 작업 매체로 하여 실시한 플라즈마 프로세스의 결과의 일례를 그래프에 의해 나타내고 있다.

동 그래프에 있어서는 플라즈마 발생 장치(30)에 의해 발생시킨 플라즈마에 의한 스퍼터링량의 변화율을 세로축에 나타내고 있다. 한편, 동 그래프의 가로축에는 기판(W) 상에 있어서의 위치를 나타내고 있다.

구체적으로는, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이 기판(W) 상에 상벽(31)과 동축의 원(C)을 상정하고, 이 원 상에 있는 위치를 기준 위치(P0)(0도)로 하고, 기준 위치(P0)로부터 원(C) 상을 일정 방향으로 회전했을 때의 각도(φ)(0 ∼ 360도)에 의해 기판(W) 상의 각 위치를 정의하고 있다.

도 5(a)에 있어서는 상벽(31)에 유도 코일(10)(symmetrical type)을 수용해서 처리를 행했을 때의 스퍼터링량의 변화율을 선(B)으로 나타내고, 상벽(31)에 유도 코일(10) 대신에 통상의 나선형의 유도 코일(asymmetrical type)을 수용해서 처리를 행했을 때의 스퍼터링량의 변화율을 선(A)으로 나타내고 있다. 동 도면에 의하면, 통상의 나선형의 유도 코일(asymmetrical type)을 사용했을 때의 스퍼터링량은 기판(W) 상의 각 위치에 있어서 크게 변동하고 있는 것에 대하여, 유도 코일(10)(symmetrical type)을 사용했을 때의 스퍼터링량은 기판(W) 상의 각 위치에 있어서 거의 변동하고 있지 않은 것이 판정된다. 구체적으로는, 통상의 나선형의 유도 코일(asymmetrical type)에 의한 스퍼터링량의 변화율은 대략 14%인 것에 대 하여 유도 코일(10)(symmetrical type)에 의한 스퍼터링량의 변화율은 대략 4%이다.

즉, 본 발명에 따른 유도 코일(10)을 사용해서 발생시킨 플라즈마에 의한 스퍼터링량이 상기 그래프와 같이 기판(W) 상의 전체 각도에 걸쳐 조금 밖에 변동되지 않는다는 것은 상기 유도 코일(10)을 사용해서 발생시킨 플라즈마가 유도 코일(10)의 전체 지름 방향에 있어서 높은 균일성을 유지하고 있는 것으로 증명된다.

Claims

소정의 공간 중에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치에 사용되는 유도 코일로서:

수평면에서 2회 이상 권회되는 권선 부위와 2개의 단자를 갖고;

상기 2개의 단자 사이와 코일의 길이 방향의 축심을 통과하는 기준면에 대하여 대칭인 형상인 것을 특징으로 하는 유도 코일.
제 1 항에 있어서,

상기 코일과 상기 기준면의 교차부에서 상기 권선 부위는 1개 이상의 교차를 갖는 것을 특징으로 하는 유도 코일.
제 2 항에 있어서,

상기 권선 부위는 N회 권회되고, 상기 교차는 (N-1)의 수와 같은 것을 특징으로 하는 유도 코일.
2개의 단자를 갖고, 이 2개의 단자 사이와 코일의 길이 방향의 축심을 통과하는 기준면에 대하여 대칭인 형상인 유도 코일과,

상기 유도 코일이 소정 위치에 배치되는 처리 용기(프로세스 챔버)를 구비하고;

상기 유도 코일에 전력이 공급되어서 상기 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 처리 용기는 한쪽의 면에 1개 이상의 플라즈마 발생용 공간으로서의 환상 홈이 형성되고, 다른 쪽의 면에 1개 이상의 환상 홈이 상기 한쪽의 면에 형성된 환상 홈과 동심상으로 형성된 벽부재를 구비하고;

상기 다른 쪽의 면에 형성된 환상 홈에 상기 유도 코일을 수용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
유도 코일을 사용해서 소정의 공간 중에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 방법으로서:

상기 유도 코일은 수평면에서 2회 이상 권회되는 권선 부위와 2개의 단자를 갖고, 상기 2개의 단자 사이와 코일의 길이 방향의 축심을 통과하는 기준면에 대하여 대칭인 형상이고;

상기 소정의 공간에 플라즈마 발생용 가스를 공급하고, 상기 유도 코일에 전력을 공급함으로써 상기 소정의 공간에 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 방법.
(가상)원기둥 표면을 권회하도록 형성되는 유도 코일을 사용한 유도형의 플 라즈마 발생 방법으로서:

상기 유도 코일은 각각 권회 처음과 권회 끝이 되는 제 1 단자 및 제 2 단자와, 이들 제 1 단자와 제 2 단자를 접속해서 코일 부분을 형성하는 전선으로 이루어지고;

제 1 단자측으로부터 권회되는 전선과 제 2 단자측으로부터 권회되는 전선은 상기 (가상)원기둥 표면을 따라 대칭인 위치가 되도록 권회되고, 서로 반 권회된 위치에서 절연 상태로 교차하고, 재차 상기 (가상)원기둥 표면을 따라 대칭인 위치가 되도록 권회되고, 이를 반복한 후에 접속하도록 형성되어 있고;

제 1 단자에는 전원을 접속해서 고주파 전력을 공급함과 아울러 제 2 단자에는 가변 콘덴서를 접속하고, 동 가변 콘덴서의 작용에 의해 유도 코일의 양단을 동일 전위로 하면서 상기 전선의 중간점의 전위가 대략 0이 되도록 함으로써 용량성 전류에 의한 플라즈마의 전위를 대칭이 되게 하면서 상기 유도 코일에 공급한 고주파 전력에 의해 동 유도 코일의 내측에 자장을 생성시키고, 동 자장의 작용에 의해 플라즈마를 생성시키는 유도형의 플라즈마 발생 방법.