KR20160058894A - 플라즈마 반응기 용기 및 어셈블리, 플라즈마 처리를 실행하는 방법 - Google Patents

플라즈마 반응기 용기 및 어셈블리, 플라즈마 처리를 실행하는 방법 Download PDF

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Abstract

진공 챔버(30); 진공 챔버에 있는 제 1 전극(2); 제 1 전극(2)과 대향하며 제 1 전극(2)으로부터 이격된 진공 챔버에 있는 제 2 전극(2); 진공 챔버에 반응성 처리 기체를 제공하기 위한 수단(99); 제 1 및 제 2 전극(8)의 하나에 주요 RF 전압을 인가하기 위해, 제 1 또는 제 2 전극의 하나에 전기적으로 연결된 전원, 다른 전극은 접지된다; 도전성 재료를 포함하며, 제 2 전극(8)과 전기 접촉되며 기판(11)을 고정하여 기판의 상부 및 하부 표면의 적어도 대부분은 플라즈마 반응기의 임의의 부분과 접촉하지 않고 플라즈마에 노출될 수 있는 기판 캐리어(13)를 포함하는 플라즈마 반응기 용기로서; 반응기 용기(100)는 기판 캐리어(13)와 제 2 전극(8) 사이에 포함된 제 3 전극(16)을 더 포함하며, 제 3 전극(16)은 상기 제 2 전극(8)과 전기절연되는 것을 특징으로 하며; 제 3 전극(16)과 기판 캐리어(13)는 기판 캐리어(13)가 기판(11)을 고정할 때, 제 1 여유 간격(12)이 기판(11)과 제 3 전극(16) 사이에 포함되도록 배열된다. 플라즈마 처리를 실행하기 위한 상응하는 어셈블리 및 방법이 추가로 제공된다.

Description

플라즈마 반응기 용기 및 어셈블리, 플라즈마 처리를 실행하는 방법{Plasma Reactor Vessel and Assembly, and a Method of Performing Plasma Processing}
본 발명은 기판상에 플라즈마 증착을 실행하는데 사용될 수 있는 플라즈마 반응기 용기에 관한 것이며, 플라즈마 반응기 용기는 3개의 전극 및 기판 상부와 하부 표면의 대부분이 기판 캐리어 또는 플라즈마 반응기 용기의 임의의 다른 부분과 접촉하지 않은 상태가 되도록 기판을 고정하도록 구성된 기판 캐리어를 포함한다. 추가로 플라즈마 반응기 어셈블리 및 플라즈마 처리를 실행하는 방법이 제공된다.
도 1은 통상적인 플라즈마 커패시터 처리 반응기(100)를 예시한다. 제 1 평면 전극은 기판(11)을 향하는 금속판(2)을 포함한다. 제 1 전극(2)은 입구(3)를 통해 RF 전압을 공급받고 접지 라이너(4)로 둘러싸인다. 현대의 PECVD 반응기는 분산된 화살표(99)로 나타낸 대로 제 1 전극을 통해 처리 기체를 전달한다. 평행한 판 커패시터의 제 2 전극은 금속 백판(8)이며, 그 위에서 기판(11)은 제 2 전극(8)과 면(1)으로 접촉하여 놓인다. 도 1에 도시된 대로, 기판(11)은 백판(8)에 제공된 홈(10)에 삽입될 수 있어서 기판(11)의 노출된 표면(11')은 플라즈마(5)에 노출된 백판(8)의 표면과 상당히 평평한 연속 상태를 유지한다. 비록 여러 PECVD 처리 도구에서, 기판은 종종 서셉터(susceptor)(열이 제공될 때) 또는 청크(chunk)(웨이퍼를 평평하게 할 때)로 불리는 평평한 백판 상에 단지 평평하게 놓이지만, 홈(10)은 플라즈마가 기하학적 계단이 없는 경계를 유지하게 한다. 백판(8)은 커넥터(9)를 통해 지면에 전기적으로 연결된다. RF 입구(3) 및 커넥터(9)는 뒤집힐 수 있다. 또한, 전극(2) 사이에 전위차가 보장되는 한, RF 파워가 두 전극(2,8)에 공급되는 곳에 자유도가 존재한다. 대부분의 통상적인 플라즈마 처리의 경우, 전달된 RF 파워는 13.56MHz의 표준 주파수에 있으나, 실리콘 기반 PECVD의 경우 더 높은 주파수를 사용하는 경향이 있다(즉, 최대 100MHz). 플라즈마(5)는 저압 배경 기체의 이온화 부분으로 제조된다. PECVD 증착의 경우, 이런 플라즈마는 반응성 기체로 제조된다. 플라즈마(5)는 플라즈마 커패시터 갭의 중앙 지역에 위치된다. 첫 번째 추정에서, 플라즈마 슬라브(5)는 자체가 DC 구성요소와 RF 구성요소의 중첩인 플라즈마 전위로 불리는 단일의 소정 전압에서 도전성 블럭으로 생각될 수 있다. 플라즈마 경계(6, 7) 또는 시스(sheath) 내에서, 플라즈마 자유 전자 밀도는 급격하게 떨어지며, 1차에서, 플라즈마 경계(6, 7)는 용량성 방식으로 RF 전류에 의해 교차된 빈 비도전층으로 생각될 수 있다. 전통적인 디자인에서 기판(11)은 백판(8)과 접촉하여 놓이며 기판(1)의 뒷면과 백판 전극(8) 사이의 공간은 거의 없다. 이런 접촉 때문에, 기판(11)의 RF 전압은 백판(8)의 인접 표면상의 전압과 필수적으로 동일하다. 기판을 가로지르는 RF 전류 흐름과 관련된 추가 임피던스는 실제로 미미하다는 것이 암시된다. 공간 계면(1)에서 이런 기계적 접촉은 시스(6)의 경계에서 전압 세팅의 우수한 연속성을 제공한다. 그러나, 이런 접촉 때문에, 기판 뒷면은 실제로 백판(8)과 여러 지역에서 마찰 접촉 상태이다.
계면 오염에 대한 장치 성능의 민감성 때문에, 표준 처리 기술은 저압 처리 시스템의 로드 락(load lock)에 출입하기 전에 기판을 조심으로 세정하는데 있다(습식 처리). 증기 전달 동안 기판은 US4969676에 기술된 대로 베르누이 효과에 의해 비접촉 픽업 장치에 의해 또는 활성 장치를 위한 범위를 벗어난 접촉 영역인, 기판의 단지 가장자리 상에 위치된 제한된 영역에서만 기판을 붙잡음으로써 처리될 수 있다. 기판이 저압 처리 장치 내에 있고 RF 플라즈마에 노출될 때, 전압을 기판 뒤에 조심스럽게 설정하기 위해서 기판을 금속 반대판 상에 놓는 것이 표준 관행이다. 또한, 플라즈마 커패시터에서, RF 전류는 평행 전극면에 가로방향으로 흐르고 있으며 접지 전극 및 기판을 가로지르는 RF 전류를 위한 복귀 통로를 제공하는 것이 필수적이다. 어려움은 기판 뒤쪽 표면과 반대판 사이의 물리적 접촉이 기판을 오염시키기에 충분하여, 화학적 오염 또는 입자를 전달한다는 것이다. 이런 오염은 기판 뒤쪽의 임의의 추가 처리를 위험하게 할 수 있다. 이 시점에서, 두 옵션이 존재하며, 첫 번째 옵션은 한 편을 코팅한 후 기판을 대기로 다시 가져오고, 기판을 뒤집고, 뒤쪽을 철저히 세정하고 다시 저압 시스템에 넣어 기판의 다른 쪽을 추가 처리하는 것이다. 진공 처리는 로드-락 작업에 소비된 시간 및 가열/냉각 및 탈기와 관련된 현저한 엔트리 비용을 가지며, 진공 시스템에서 두 경로를 가진 이런 처리 순서는 높은 생산 비용을 암시한다. 두 번째 해결법은 뒤쪽 오염 및 발생할 수 있는 저하된 장치 성능의 위험을 감수하는데 있다. 백판 상에 놓인 상태로 웨이퍼 상부면에 증착 후, 생산 도구의 내부 처리 시스템은 웨이퍼를 뒤집고 웨이퍼의 다른 쪽에 대한 처리를 지속한다. 이것은 EP2333814에 기술된 것과 같은 처리 순서이다. 얇은 실리콘 웨이퍼와 같은 깨지기 쉬운 재료의 얇은 조각을 뒤집는 것은 파괴 가능성의 면에서 다소 위험하다는 것을 주목해야 한다. 이런 파괴 위험에 대한 주요 원인 중 하나는 대기 진동 감폭의 부존재 때문이다.
이종접합 전지(hetero-injection cells)의 제조는 US5066340 및 US6207890에 개시된다. 기본적으로 이종접합 전지에 대한 제조 공정은 얇고 우수한 품질의 결정 또는 다결정 실리콘 웨이퍼로 시작한다. 웨이퍼는 적절하게 도핑될 수 있다. 웨이퍼를 광다이오드로 전환하기 위해서, 비결정 실리콘의 층이 증착되며, p 도핑(붕소 도핑)은 한 쪽에 n 도핑(인 도핑)은 반대쪽에 행해진다. 결과로서, 광발전 이종접합 전지가 실리콘 웨이퍼로부터 성장된다. PECVD 성장 후, 웨이퍼의 최초 개방 표면은 장치 구조의 코어 속에 깊게 삽입된다. 이로부터 장치는 웨이퍼 표면에 처음에 부착될 수 있는 임의의 결함 또는 불순물에 매우 민감하다는 것이 쉽게 이해된다. 결정 실리콘 기반 웨이퍼의 코팅 이전에, 웨이퍼 표면이 매우 잘 세정되는 것이 매우 중요하다. 이런 세정은 습식 세정 순서의 말단에 플루오르화수소산 노출을 기반으로 한 소위 식각/패시베이션 공정을 포함한다. HF 기반 식각은 웨이퍼의 산화 표면을 제거하고 깨끗하고 완벽하게 유기화된 실리콘 결정의 수소 포화 표면을 남기는 것으로 알려져 있다. 이런 수소 기반 패시베이션은 깨끗한 공기에서 수 분 동안 견디는 것으로 알려져 있다. 머지않아, 실리콘은 다시 산화하며, 및/또는 화학흡착은 반도체 표면상에 기체 불순물을 혼합시킨다. 이것이 왜 최종 식각 습식 세정 직후, 실리콘 기판이 로드 락에 즉시 도입되고 깨끗한 진공 장치 내에 유지되어야 하는 이유이다.
실리콘 웨이퍼가 진공 시스템에 도입되고 기판 홀더 또는 정전기 청크 상에 계속 놓이게 하는 경우, 이는 지지대와 물리적 및 화학적 접촉하게 될 것이다. 지지대와의 이런 물리적 및 화학적 접촉 때문에, 실리콘 웨이퍼의 표면의 오염에 대한 결정적인 위험이 존재한다. 또한 웨이퍼의 두 면 상의 모든 공정이 한 진공 시퀀스(vacuum sequence)에서 완료되는 경우 바람직하며, 그렇지 않으면, 웨이퍼의 한 면이 코팅되는 경우, 기판이 공기로 다시 돌아갈 때, 다른 면의 식각 세정 패시베이션은 손상될 것이며 (이미 코팅된 웨이퍼 면을 습식 식각함으로써 손상의 위험을 가진 상태로) 다시 실행하게 될 것이다.
본 발명자는 기판의 뒷면과 백판으로서 제 2 전극 사이의 여유 간격을 유지하는데 있는 다소 직접적인 해법을 논의할 것이다. 도 2a는 기판(11)과 후면 전극(8) 사이의 제 1 여유 간격을 포함하는 플라즈마 반응기의 일부를 예시하며 기판(11)은 전극(8)과 전기 접촉된 기판 캐리어(13)에 고정된다. 이런 구성에서, 기판 뒤쪽은 기판 캐리어(13)와의 가장자리 접촉(13')을 통해서만 전극(8)과 기계적 접촉하는 상태이다. 그러나 기판(11)의 바디는 뒤쪽을 향하는 전극(8)과 용량성 관계에 있다. 기판 상부 표면은 플라즈마 시스(6)를 포함하는 플라즈마(5)에 노출된다. 이런 구성에서, 가로질러 흐르는 RF 전류는 진공 커패시터로서 플라즈마 시스(6)를 먼저 가로지르고, 기판(11)을 가로지른다. 여기서 다시, 기판(11)을 가로지르는 RF 전류에 대한 저항(또는 용량성 임피던스)은 무시된다. 또한 RF 전류는 제 1 여유 간격(12)에 의해 구성된 추가 커패시터를 교차해야만 하며 또는 가능하게는, 기판에서 수평하게 흘러야만 한다.
도 2b는 도 2a에 도시된 플라즈마 반응기의 동일한 RF 회로를 나타낸다. 동일한 회로에서, 플라즈마 시스(6') 및 제 1 여유 간격(12)은 각각 커패시터(Cs 및 Cg)로 표현된다. 기판(11)의 표면을 따르는 전류 수송은 옴 스퀘어로 표현된 저항 시트(R□)로 표현된다. 플라즈마 RF 전위는 도전선(15)으로 표현된다. 접촉 저항(Rc)은 가장자리(13')에 기판(11)과 기판 캐리어(13) 사이의 전기 접촉을 나타낸다. 기판 고정 계획이 웨이퍼의 그 가장자리에서 접촉 표면을 최소화하도록 준비됨에 따라, Rc는 매우 크며 RF 전류의 단지 미미한 부분이 접촉점을 통해 흐르고 있다고 가정하는 것이 합리적이며, 따라서, 첫 번째 추정에서, 기판은 떠다니는 것으로 생각할 수 있다. 이런 경우에 기판의 전면에서 플라즈마 시스(6')를 가로지르는 구동 전압(Veff) 대 플라즈마(5 및 15)와 지면(8 및 13) 사이에 이용가능한 전체 RF 전압차의 비는 방정식(1)를 통해 전통적인 용량성 분배기에서와 같이 계산될 수 있다:
Veff / VRF = es / (es + eg) (1),
es는 플라즈마 시스(6')의 동일한 두께이며 eg는 제 1 여유 간격(12)의 폭이다.
통상적인 RF 처리 플라즈마에서, eg는 통상적으로 1mm 내지 4mm로 구성된다. eg가 1mm인 경우, 비 Veff / VRF는 80%로부터 50%로 변한다. 기판(8)의 전면에 있는 시스(6)로부터 기판의 전면에 있는 시스(6')의 표면을 따라 이동할 때 플라즈마 시스를 따르는 전압은 구동 RF 전압 진폭에 현저한 강하가 일어나서, 플라즈마는 현저하게 불균일하다.
기판(11)과 프레임(13) 사이의 접촉점이 RF 전류의 상당 부분을 수집하는데 충분한 경우, 기판의 수평 도전성은 면저항에 의한 일부 감폭을 가지며 기판을 따라 RF 전압을 전송할 수 있다. 이런 전송은 전압의 측면 섭동이 방정식(2)에 의해 제공된 스케인 L상에서 지수적으로 감폭되는 텔레그래퍼 방정식에 의해 기술될 수 있다:
L2 = 2 es eg / [ε0ωR□(es + eg)] (2)
스크리닝 길이(L)는 RF 전압이 피닝 면 접촉으로부터 방정식(1)의 플로팅 케이스로 변하게 될 거리의 추정값이다. 이는 통상적인 플라즈마 처리 조건, 13.56MHz의 주파수, 2mm의 시스 두께 및 1mm의 제 1 여유 간격(12)에 대해 추정될 수 있다. 이런 스케일링 길이는 10Ω의 기판 면적 저항에 대해 약 40cm, 100Ω에 대해 13cm 및 1000Ω에 대해 4cm이다. 10 내지 1000Ω 면적의 기판 도전성의 큰 범위에서, 스크리닝 길이는 관심 기판의 크기보다 절대 현저하게 크지 않으며; 따라서, 임의의 경우에, 기판 수평 도전성은 기판의 중앙과 가장자리 사이에 플라즈마 시스를 가로질러 RF 전압을 동일하게 할 수 없다.
결과는 제 1 여유 간격(12)이 기판과 백전극 사이에 존재할 때, 기판의 정면에 있는 플라즈마 시스(6')에 있는 RF 전압은 시스와 결합하여 용량성 분배기를 생성하는 제 1 여유 간격 때문에 현저하게 감소된다. 인접 플라즈마 지역은 시스(6)를 가로질러 전체 RF 전압을 가진다. 표준 플라즈마 커패시터에서 RF 시스 전압은 플라즈마를 위한 구동 에너지를 제공하며, 최종 플라즈마 밀도는 이런 RF 전압의 면적으로서 정해진다는 것이 본 발명에서 상기된다. 본 발명자들은 제 1 여유 간격의 존재하에서, RF 전압비 Veff/VRF는 80% 이하로 감소된다고 추정하기 때문에, 이것은 기판의 접지된 가장자리와 중앙 지역 사이에, 플라즈마 생산 강도는 100% 내지 64% 이하로 변한다는 것을 암시한다. 플라즈마에서 전자가 이런 플라즈마 파워를 확산하기 때문에, 비 균일성이 측면을 손상시킬 것이며 처리 비 균일성이 기판 가장자리로부터 웨이퍼 중앙 지역으로 퍼져갈 것이다.
요약하면, 기판 뒤에 여유 간격의 존재의 가장 분명한 결과들 중 하나는 나쁜 처리 균일성이다. 일부 경우에 RF 시스 전압 변화는 더욱더 강렬한 단점을 가진다. 특히 실리콘 기반 PECVD 처리의 경우에, 더 강한 가장자리 플라즈마는 국소의 과도한 플라즈마 먼지 형성에 대한 초기 자극을 유도할 것이다. 국소 시스에 먼지 구름의 포획은 플라즈마 균일성을 더욱 악화시킬 것이다.
US2013112546은 입구 및 출구를 구비한 처리 챔버 및 처리 챔버의 한 벽 상에 위치한 스퍼터링 표적을 가진 스퍼터링 시스템을 개시한다. 또한 진공 통로를 통해 연결된 복수의 처리 챔버가 개시된다.
US2008061041은 플라즈마 처리 장치를 개시하며, 이 장치는 제 1 전극, 기계장치를 통해 제 1 전극을 향하도록 제공되어 제 2 전극과 기계 장치 사이에 공간을 형성하는 제 2 전극, 기체를 공간 속에 공급하는 기체 공급 유닛, 제 1 및 제 2 전극을 가로질러 고주파수 전압을 인가하여 공간 속에 공급된 기체를 플라즈마로 전환하는 전원을 가진 전력 회로 및 기계 장치의 제 2 지역의 적어도 일부를 지지하여 고주파수 전압이 제 1 및 제 2 전극을 가로질러 인가될 때 제 1 지역과 제 1 전극 사이에 방전이 일어나지 않는 거리로 기계 장치를 제 1 전극으로부터 이격시키는 지지 유닛을 포함한다.
US2009294062는 소스 및 바이어스 RF 파워 발전기를 사용하는 플라즈마 반응기를 개시하며, 플라즈마는 다른 발전기에서 변화를 보상함으로써 소스 또는 바이어스 파워 발전기의 출력에 가공된 과도전류에 대항하여 안정화된다.
US2010282709는 유기 발광 디바이스의 전극의 표면을 플라즈마-처리하는 기판 플라즈마-처리 장치를 개시한다. 기판 플라즈마-처리 장치는 제 1 전극과 기판 사이의 거리 및 제 2 전극과 기판 사이의 거리를 조절할 수 있다.
KR20080020722는 기판의 전체 표면상에 고 방전 효과를 발생시킴으로써 플라즈마 처리 공정의 균일성을 개선하도록 제공된 플라즈마 처리 장치를 개시한다. 플라즈마 처리 공정은 처리 챔버에서 실행된다. 상부 및 하부 전극은 처리 챔버에 설치되며, 서로를 마주본다. 기체 공급 부재는 처리 기체의 흐름이 기판의 중앙을 향하는 상부 및 하부 전극 사이에 위치된 기판의 둘레의 측면 표면으로부터 유도되는 방식으로 처리 기체를 공급한다.
본 발명의 목적은 상기 단점들의 적어도 일부를 예방하거나 완화하는 것이다.
본 발명의 한 목적은 단일 진공 시퀀스에서 기판의 두 면의 RF 처리를 실행하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기판의 활성 영역 상에서 마찰 또는 접촉에 의해 오염을 제거하는 것이며, 오염은 기판 표면이 후면 전극과 접촉할 때 일어날 수 있다.
다른 목적은 기판과 백판 전극 사이의 기계적 여유에 의해 유도된 플라즈마 불균일성을 피하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 진공하에서 기판의 기계적 뒤집힘을 피하는 것이다. 진공하에서 기판의 기계적 뒤집힘은 웨이퍼 파괴의 위험을 암시한다.
본 발명은 기판의 활성 부분이 기판 홀더 또는 플라즈마 반응기 용기에서 전극과 같은 플라즈마 반응기 용기의 임의의 다른 부분과 접촉되지 않는 플라즈마 반응기 용기를 제공함으로써 이런 목적을 성취한다.
본 발명은 진공 챔버; 진공 챔버에 있는 제 1 전극; 제 1 전극과 대향하며 제 1 전극으로부터 이격된 진공 챔버에 있는 제 2 전극; 진공 챔버에 플라즈마를 제공하기 위한 수단; 제 1 또는 제 2 전극의 하나에 주요 RF 전압을 인가하기 위해, 제 1 또는 제 2 전극의 하나에 전기적으로 연결된 전원, 다른 전극은 접지된다; 도전성 재료를 포함하며, 제 2 전극과 전기 접촉되며 기판을 고정하여 기판의 상부 및 하부 표면의 적어도 대부분은 플라즈마 반응기의 임의의 부분과 접촉하지 않고 플라즈마에 노출될 수 있는 기판 캐리어를 포함하는 플라즈마 반응기 용기에 의해 이런 목적을 성취하며; 반응기 용기는 기판 캐리어와 제 2 전극 사이에 포함된 제 3 전극을 더 포함하며, 제 3 전극은 상기 제 2 전극과 전기절연되며; 제 3 전극은 기판 캐리어가 기판을 고정할 때, 제 1 여유 간격이 기판과 제 3 전극 사이에 포함되도록 배열된다.
플라즈마 반응기 용기 내에서 제 3 전극의 위치 및/또는 기판 캐리어의 위치는 조절될 수 있어서, 제 3 전극과 기판 홀더에 의해 고정된 기판 사이의 제 1 여유 간격의 크기는 조절될 수 있다. 기판의 표면에서 플라즈마 전압은 제 1 여유 간격의 크기에 의해 측정될 수 있다. 플라즈마 반응기 용기 내에서 제 3 전극의 위치 및/또는 기판 캐리어의 위치는 조절되어 기판의 표면에 소정의 플라즈마 전압을 제공할 수 있다.
바람직하게는 기판 캐리어는 기판의 주변에서 기판을 고정하도록 구성된다. 기판 캐리어는 기판의 주변에서 기판을 고정하도록 구성될 수 있어서 기판의 상부 표면과 하부 표면은 완전히 노출되거나 기판의 상부 표면과 하부 표면의 적어도 대부분은 노출된다. 후자의 구성에서, 상기 기판의 상부 표면과 하부 표면의 적어도 대부분은 기판 캐리어 및/또는 플라즈마 반응기 용기의 임의의 부분과 접촉되지 않는다. 바람직하게는, 기판 캐리어는 기판을 고정하도록 구성되어 상부 및 하부 기판의 활성 영역은 기판 캐리어와 접촉하지 않는다. 여기서, 활성 영역은 장치가 증착되어질 표면에 해당한다. 바람직하게는 기판 캐리어는 단지 기판의 비-활성 부분 내에 기판을 고정하도록 구성된다. 비-활성 부분은 기판 표면의 주변에 0.5mm 내지 2mm 또는 2mm 내지 3mm, 또는 0.5mm 내지 10mm의 거리를 포함할 수 있다.
본 발명의 유리한 실시태양의 또 다른 목적은 기판을 뒤집기 및/또는 기판의 두 면의 활성 영역을 접촉하기 없이, 기판의 상부 및 하부 표면을 단일 진공 시퀀스에 노출하기 위한 보상 RF 전압을 사용하는 것이다. 이런 목적을 성취하기 위해서, 플라즈마 반응기 용기는 제 3 전극에 보상 RF 전압을 제공하도록 구성된 보상 장치를 포함하며, 보상 RF 전압은 제 1 및 제 2 전극 사이에 RF 전압차의 변조 위상과 반대인 변조 위상을 가진다. 보상 RF 전압의 진폭은 기판의 표면에서 플라즈마 전압의 진폭이 상기 제 1 또는 제 2 전극 중 하나에서 전압의 진폭과 실질적으로 동일할 수 있도록 조절될 수 있다.
제 3 전극과 기판 사이의 제 1 여유 간격은 실질적으로 일정한 두께이며, 이 거리는 0.5mm 내지 3mm로 이루어진다. 바람직하게는, 제 1 여유 간격은 2mm 미만이다. 가장 바람직하게는 간격은 약 1mm이다.
본 발명은 복수의 플라즈마 반응기 용기를 포함하는 어셈블리를 제공하며, 복수의 플라즈마 반응기 용기의 적어도 하나는 상기 플라즈마 반응기 용기의 하나에 따른 플라즈마 반응기 용기이며, 복수의 플라즈마 반응기 용기의 각각은 진공 통로를 통해 연결되며, 진공 통로는 기판이 통과하게 구성되고, 상기 플라즈마 반응기 용기의 적어도 하나는 기판의 상부 표면에 플라즈마를 제공하도록 구성되며, 상기 플라즈마 반응기 용기의 적어도 하나는 기판의 하부의 반대 표면에 플라즈마를 제공하도록 구성된다. 상부 표면은 기판의 제 1 표면이며 하부 표면은 제 1 전극과 반대인 기판의 제 2 표면이라는 것이 이해될 것이다. 따라서 상부 및 하부 표면은 도 3의 실시태양에 기술된 것과 동일한 수평면에 놓일 수 있거나 동일한 수직면에 놓일 수 있거나 수평면과 수직면 사이의 임의의 면에 놓일 수 있다.
본 발명은 또한 상부 및 하부 표면상에 활성 영역을 가진 기판의 저압 처리에 관한 것이다. 기판은 통상적으로 전자, 광학, 전기기계 또는 전기화학 구성요소를 제조하는데 사용된다. 대부분의 실시태양에서, 비-도전성 기판이 사용되는 것이 바람직하다. 또한 기판은 면 외형을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용될 수 있는 기판의 예들은 터치 스크린 디스플레이용 얇은 유리 기판 또는 파워 다이오드용 반도체 웨이퍼 또는 이종-접합 실리콘 태양 전지와 같은 유전체 기판을 포함한다.
본 발명의 목적은 기판상에 플라즈마 처리를 균일하게 및 기판의 활성 영역을 접촉하지 않고 실행하는 방법을 제공하는 것이다. 또한 단일 진공 시퀀스 공정에서 기판의 다른 면은 완전히 처리되는 것이 바람직하다.
이런 목적은 반응기를 사용하여 플라즈마 처리를 실행하는 방법에 의해 성취되며, 상기 방법은 기판 캐리어가 기판을 고정하도록 배열하는 단계; 기판을 고정하는 기판 캐리어를 진공 챔버 속에 도입하는 단계; 기판을 진공 챔버 내에 위치시켜 기판의 상부 또는 하부 표면을 제 1 및/또는 제 2 전극과 정렬시키는 단계; 제 3 전극을 이동시켜 기판과 제 3 전극 사이에, 소정의 값의 제 1 여유 간격을 제공하는 단계; 제 1 또는 제 2 전극의 하나에 주요 RF 전압을 인가하고 다른 전극을 접지하는 단계; 보상 전압을 제 3 전극에 인가하는 단계, 보상 전압은 제 1 또는 제 2 전극 사이에 인가된 RF 전압차에 대한 위상이 반대이다; 기판과 제 1 또는 제 2 전극 사이에 있는 간격에 플라즈마를 제공하는 단계; 및 플라즈마를 연소시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 선택적 특징은 본 명세서의 종속항에 제공된다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.
본 발명은 단지 예로서 제공되고 도면에 의해 예시된 본 발명의 실시태양의 설명의 도움으로 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 통상적인 플라즈마 커패시터 처리 반응기를 예시한다.
도 2는 제 1 여유를 제공하는 기판 뒤의 홈을 포함하는 통상적인 플라즈마 반응기(도 2a) 및 동일한 RF 회로(도 2b)의 일부를 예시한다.
도 3은 본 발명의 한 실시태양에 따른 반응기 용기의 단면도를 도시한다.
도 4a 및 b는 도 3의 반응기 용기에 사용된 보상 장치를 위한 가능한 구성을 예시한다.
도 5a 및 b는 어떻게 기판 캐리어가 도 3의 반응기 용기에 위치될 수 있는지를 예시한다.
도 6a-c는 기판의 두 면을 연속적으로 코팅하기 위한 연속 처리 위치에 있는 기판 및 캐리어 어셈블리를 도시한다.
도 7a-c는 본 발명의 추가 실시태양에 따른 제 2 및 제 3 전극과 함께 캐리어 및 기판 어셈블리의 투시도 및 단면도를 도시한다.
도 8a-c는 본 발명에 따른 반응기 용기에 사용된 기판 캐리어를 위한 다양한 구성을 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 양태에 따라, 처리 라인의 형태로 시스템 어셈블리의 일부를 예시한다.
도 3은 본 발명의 한 실시태양에 따른 플라즈마 반응기 용기(100)의 단면도를 도시한다.
플라즈마 반응기 용기(100)는 진공 챔버(101)에 둘러싸인 진공 챔버(30); 반응기 접지벽(100) 내의 플라즈마 반응기 체적(32); 반응기 체적(32)에 있는 제 1 전극(2); 제 1 전극(2)과 대향하며, 반응기 체적(32)을 마주보며 제 1 전극(2)으로부터 이격되어, 진공 챔버(30)에 있는 제 2 전극(8)을 포함한다.
전원(33)은 플라즈마 반응기 체적(32)에 있는 플라즈마에 전력을 공급하기 위해서 제 1 전극(2)에 주요 RF 전압을 인가하도록 제 1 전극(2)에 전기적으로 연결된다. 제 2 전극(8)은 접지된다. 다른 실시태양에서 전원(33)은 제 2 전극(8)에 전기적으로 연결될 수 있고 제 1 전극(2)은 접지될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도전성 재료를 포함하는 기판 캐리어(13)가 플라즈마 반응기 용기(100)에 추가로 제공된다. 기판 캐리어(13)는 진공 챔버(30)에 위치될 때 제 2 전극(8)과 전기 연결될 수 있도록 구성된다. 도 3에 예시된 기판 캐리어(13)는 웨이퍼와 같이 기판(11)을 고정하는 것으로 보인다. 기판 캐리어(13)는 진공 챔버(30)로부터 제거될 수 있도록 구성되어 기판(11)이 기판 캐리어(13) 상에 장착되게 한다. 기판 캐리어(13)는 적어도 하나의 기판(11)을 고정하여 기판(11)의 상부(40a) 및 반대 하부 표면(40b)의 적어도 대부분이 기판 캐리어(13) 또는 플라즈마 반응기(100)의 임의의 다른 부분과 접촉되지 않는다. 도 3에 예시된 실시예에서, 기판 캐리어(13)는 기판(11)이 놓인 지지 부재(13a, 13b)를 포함하며; 지지 부재(13a, 13b)의 길이는 단지 기판(11)의 비-활성 부분(11a, 11b)을 따라 연장되는 것이며; 따라서 기판(11)의 활성 부분(11c)은 지지 부재(13a, 13b) 또는 플라즈마 반응기(100)의 임의의 다른 부분과 접촉되지 않은 상태로 유지된다. 기판(11)의 활성 부분(11c)은 플라즈마(5)에 노출되는 기판의 일부인 반면 기판의 비-활성 부분(11a, 11b)은 기판 캐리어(13)와 접촉하고 있는 기판(11)의 부분인 것을 유의해야 한다.
한 변형예에서, 지지 부재(13a, 13b)는 기판(11)의 상부 표면과 추가로 접촉하여, 단지 기판(11)의 비-활성 부분(11a, 11b)을 따라 연장된다. 다른 실시태양에서 기판 캐리어(13)는 이의 주변에서만 기판(11)을 고정할 수 있어서 기판(11)의 상부 및 하부 표면(40a, 40b)의 전체가 기판 캐리어(13)와 접촉하지 않은 상태로 유지된다는 것이 이해될 것이다.
반응기 용기(100)는 기판 캐리어(13)와 제 2 전극(8) 사이에 위치된 제 3 전극(16)을 더 포함하며; 제 3 전극(16)의 이런 위치지정은 제 3 전극(16)이 기판(11)과 제 2 전극(8) 사이에 위치되는 것을 보장한다. 제 3 전극(16)과 기판 캐리어(13)는 제 3 전극(16)과 기판(11) 사이에 제 1 여유 간격(12)이 존재하도록 위치된다. 제 1 여유 간격(12)은 기판(11)이 제 3 전극(16)에 의해 접촉되지 않는 것을 보장한다. 제 1 여유 간격(12)은 0.5mm 내지 3mm; 바람직하게는 2mm 미만; 가장 바람직하게는 약 1mm일 수 있다. 바람직하게는 반응기 용기(100)는 제 3 전극(16)의 위치를 조절할 수 있는 수단(도시되지 않음)을 포함하여 사용자는 기판(11)과 제 3 전극(16) 사이에 임의의 원하는 제 1 여유 간격(12)을 선택하고 제공할 수 있다.
기판 캐리어(13)는 제 1 여유 간격(12)이 기판(11)의 전체 표면을 따라 일정하게 유지되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기판(11)이 매우 얇아서 중력 때문에 아래로 휘는 경우에, 전극(16)은 제 1 여유 간격(12)을 일정하게 유지하는 것과 같이 휘어진 기판(11)의 형태를 따르도록 굽을 수 있다.
기판 캐리어(13)는 기판(11)이 기판 캐리어(13)에 고정될 때 기판 캐리어(13)와 기판 표면 사이의 교차점에서 가능한 기하학적 불연속성을 최소화하도록 추가로 배열될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(13a, 13b)는 기판(11)의 활성 표면(11c)이 기판 캐리어(13)와 수평하도록 구성될 수 있다(도 3 참조). 도시되지 않은 변형예에서, 기판 캐리어(13)는 기판(11) 쪽으로 좁아지는 대칭적으로 가늘어지는 가장자리를 포함할 수 있다. 이런 후자 구성에서, 기판 캐리어(13)와 기판(11) 사이의 교차점은 계단을 포함할 수 있다.
유리하게는, 기판 캐리어(13)가 기판(11)의 단지 비-활성 영역(11a, 11b)에서만 기판(11)과 접촉하고, 제 3 전극(16)과 기판(11) 사이에 제 1 여유 간격(12)이 존재하기 때문에, 기판(11)의 활성 영역(11c)은 플라즈마 반응기(100)의 임의의 부분과 접촉하지 않은 상태로 유지된다. 따라서, 기판(11)의 활성 영역(11c)은 오염되지 않은 상태로 유지될 수 있다.
한 실시태양에서, 진공 용기(101)는, 예를 들어, 화살표(49)로 나타낸 방향으로, 진공 용기(101)에 기판 캐리어(13)를 도입하도록 정해진 밸브(26)를 더 포함한다. 기판 캐리어(13)는 반응기 바디(100)와 제 2 전극(8) 사이에 삽입될 수 있다. 진공 용기(101)는 기판 캐리어(13)가 이 다른 말단에서 진공 용기(101)를 빠져나가게 하는 것과 같이, 예를 들어, 밸브(26)와 반대인 다른 밸브(26')를 더 포함할 수 있다.
한 실시태양에서, 보상 장치(18)는 공급선(17)에 의해 제 3 전극(16)에 전기적으로 연결된다. 보상 장치(18)는 임의의 적절한 구성을 가질 수 있으며; 예시적 구성은 이하에서 더욱 상세하게 논의될 것을 이해해야 한다. 이런 실시예의 경우 보상 장치(18)는 간단한 RF 전압 소스로서 고려될 수 있다.
보상 장치(18)는 보상 RF 전압(Vc)을 제 3 전극(16)에 제공할 수 있도록 구성되며, 보상 RF 전압은 제 1 전극(2)과 제 2 전극(8) 사이의 RF 전압차의 변조 위상과 반대인 변조 위상을 가진다. 제 2 전극(8)이 접지된 경우에, RF 전압차는 전원(33)에 의해 제 1 전극(2)에 인가되는 주요 RF 전압과 동일하다.
보상 장치(18)는 또한 제 2 전극(8)에 직접적으로 또는 전극(8)과 접촉하는 금속부에 간접적으로 다른 연결 라인(20)에 의해 전기적으로 연결되며; 보상 장치(18)는 제 2 전극(8)과 제 3 전극(16) 사이에 전기적으로 연결된다. 그 결과, 제 3 전극(16)에 보상 RF 전압(Vc)이 제공되도록 하기 위해, 보상 장치(18)는 제 3 전극(16)에 보상 RF 전압(Vc)을 제공하여야 하며 보상 RF 전압(Vc)의 위상과 진폭은 조절되어 기판(11)의 전압은, 용량성 효과에 의해, 제 2 전극(8)에 대한 전압의 값과 동일한 값을 가진다.
제 3 전극(16)은 세라믹 고정 기둥과 같은, 절연성 이격 요소(22, 23)에 의해 상기 제 2 전극으로부터 추가로 전기 절연된다. 세라믹부(22, 23)는 제 3 전극(16)과 제 2 전극(8) 사이에 제 2 여유 간격(21)을 형성한다. 세라믹 고정 블럭(22, 23)은 사용자가 제 2 여유 간격(21)의 크기를 조절할 수 있도록 다른 치수의 세라믹 고정 블럭으로 대체될 수 있다. 세라믹 고정 블럭(22, 23) 이외에, 다른 수단이 제 2 전극(8)으로부터 제 3 전극(16)을 전기적으로 절연하는데 사용될 수 있다. 또한, 제 2 여유 간격(21)의 크기를 조절하기 위한 다른 수단이 제공될 수 있다. 한 실시태양에서, 제 2 전극(8)은 홈(112)을 포함한다. 제 2 여유 간격(21)은 제 2 전극(8)에 적절한 크기의 홈을 제공하고 세라믹 고정 블럭(22, 23)에 적절한 치수를 제공함으로써 소정의 크기로 구성될 수 있다.
한 실시태양에서, 반응기 용기(100)는 하우징(603)에 대해 제 2 전극(8)과 제 3 전극(16)(백판 어셈블리)을 이동시키기에 적합한 기계적 작동기(도 3과 5에 숫자 28로 도시됨)를 포함한다. 이런 이동은 백판 어셈블리가 낮춰질 때 플라즈마 반응기 체적(32)을 진공 챔버(30)로 개방하게 하고 백판 어셈블리가 위로 이동할 때 이를 폐쇄하게 한다.
도 5a 및 5b에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 반응기 용기(100)는 제 1 및 제 2 부분(601, 602)으로 나뉜다. 제 1 부분(601)은 하우징(100) 내에 위치된 제 2 전극(2)을 포함한다. 제 2 부분(602)은 세라믹 고정 블럭(22, 23)에 의해 분리된 제 2 전극(8)과 제 3 전극(16)을 포함한다. 제 1 또는 제 2 부분(601, 602)은, 예를 들어, 작동기(28)를 사용함으로써, 다른 부분에 대해 이동가능하다. 기판 캐리어(13)는 제 1 및 제 2 부분(601, 602) 사이에 위치된다. 바람직하게는 기판 캐리어(13)는 화살표(49)의 방향으로 로보트 수송에 의해 위치 속에 이동된다. 제 1 및 제 2 부분(601, 602)은 각각이 기판 캐리어(13)에 의해 받쳐지도록 배열되어 제 1 및 제 2 부분(601, 602) 및 기판 캐리어(13)가 플라즈마 반응기 체적(32)을 형성한다. 구체적으로 제 1 및 제 2 부분(601, 602)은 하우징(100)이 기판 캐리어(13)에 의해 받쳐지도록 배열되어 제 2 전극(8)이 기판 캐리어(13)에 의해 받쳐진다. 하우징(100)이 기판 캐리어(13)에 의해 받쳐질 때, 기판 캐리어(13)는 백판 어셈블리(8)와 하우징(603) 사이에 끼여 조여질 수 있다. 도시되지 않은 변형예에서, 기판 캐리어(13)가 끼여 조여질 때 화살표(49) 방향으로 이동될 수 있다.
다른 실시태양에서 제 1 및 제 2 부분(601, 602)은 이들이 기판 캐리어(13)에 의해 받쳐지지 않도록 배열될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이 경우에, 제 1 및 제 2 부분(601, 602)은 제 1 및 제 2 부분(601, 602)과 기판 캐리어(13)의 각각 사이에 간격이 존재하도록 배열된다. 이 간격은 반응 용기(100)로부터 기체를 공급하거나 추출하는데 사용될 수 있다. 이런 구성에서, 제 2 전극(8)과 하우징(603) 사이의 전기 접촉은 하우징(603)을 제 2 전극(8)에 전기적으로 연결하는 유연한 리본(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
실제로 반응 용기(100)의 제 2 부분(602)은 반응 용기(100)의 제 1 부분(601) 쪽으로 이동될 수 있고; 또는 다른 실시태양에서, 반응 용기(100)의 제 1 부분(601)은 반응 용기(100)의 제 2 부분(602) 쪽으로 이동될 수 있고; 또는 제 1 및 제 2 부분(601, 602) 모두는 서로에 대해 이동될 수 있어서, 제 1 및 제 2 부분(601, 602) 사이에 기판 캐리어(13)를 고정시켜 플라즈마 챔버를 형성하며 이 안에서 반응성 처리가 실행되어 플라즈마 반응기 체적(32)을 형성한다.
도 5a 및 5b 및 도 6a, 6b 및 6c에 예시된 대로, 사용 시에, 반응 용기(100)의 제 1 및 제 2 부분(601, 602)은 떨어져 이동된다. 기판(11)은 기판 캐리어(13) 상에 제공되며 기판 캐리어(13)는 반응 용기(100)의 제 1 및 제 2 부분(601, 602) 사이에 위치된다. 도 6a 내지 6b는 기판(11)의 위쪽을 코팅하도록 배열된 챔버(32)에서 기판 캐리어(13)의 위치지정을 예시한다. 기판 캐리어(13)는 수평선(도 5a의 화살표 49)을 따라 위치되어 제 1 전극(2) 아래 및 제 2 및 제 3 전극(8, 16) 바로 아래에 배열되고 바람직하게는 중심에 오도록 맞춰진다.
기판 캐리어(13)는 임의의 적절한 위치지정 수단을 사용하여; 예를 들어, 사슬, 왕복대 또는 수송 포크(도시되지 않음)를 사용하여 수동으로 또는 자동으로 위치될 수 있으며 이는 기판 캐리어(13)를 위치지정할 때 사용자를 도울 것이라는 것이 이해될 것이다. 이런 전송 요소(14)는 기판 캐리어(13)를 위치지정할 때 사용자에 의해 고정될 수 있으며 또는 선택적으로 전송 요소(14)는 기판 캐리어(13)의 자동 위치지정을 허용하는 작동기 또는 다른 자동 구동 수송 수단에 의해 구동되는 사슬에 연결될 수 있다.
일단 기판 캐리어(13)가 위치되어 제 1 전극(2) 아래 및 제 2 및 제 3 전극(8, 16) 바로 아래에 배열되고 바람직하게는 중심에 오도록 맞춰지면, 반응 용기(100)의 제 2 부분(602)은 제 1 부분(601) 쪽으로 이동하여 제 1 및 제 2 부분(601, 602) 사이에 기판 캐리어(13)를 고정하고, 플라즈마가 한정되는 반기밀 플라즈마 반응성 체적(32)을 형성한다. 구체적으로 기판 캐리어(13)는 제 2 전극(8)과 제 1 전극(2)이 수용되는 하우징(603) 사이에 고정된다. 기판 캐리어(13)는 도전성 재료를 포함하기 때문에, 하우징(603)은 기판 캐리어(13)에 의해 제 2 전극(8)에 전기적으로 연결된다.
위치지정된 제 1 및 제 2 부분(601, 602)은 완전한 플라즈마 처리 시퀀스 동안 고정되는 것이 바람직하다.
서로에 대해 이동하는 반응 용기(100)의 제 1 및 제 2 부분(601, 602)을 가지는 이점은 제 1 및 제 2 부분(601, 602)이 이동하여 기판 캐리어(13)와 제 2 전극(8)을 기계적으로 접촉할 수 있어서, 소정의 제 1 여유 간격(12)을 정확하게 형성한다는 것이다. 또한, 제 1 및 제 2 부분(601, 602)을 함께 이동시키는 것은 플라즈마 반응기 체적(32)을 밀폐하여 플라즈마 박스 형태로 작동하게 한다. 또한 제 1 및 제 2 부분(601, 602)이 함께 이동하여 기판 캐리어(13)를 고정하고 제 2 전극(8)과 접촉할 때, 이것은 반응 용기(100), 기판 캐리어(13) 및 백판(8)이 모두 전기적으로 접지된다는 것을 보장한다.
도 6a, 6b 및 6c에 예시된 실시예에서, 위치지정 수단은 기판 캐리어(13) 및 위치지정 수단의 고정부(26)에 기계적으로 연결된 스프링 요소(27)(평평한 스프링으로 나타내어짐)를 포함할 수 있다. 고정부는 프레임(26)으로 도시된다. 스프링 요소(27)는 기판 홀더(14)가 제 2 전극(8)에 의해 전송된 힘 아래서 이동하고 수직으로 조절되게 한다. 스프링 요소(27)는, 제 1 및 제 2 부분(601, 602)이 떨어져 이동할 때, 제 1 부분(601) 및 제 2 부분(602) 사이의 중심에 오도록 맞춰진 위치에 기판 캐리어(13)를 유지한다. 도 6c는 뒤집힌 도 6a 및 6b의 반응기 용기(100)를 나타낸다. 도 6c의 구성은 기판(11)의 하부 표면(40b)(도 3 참조)을 플라즈마에 노출하는데 사용될 수 있다.
세라믹 고정 블럭(22, 23)의 높이 및 홈(112)의 깊이는 제 1 및 제 2 부분(601, 602)이 진공 챔버(30)로 함께 운반될 때, 제 1 여유 간격(12)이 소정의 값과 동일하도록 선택되는 것에 유의해야 한다.
다음으로, 도 6b 및 6c에 도시된 대로, 플라즈마(5)가 플라즈마 챔버(32) 속에 제공된다. 전원(33)은 주요 RF 전압을 제 1 전극(2)에 인가하는데 사용되며; 이 주요 RF 전압은 기판(11)의 상부 표면(40a)(도 3 참조) 상에 플라즈마 증착을 일으키는 플라즈마 반응기 체적(32)에서 플라즈마(5)를 하전시킨다. 하전된 플라즈마(5)는 용량성 효과에 의해, 기판(11)의 상부 표면(40a) 상에 전압을 유도한다.
전원(33)이 주요 RF 전압을 제 1 전극(2)에 인가하는데 사용되는 것과 동시에, 보상 장치(18)는 제 3 전극(16)에 보상 RF 전압(Vc)을 제공하도록 작동된다. 보상 RF 전압(Vc)의 진폭은 주요 RF 전압의 10 내지 100%이나, 보상 RF 전압(Vc)의 위상은 제 1 및 제 2 전극(2 및 8) 사이의 전압차의 위상과 반대이다.
주요 RF 전압이 제 1 전극(2)에 인가되고 보상 전압이 제 2 전극(16)에 인가됨에 따라, 진공 챔버(30)에 있는 플라즈마(5)는 연소되고 기판(11) 상의 플라즈마 증착이 일어난다.
보상 RF 전압(Vc)은, 하전된 플라즈마(5)에 의해 기판(11)의 상부 표면(40a) 상에 유도된 전압을 상쇄하는 기판(11)의 하부 표면(40b) 상에, 커패시턴스 효과에 의해, 전압을 유도한다. 기판(11)의 하부 표면(40b) 상에 유도된 전압은 여유 간격(12)에 의해 유도된 일련의 커패시턴스의 효과를 상쇄한다. 그 결과로서 기판(11)의 상부 표면(40a)은 기판의 상부 표면(40a)을 가로질러 일정하고 인접 제 2 전극(8)의 전위와 동일한 최종 전위를 가질 것이다. 기판(11)의 상부 표면(40a)을 가로지르는 전위가 일정하기 때문에, 상부 표면(40a)을 가로지르는 균일하게 분산된 플라즈마 증착이 일어날 것이다.
예를 들어, 제 2 전극(8)이 접지되고(제로 전압) 제 1 전극(2) 상의 전원(33)에 의해 전달된 구동 RF 전압이 V0이며, 플라즈마(5)와 제 2 전극(8) 사이의 RF 전압이 VRF인 것을 가정하고, 플라즈마가 준-대칭인 것으로 추가로 가정하면, RF 플라즈마 전압(VRF)은 대략 VRF = V0/2, 시스(6)를 가로지르는 RF 전압의 타당한 평가일 것이다(도 1-3 참조). 보상 장치(18)에 의해 제 3 전극(16)에 제공된 보상 RF 전압은 Vc이다. 기판(11)의 상부 표면(40a)에서 유효 전압(Veff)은 다음이다:
Veff = (VRF - Vc) es / (es + eg) 방정식(3).
Vc에 대한 적절한 값을 선택함으로써, 유효 전압(Veff)은 VRF와 동일하게 만들어질 수 있다. 유효 전압(Veff)이 VRF와 동일한 것을 보장하는 Vc에 대한 적절한 값은 다음으로서 측정될 수 있다:
Vc = -(eg/es) VRF 방정식(4),
eg는 기판(11)과 제 3 전극(16) 사이의 제 1 여유 간격(12)이며 es는 플라즈마 시스(6)의 두께이다.
마이너스 표시는 위상이 VRF의 위상과 반대일 것을 나타낸다.
시스 덮개가 1 내지 3mm 범위인 것을 상기하면, 보상 전압은 1mm의 제 1 여유 간격(12)에 대해 RF 전압(VRF)의 33% 내지 100% 또는 2mm의 제 1 여유 간격(12)에 대해 RF 전압(VRF)의 66% 내지 200%일 것이다. RF 전압(VRF)은 구동 RF 전압(V0)의 대략 절반이기 때문에, 보상 전압(Vc)은 제 1 여유 간격(12)이 1 내지 2mm로 유지될 때 전원(33)에 의해 전달된 주요 RF 전압의 16 내지 100% 범위일 것이다.
한편 제 3 전극에 대한 보상 전압(Vc)은 대략 주요 RF 전압 또는 이의 미만, 바람직하게는 약 이의 1/3일 것이다.
상기한 대로 보상 장치(18)는 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 2개의 다른 적절한 보상 장치(18a, 18b)의 예는 각각 도 4a 및 4b에 도시된다. 보상 장치(18a, 18b)의 각각은 다른 방식으로 보상 RF 전압(Vc)을 제 3 전극(16)에 제공한다.
보상 장치(18a)는 제 2 전극(8)을 제 3 전극(16)에 전기적으로 연결하는 자기 인덕턴스 코일(19)로 필수적으로 제조된다. 보상 장치(18a)를 통해 기판(11)으로부터 제 3 전극(16)까지 나타내는 동일한 전기 회로가 또한 도 4a에 예시된다. 동일한 전기 회로는 제 1 여유 간격(12)에 해당하는 제 3 전극(16)과 기판 사이의 커패시턴스인 커패시턴스(Cg) 및 제 2 여유 간격(21)의 커패시턴스의 기여 더하기 제 3 전극 주변과 세라믹 이격 요소(22, 23) 모두의 기여를 포함하는 전극(16)과 밀폐된 제 2 전극(8) 사이의 상호 커패시턴스에 해당하는 커패시턴스(Cb)를 포함한다. 기판(13)을 제 2 전극(8)에 연결하는 이런 임피던스의 시스템은 다음 조건이 충족될 때 공명에서 0의 순 임피던스를 가진다는 것을 추론하는 것은 쉽다:
L (Cg + Cb) ω2 = 1 방정식(5),
ω는 공명 주파수이다.
기판(13)과 전극(8) 사이의 제로 임피던스는 두 부분이 동일한 RF 전압에 있다는 것을 의미한다. 따라서, ω가 RF 주파수와 동일한 경우에, 적절한 자기 인덕턴스(L)를 가진 자기 인덕턴스 코일(19)을 제공함으로써, 자기 인덕턴스 코일(19)은 기판(11)과 제 3 전극(16) 사이의 제 1 여유 간격(12)으로부터 얻은 커패시턴스(Cg)를 보상할 것이다. 구체적으로 ω가 RF 주파수와 동일한 경우에, 1/(Cg + Cb) ω2와 동일한 자기 인덕턴스(L)를 가진 자기 인덕턴스 코일(19)을 제공함으로써, 자기 인덕턴스 코일(19)은 기판(11)과 제 3 전극(16) 사이의 제 1 여유 간격(12)으로부터 얻은 커패시턴스(Cg)의 일련의 임피던스 효과를 제거하기 위한 적절한 보상 전압을 제공할 것이다.
보상 장치(18a)의 장점들 중 하나는 구성의 단순성이며; 보상 장치(18a)는, 예를 들어, 스트립 라인 기술을 사용하여, 컴팩트하게 제조될 수 있는 단순한 자기 인덕턴스 코일(19)을 포함한다.
도 4b는 보상 장치(18)의 추가 실시예를 예시한다. 도 5b에 도시된 보상 장치(18a)는 주요 발전기(33)로부터 나오는 RF 파워 입구를 기초로 한 자기 인덕턴스에 대한 대안이다. 보상 장치(18b)는 RF 파워의 일부가 RF 서플라이(33)로부터 추출되는 RF 파워 입구(51) 및 전형적인 RF 매치 박스에서 발견된 회로와 매우 유사한 다양한 조절가능한 회로를 포함한다. 보상 장치(18a)는 RF 전원(51)으로부터의 출력인 RF 전압을 조절하도록 사용될 수 있는 전압 제어 수단(52)을 포함한다. 보상 장치(18a)는 또한 라인(23)을 통해 제 3 전극(16)에 공급된 RF 파워의 위상을 전환하고 조절하는 수단을 포함하는데, 이는 통상적인 변압기로서 실행될 수 있기 때문이다.
보상 시스템이 18a로서 자기 인덕턴스 또는 18b로서 보조 매치 박스인지에 따라, 보상 시스템의 적절한 조절을 위해서, 보상 전압의 위상과 진폭을 교정하는 것이 권장된다. 이의 상당 부분은 플라즈마를 금속 블럭으로 모방하는 교정으로 실행될 수 있고, 자유 공간은 시스를 모방하고 기판을 위한 모형으로서, 절연판은 그 위에 금속화 패드를 가진다. RF 프로브는 금속 패드와 인접 전극(8) 사이에 전압차를 가려낼 수 있다. 조절은 프로브 차동 신호를 제로 눈금에 맞추는데 있다. 이런 기술은 Vc의 진폭 및 위상을 조절하는데(예를 들어, L의 값을 조절하는데) 매우 충분하다. 실제 플라즈마 및 균일성의 측정을 사용하는 정교한 조율이 이후에 실행될 수 있다.
보상 장치(18)는 도 4a 및 4b에 도시된 구성 이외의, 임의의 다른 적절한 구성을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 수동 또는 능동인 다양한 회로는 제 3 전극(16)에 보상 RF 전압(Vc)을 제공할 수 있다. 이런 다양한 회로는 보상 RF 전압(Vc)의 진폭 및 위상 모두를 조절하도록 구성될 수 있다. 그러나, 이의 구성과 무관하게, 보상 장치(18)는 제 3 전극(16)에 보상 RF 전압(Vc)을 제공할 수 있도록 구성될 수 잇어서 기판(11)과 인접 제 2 전극(8)은 동일한 RF 전압을 가진다.
상기 반응기 용기(100) 실시예에서, 기판 캐리어(13)는 단일 제 3 전극(16) 위에 단일 기판(11)을 고정하도록 구성된 것으로 도시된다. 도 7a 내지 7c는 본 발명의 추가 실시태양에 따른 다른 캐리어(113) 및 상응하는 백판 어셈블리(602)를 예시한다. 반응기 어셈블리(601)의 상부는 도 5a에서와 동일하며, 도 3에 도시된 플라즈마 반응기 용기(100)의 여러 동일한 외형을 가지며 유사한 외형은 동일한 참조번호가 부여된다. 그러나, 기판 캐리어(813)는 4개의 기판을 고정할 수 있고 아래의 백판 어셈블리(602')는 이런 변형된 기하 도형적 배열, 특히 다수의 기판 바로 아래에 다수의 보상 전극(16)을 갖도록 만들어질 수 있다.
도 7에서, 기판 캐리어(813)는 도전성 재료를 포함하며 기판 캐리어(813)가 진공 챔버(30)에 위치될 때 제 2 전극(8)과 전기적으로 접촉될 수 있도록 구성된다. 도 7a에 예시된 기판 캐리어(813)는 4개의 웨이퍼와 같은 4개의 기판(811)을 고정하는 것으로 도시된다. 기판 캐리어(813)는 진공 챔버(30)로부터 제거될 수 있도록 구성되어 기판(811)이 기판 캐리어(813) 상에 장착되게 한다. 기판 캐리어(813)는 기판(811)의 각각을 고정하여 각 기판(81)의 상부(40a) 및 반대, 하부 표면(40b)의 적어도 대다수가 기판 캐리어(813) 또는 플라즈마 반응기(100)의 임의의 다른 부분과 접촉하지 않는다. 도 7a에 예시된 실시예에서, 기판 캐리어(813)는 4개의 컷-아웃(cut-out) 부분(814)을 포함하며 이의 각각은 바람직하게는 기판(811)의 면적보다 큰 면적을 가지며 기판(811)을 수용할 수 있다. 기판(811)의 각각이 컷-아웃 부분(814)에 고정되는 방식은 도 3에서 개별 기판에 대해 기술한 것과 유사하며, 지지체는 증착될 장치가 활성이 아닌 바로 가장자리에서만 기판과 접촉한다. 도 7b에 예시된 대로, 기판 캐리어(813)는 컷-아웃 부분(814) 속으로 연장되는 지지 부재(813a, 813b)를 포함한다. 기판(811)은 이런 지지 부재(813a, 813b) 상에 놓이며; 지지 부재(813a, 813b)의 길이는 각 기판(811)의 비-활성 부분(811a, 811b)만을 따라 연장되는 길이다. 따라서 각 기판(811)의 활성 부분(811c)은 지지 부재(813a, 813b) 또는 플라즈마 반응기(800)의 임의의 다른 부분과 접촉하지 않은 상태로 유지된다. 다른 실시태양에서 기판 캐리어(813)는 지지 부재(813a, 813b)를 포함하지 않을 것이며 컷-아웃 부분(814)은 기판(811)의 면적보다 약간 작은 면적을 가져서 각 기판은 상응하는 컷-아웃 부분(814) 위의 기판 캐리어(813) 상에 직접 놓일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 이 경우에 기판 캐리어(813)는 각 기판(811)의 비-활성 부분(811a, 811b)만 접촉하는 것이 가장 바람직하다.
도 7a 및 7b에서, 상응하는 백판 어셈블리(602')는 기판 캐리어(813)에 제공된 4개의 컷-아웃 부분(814)에 해당하는 4개의 제 3 전극(816)을 더 포함한다. 4개의 제 3 전극(816)의 각각은 보상 장치에 전기적으로 연결된다. 4개의 제 3 전극(816)의 각각은 기판 캐리어(813)와 제 2 전극(8) 사이에 위치되며 기판 캐리어(813)는 이의 컷-아웃 부분(814)의 각각이 상응하는 제 3 전극(816) 위에 정렬되도록 배열될 수 있다. 따라서 기판 캐리어(813)에 의해 고정된 각 기판(811)은 상응하는 제 3 전극(816) 위에 정렬될 수 있다. 플라즈마 반응기 용기(100)에서의 경우와 같이, 제 3 전극(816)의 각각은 각각의 제 3 전극(816)과 기판(811) 사이에 제 1 여유 간격(12)이 존재하도록 위치된다. 제 1 여유 간격(12)은 각 기판(811)이 이의 상응하는 제 3 전극(816)과 접촉되지 않는 것을 보장한다. 바람직하게는 각각의 기판(811) 및 이의 상응하는 제 3 전극(816) 사이의 제 1 여유 간격(12)은 약 1mm이다.
도 7b에서, 제 2 전극(8)은 제 2 전극(8)의 중앙을 향해 위치된 기둥(25')을 더 포함한다. 사용하는 동안, 기판 캐리어(813)가 제 2 전극(8)과 전기 접촉 상태가될 때, 기판 캐리어(813)의 중앙은 기둥(25') 상에 놓일 것이다. 기둥(25')은 기판 캐리어(813)에 구조적 지지체를 제공하여 기판(811)이 자신의 중량하에서 휘는 것을 예방할 것이다. 이것은 기판(811)의 각각과 이의 상응하는 제 3 전극(816) 사이에 일정한 거리가 유지되는 것을 보장한다.
비록 4개의 컷-아웃 부분(814) 및 상응하는 4개의 제 3 전극(816)을 포함하는 기판 캐리어(813)가 도시되나, 기판 캐리어(813)는 임의의 숫자의 컷-아웃 부분(814) 및 상응하는 임의의 숫자의 제 3 전극(816)을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 7c는 다수의 기판을 수용하는 캐리어에 대한 간단한 디자인을 예시한다. 이 경우에 제 3 전극(16)은 기판 영역과 13a 및 13b와 같은 기판 캐리어의 인전 부분의 총체를 커버하는 단일 모놀리스 판이다. 이런 디자인은 기판 캐리어(13)의 평탄성이 보존될 수 있는 한 단순성을 위해 바람직하다.
예를 들어, 도 8c는 각각 기판을 수용할 수 있는 4개의 컷-아웃 부분(914)을 포함하는 기판 캐리어(913)를 가진 플라즈마 반응기 용기(99)의 단면도를 예시한다. 상응하는 숫자의 제 3 전극을 제공하는 대신에, 반응기 용기(900)는 컷-아웃 부분(914)의 전부 4개 바로 아래로 연장되기에 충분하게 큰 단일 제 3 전극(916)을 포함한다. 단일 제 3 전극(916)은 보상 장치(18)에 전기적으로 연결된다. 캐리어(913) 및 백판 어셈블리(902) 모두의 기계적 평탄도가 모든 기판(811) 바로 아래의 제 1 여유 간격(12)의 우수한 제어를 보장하기에 충분한 경우에 이런 디자인은 충분하다.
플라즈마 공정을 설치하고 실행하는 것은 플라즈마 반응기 용기 내부의 기체 압력을 변화시키고, 처리 압력을 먼저 설치하고, 공정의 말단에 펌핑 아웃하는 것을 필요로 한다. 압력 변화 동안 일시적 압력차가 기판(들)의 상부 및 하부 표면 사이에 발생하는 위험이 존재한다; 일시적 압력차는 매우 얇은 기판의 변형을 유도할 수 있다. 기판은 플라즈마 반응기 용기에서 제 3 전극과 접촉하는 정도로 휘어질 수 있거나 부러질 수 있다. 따라서 기판의 상부 및 하부 표면 사이에 압력차를 제한하는 것이 바람직하다.
이 문제를 해결하기 위해서, 기판의 상부 및 하부 표면을 마주보는 플라즈마 용기 반응기 내의 두 체적 사이에 기체 전달을 허용하는 것이 유리하며; 예를 들어, 도 8a에 예시된 실시태양에서, 기판 캐리어(913)에서 컷-아웃 부분(914)의 면적은 기판(911)보다 크도록 구성되기 때문에, 각 기판(911)의 주변과 기판 캐리어(813)의 부분 사이에 컷-아웃 부분을 형성하는 간격(62)이 제공된다. 가장 바람직하게는, 컷-아웃 부분(914)의 면적은 간격(62)이 1mm 이하, 바람직하게는 약 0.8mm인 면적이다. 간격(62)은 기체가 기판의 상부 및 하부 표면을 마주보는 플라즈마 용기 반응기에서 체적 사이를 통과하게 할 것이다. 따라서, 상부 및 하부 표면이 차지하는 플라즈마 용기 반응기에 있는 영역들 사이에 압력차가 없을 것이다.
다른 해결책은 도 8b에 예시된다. 도 8b에서 기판 캐리어(913)는 기판(911)의 주변에서 기체에 대한 충분한 전달을 제공하지 않는 컷-아웃 부분을 포함한다. 기판의 상부 및 하부 표면을 마주보는 플라즈마 용기 반응기에서 두 체적 사이에 기체 교환을 허용하기 위해서, 기판 캐리어(913)는 기체가 기판 캐리어(913)를 통해 통과하게 하여 상부 및 하부 표면이 차지하는 플라즈마 용기 반응기에 있는 영역들 사이에서 기체 교환을 허용하는 복수의 구멍(61)을 포함한다. 바람직하게는 구멍의 각각의 지름은 1mm 미만이다. 바람직하게는 30개 초과의 구멍(61)이 기판 캐리어(913)에 제공된다.
기판(들)의 상부 및 하부 표면에 동일한 압력을 유지하고 한 면(40a)에서 반응성 위치에서 기판의 노출 표면을 처리하면 어셈블리(902)에 둘러싸이고 캐리어(913)에 의해 덮인 기판 뒤의 체적 및 기판(들)(911)은 플라즈마 체적(30)으로부터 활성 기체와 확산성 전달하는 밀폐된 체적을 형성한다는 것을 의미한다. 또한, 일부 특정 PECVD 공정에서, 주위 기체는 기판의 하부 표면의 기체상에 의한 2차 오염을 유도하는 불안정한 종들을 함유할 수 있고; 이것은 도핑층 증착 공정에서 일반적으로 일어날 수 있다.
이런 2차 오염을 제한하기 위해서, 도 8c에 도시된 대로, 기판(들)의 하부 표면(40b)을 가로질러 비활성 기체의 흐름을 제공하도록 배열된 도관(64)이 제공될 수 있다. 도 8c에 도시된 실시예에서, 도관(64)은 제 2 전극(8)을 통과한다. 기체 공급원(63)은 도관(64)에 연결되고, 도관을 통해 기판(들)의 하부 표면(40b)을 가로질러 흐르는 비활성 기체를 제공한다. 비활성 기체의 흐름은 기판(들)의 하부 표면(40b) 상의 처리 기체의 축적을 제한할 것이고 또한 하부 표면(40b)의 아래 영역을 세척할 것이다.
기판(들)의 하부 표면(40b) 위에 비활성 기체의 흐름은 플라즈마 반응기 용기 내의 처리 분위기가 기판(들)의 하부 표면(40b)의 2차 오염을 유도할 수 있는 가짜 증착의 위험을 막을 때에만 필요하다는 것에 유의해야 한다(수소화붕소에 의한 PECVD 처리 동안의 경우일 수 있다). 플라즈마 반응기 용기가 기체 공급원(63) 및 도관(64)을 필요로 하지 않을 수 있는 경우에, 플라즈마 체적(821)은 정적 체적 상태에 머물 수 있거나 외부 진공 체적(30)과 연결될 수 있다.
통상적으로 상기 플라즈마 반응기 용기의 임의의 것은 생산 어셈블리를 형성하는데 사용될 수 있다. 도 9는 본 발명에 따른 어셈블리의 한 예를 예시한다; 어셈블리는 4개의 진공 용기(1000a-d)를 포함하는 생산 라인을 형성한다. 기판(1011)은 4개의 플라즈마 반응 용기(1000a-d)의 각각에 연속적으로 수송된다. 용기의 2개는 PECVD 반응기가 장착된 것으로 나타내어지며, 용기(1000a)는 기판을 아래로 코팅하는 반응기가 장착되고, 다음 용기(1000c)는 기판의 다른 면을, 즉 위로 코팅하는 반응기가 장착된다. 통상적으로 기판(1011)은, 왕복대 또는 임의의 다른 적절한 자동 수송 수단에 의해, 화살표(100ab-bc-cd)에 따라 용기(1000a-d)의 각각에 연속적으로 수송된다.
도 9의 실시예에서, 4개의 용기(1000a-d)는 전형적인 인-라인 진공 처리 시스템에서와 같이 일렬로 놓인다. 연속 처리의 동일한 개념은 클러스터 형태 처리 시스템 구조에서 설계될 수 있다는 것은 전문가들이 쉽게 이해될 것이다. 도 9에서, 반응기(1000c)는 선행 플라즈마 반응 용기(1000b)의 구성의 정반대인 구성을 가진다. 다시 말하면, 제 1 플라즈마 반응 용기(1000b)에서 제 2 및 제 3 전극(8, 16)은 기판(1011)의 하부 표면(40b) 아래에 위치되고 제 1 전극(2)은 기판(1011)의 상부 표면(40a) 위에 위치된다. 생산 라인을 따라 제 2 플라즈마 반응 용기(1000b)에서, 제 2 및 제 3 전극(8, 16)은 기판(1011)의 상부 표면(40a) 위에 위치되며 제 1 전극(2)은 기판(1011)의 하부 표면(40b) 아래에 위치된다. 연속 플라즈마 반응 용기의 역전 구성의 결과로서, 플라즈마 증착은 생산 라인에서 제 1 플라즈마 반응 용기(1000a)에서 상부 표면(40a)상에서; 생산 라인에서 제 2 플라즈마 반응 용기(1000b)에서 하부 표면(40b) 상에서; 생산 라인에서 제 3 플라즈마 반응 용기(1000c)에서 상부 표면(40a) 상에서; 및 마지막으로 생산 라인에서 제 4 플라즈마 반응 용기(1000d)에서 하부 표면(40b) 상에서 일어날 것이다. 제 1 기판(1011)은 챔버(1000b)의 반응기에 사전배치되는 것으로 보이는 반면, 코팅 생산 시퀀스에서 선행 기판은 다음 챔버(1000c)에서 사전배치되는 것으로 보이는 것에 유의해야 한다.
어셈블리는 도 9의 예시적 구성에 제한되지 않으나 공정의 임의의 자유재량적 서열을 실행할 수 있는 것과 같이 용기의 임의의 조합을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 어셈블리는 4개와 다른 다수의 용기를 포함할 수 있다. 복수의 용기는, 한 용기로부터 다른 곳으로 수송될 때, 기판(1011)은 처리 단계의 임의의 가능한 조합으로 처리될 수 있도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 기판(1011)은 위쪽 및 아래쪽으로 연속적으로, 위쪽으로(또는 아래쪽으로) 수회 그런 후에 아래쪽으로(또는 위쪽으로) 수회 처리될 수 있다. 예를 들어, 기판(1011)은 PECVD 반응기가 장착된 것으로 나타내어진 플라즈마 반응 용기(1000b-c)를 포함하는 연속적 공정 모듈로 연속적으로 수송될 수 있고, 용기(1000b)는 기판을 아래로 코팅하는 반응기가 장착되고, 다음 용기(1000c)는 기판의 다른 면을, 즉 위로 코팅하는 반응기가 장착된다. 통상적으로 기판(1011)은 왕복대 또는 임의의 다른 적절한 자동 수송 수단에 의해, 용기(1000a-d)의 각각에 연속적으로 수송된다. 복수의 용기는 처리 단계의 조합은 PECVD 처리 단계 및 로드-락, 가열, 냉각, 기판 뒤집기, 플라즈마 식각, 플라즈마 세정 및 증발과 같은 PVD 증착 또는 스퍼터링 및 반응성 스퍼터링과 같은 다른 처리 단계의 조합을 포함하도록 배열될 수 있다.
상기 생산 라인에 대한 대안으로서, 플라즈마 반응 용기(1000a-d)의 각각은 모두 동일한 구성을 가지며 기판(1011)을 뒤집는 수단이 제공될 수 있다. 기판(1011)을 뒤집는 수단은 연속된 플라즈마 반응 용기(1000a-d) 사이의 기판(1011)을 뒤집도록 작동되어 플라즈마 증착이 생산 라인을 따라 각 플라즈마 반응 용기(1000a-d)에서, 연속적으로 기판(1011)의 상부 및 하부 표면(40a, 40b) 상에서 일어날 수 있다.
기판(1011)이 따라서 통과될 수 있는 진공 통로에 의해 4개의 플라즈마 반응 용기(1000a-d)의 각각을 연결하는 것이 가장 바람직하다는 것에 유의해야 한다. 그 방식으로 4개의 플라즈마 반응 용기(1000a-d) 사이에서 통과됨에 따라 기판이 진공 환경에서 유지될 수 있다. 통상적으로 기판(또는 기판의 세트)은 단일 기판 캐리어(1013)에 고정될 것이며, 기판(1011)을 고정하는 기판 캐리어는 연속적으로 4개의 반응 용기(1000a-d)로 통과될 것이다.
본 발명의 개념은 기판의 두 면이 광-전자 장치의 활성에 영향을 미치는 특정 장치를 처리하는 것이다. 예를 들어, 본 발명은 이형-접합 전지의 제조 또는 전력 정류기의 제조시에 사용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 진공 챔버(30);
    진공 챔버(30)에 있는 제 1 전극(2);
    제 1 전극(2)과 대향하며 제 1 전극(2)으로부터 이격된 진공 챔버에 있는 제 2 전극(2);
    진공 챔버에 반응성 처리 기체를 제공하기 위한 수단(99);
    제 1 및 제 2 전극(8)의 하나에 주요 RF 전압을 인가하기 위해, 제 1 또는 제 2 전극의 하나에 전기적으로 연결된 전원(33), 다른 전극은 접지된다;
    도전성 재료를 포함하며, 제 2 전극(8)과 전기 접촉되며 기판(11)을 고정하여 기판의 상부 및 하부 표면의 적어도 대부분은 플라즈마 반응기의 임의의 부분과 접촉하지 않고 플라즈마에 노출될 수 있는 기판 캐리어(13)를 포함하는 플라즈마 반응기 용기로서;
    반응기 용기(100)는 기판 캐리어(13)와 제 2 전극(8) 사이에 포함된 제 3 전극(16)을 더 포함하며, 제 3 전극(16)은 상기 제 2 전극(8)과 전기절연되는 것을 특징으로 하며;
    제 3 전극(16)과 기판 캐리어(13)는 기판 캐리어(13)가 기판(11)을 고정할 때, 제 1 여유 간격(12)이 기판(11)과 제 3 전극(16) 사이에 포함되도록 배열되는 플라즈마 반응기 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 3 전극(16)에 보상 RF 전압을 제공하도록 구성된 보상 장치(18, 19)를 포함하며, 보상 RF 전압은 제 1 전극(2) 및 제 2 전극(8) 사이에 RF 전압차의 변조 위상과 반대인 변조 위상을 가지는 플라즈마 반응기 용기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 3 전극(16)과 기판(11) 사이의 제 1 여유 간격(12)은 0.5mm 내지 3mm인 플라즈마 반응기 용기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 3 전극(16)과 상기 제 2 전극(8) 사이에 제 2 여유 간격(21)을 더 포함하며, 제 2 여유 간격(21)은 제 1 및 제 2 전극(8)의 상기 하나로부터 제 3 전극(16)을 전기 절연하는 플라즈마 반응기 용기.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상 장치는 RF 신호를 발생시킬 수 있는 전압 소스(18b)를 포함하며, 제 3 전극(16)은 공급선(17)을 통해 전압 소스(18b)에 전기적으로 연결되는 플라즈마 반응기 용기.
  6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상 장치는 상기 제 2 전극(8)을 제 3 전극(16)에 전기적으로 연결하는 코일 자기 인덕턴스(19)를 포함하는 플라즈마 반응기 용기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 3 전극(16)과 상기 제 2 전극(8) 사이에 절연성 이격 요소(22, 23)를 더 포함하며, 제 2 여유 간격(21)의 크기는 절연성 기둥(22, 23)의 높이에 의해 결정되는 플라즈마 반응기 용기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연성 기둥(22, 23)은 세라믹 블럭을 포함하는 플라즈마 반응기 용기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어(13)는 복수의 기판(11)을 고정하도록 구성되는 플라즈마 반응기 용기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    기판 캐리어(13)는 복수의 컷-아웃 부분을 포함하며, 각 컷-아웃 부분은 기판(11)을 수용하도록 만들어지는 플라즈마 반응기 용기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    반응기 용기(100)는 복수의 제 3 전극(16)을 포함하며, 상기 복수의 제 3 전극(16)의 각각은 기판 캐리어(13)에서 상응하는 컷-아웃 부분과 정렬되는 플라즈마 반응기 용기.
  12. 복수의 플라즈마 반응기 용기(1000a-d)를 포함하며, 복수의 플라즈마 반응기 용기의 적어도 하나는 제 1 항에 따른 플라즈마 반응기 용기인 어셈블리로서, 복수의 플라즈마 반응기 용기(1000a-d)의 각각은 진공 통로를 통해 연결되며, 진공 통로는 기판이 통과하도록 구성되며, 상기 플라즈마 반응기 용기(100)의 적어도 하나는 기판의 상부 표면에 플라즈마를 제공하도록 구성되며, 상기 플라즈마 반응기 용기(100)의 적어도 하나는 기판의 하부, 반대인 표면에 플라즈마를 제공하도록 구성되는 어셈블리.
  13. 제 12 항에 있어서,
    플라즈마 반응기 용기(1000a-d)는 각 제 2 플라즈마 반응기 용기가 기판의 상부 표면상에 플라즈마를 제공하며, 각각의 다른 플라즈마 반응기 용기(1000a-d)는 기판의 하부, 반대인 표면에 플라즈마를 제공하도록 구성되는 어셈블리.
  14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 반응기를 사용하여 플라즈마 처리를 실행하는 방법으로서,
    기판 캐리어(13)가 기판(11)을 고정하도록 배열하는 단계;
    진공 챔버(30) 내에 기판 캐리어(13)를 위치 지정하여 기판의 상부 또는 하부 표면(40a,b)을 제 1 또는 제 2 전극(2,8)과 정렬시키는 단계;
    제 3 전극(16)을 이동시켜 기판(11)과 제 3 전극(16) 사이에 소정의 값의 제 1 여유 간격(12)을 제공하는 단계;
    제 2 및/또는 제 1 전극을 이동시켜 플라즈마 반응기 체적(32)을 제공하는 단계;
    주요 RF 전압을 제 1 또는 제 2 전극(2,8)의 하나에 인가하고 다른 전극(2,8)을 접지하는 단계를 포함하며;
    상기 방법은 보상 전압을 제 3 전극(16)에 인가하는 단계, 보상 전압은 제 1 전극(2)과 제 2 전극(8) 사이에 인가된 주요 RF 전압차와 위상이 반대이며;
    기판(11)과 제 1 전극(2) 사이의 간격에 플라즈마(5)를 제공한 후; 플라즈마를 연소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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