(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、
前記処理室内に位置され、基板が置かれるサセプタと、
前記処理室内に位置され、前記基板にガスを供給するシャワーヘッドと、
高周波ラインを通じて前記シャワーヘッドの第１側面に連結された高周波電源と、
電気ラインを通じて前記シャワーヘッドの第１側面とは反対側を向く第２側面に連結された可変キャパシターと、を含み、
前記電気ラインには高周波電源が提供されないように設け、
前記シャワーヘッドは単一で配され、前記シャワーヘッドの第１側面には複数の給電ロッドが配され、
前記高周波ラインは前記給電ロッドに各々連結された複数の高周波分岐ラインを有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記給電ロッドは前記シャワーヘッドの第１側面に沿って互に離隔して配されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記シャワーヘッドの第２側面には複数の接続ロッドが前記シャワーヘッドの第２側面に沿って互に離隔して配され、
前記電気ラインは複数の接続ロッドに各々連結された電気分岐ラインを有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記給電ロッドと前記接続ロッドとは各々一対一で対応され、互に対向するように配置されることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記高周波電源と前記高周波分岐ラインとの間の区間で前記高周波ラインに提供される高周波整合器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記電気ラインに提供されるインダクタをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項７】
処理室と、
前記処理室内に位置され、基板が置かれるサセプタと、
前記処理室内に位置され、前記基板にガスを供給するシャワーヘッドと、
高周波ラインを通じて前記シャワーヘッドの第１側面に連結された高周波電源と、
電気ラインを通じて前記シャワーヘッドの第１側面とは反対側を向く第２側面に連結された可変キャパシターと、を含み、
前記電気ラインには高周波電源が提供されないように設け、
前記シャワーヘッドは複数個が同一高さで互に離隔して配され、
前記シャワーヘッドの第１側面には単一の給電ロッドが各々配され、前記シャワーヘッドの第２側面には単一の接続ロッドが各々配され、
前記高周波ラインは前記給電ロッドに各々連結された高周波分岐ラインを有し、
前記電気ラインは前記接続ロッドに各々連結された分岐電気ラインを有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
前記給電ロッドと前記接続ロッドとは一対一で対応されて互に対向するように配置されることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
隣接する前記シャワーヘッドの間に位置され、前記シャワーヘッドを電気的に絶縁させる絶縁部材をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記電気ラインに提供されるインダクタをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記サセプタの上面と前記シャワーヘッドの底面の間の間隔は１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は７に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
シャワーヘッドの第１側面に連結された給電ロッドを通じて前記シャワーヘッドに高周波電力を印加し、前記シャワーヘッドの第１側面とは反対側を向く第２側面に連結された可変キャパシターの大きさを調節し、前記シャワーヘッドから基板にプラズマを供給し、
前記基板にプラズマが供給される間において、前記可変キャパシターの容量は、第１工程時間の間には第１大きさに維持され、第２工程時間の間には前記第１大きさと異なる第２大きさに維持され、
前記可変キャパシターの容量が
前記第１大きさに維持される間に、前記シャワーヘッドの第１領域は前記シャワーヘッドの第２領域よりプラズマ密度が高くなり、
前記第２大きさに維持される間に、前記シャワーヘッドの第１領域は前記シャワーヘッドの第２領域よりプラズマ密度が低くなり、
前記給電ロッドは前記シャワーヘッドの第１側面に沿って互に離隔して複数配され、
前記高周波電力は前記給電ロッドへ同時に印加されることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１３】
前記第１工程時間と前記第２工程時間とでは、工程時間が互に異なることを特徴とする請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記第１領域は前記シャワーヘッドの第１側面に隣接し、前記第２領域は前記シャワーヘッドの第２側面に隣接することを特徴とする請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１５】
前記可変キャパシターの容量は、前記第１大きさと前記第２大きさとが交互に反複されることを特徴とする請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１６】
前記高周波電力は３０ＭＨｚ以上６０ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１７】
前記基板にプラズマが供給される間において、前記シャワーヘッドが位置される処理室の内部圧力は１Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１８】
前記可変キャパシターが設置され前記シャワーヘッドの第２側面に連結される電気ラインには高周波電源が提供されないことを特徴とする請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１９】
シャワーヘッドの第１側面に連結された給電ロッドを通じて前記シャワーヘッドに高周波電力を印加し、前記シャワーヘッドの第１側面とは反対側を向く第２側面に連結された可変キャパシターの大きさを調節し、前記シャワーヘッドから基板にプラズマを供給し、
前記基板にプラズマが供給される間において、前記可変キャパシターの容量は、第１工程時間の間には第１大きさに維持され、第２工程時間の間には前記第１大きさと異なる第２大きさに維持され、
前記シャワーヘッドは単一で配され、
前記給電ロッドは複数配されて前記シャワーヘッドの第１側面に沿って互に離隔された地点で前記高周波電力を印加することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２０】
処理室と、
前記処理室内に位置され、基板が置かれるサセプタと、
前記処理室内に位置され、前記基板にガスを供給するシャワーヘッドと、
高周波ラインを通じて前記シャワーヘッドの第１側面に連結された高周波電源と、
前記高周波電源と前記シャワーヘッドとの間の区間で前記高周波ラインに設置される高周波整合器と、
前記シャワーヘッドの第１側面とは反対側を向く第２側面に連結された電気ラインに提供される可変キャパシター及び可変インダクタのうち少なくとも一方と、を含み、
前記電気ラインには高周波電源が提供されないように設け、
前記シャワーヘッドは単一で配され、
給電ロッドは複数配されて前記シャワーヘッドの第１側面に沿って互に離隔して配置され、
前記高周波ラインは前記給電ロッドに各々連結された高周波分岐ラインを有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置及び方法に関し、より詳細にはプラズマを利用して基板を処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非晶質シリコンソーラセル（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）、マイクロ結晶ソーラセル（ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）、薄膜多結晶ソーラセル（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）、薄膜半導体素子（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）、光センサー（ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｅｎｓｏｒ）、半導体保護フィルム（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｆｉｌｍ）、及びディスプレー装置（ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）等のような多様な電子素子を製造するために基板上に薄膜を形成するための蒸着工程が要求される。このような蒸着工程を遂行するために、プラズマ化学気相蒸着（ｐｌａｓｍａ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置が使用されている。
【０００３】
一般的なプラズマ化学気相蒸着装置は、容量結合プラズマ放電によってプラズマを発生させる。このような蒸着装置の処理室の内部には２つの平板電極が所定間隔に離隔されて提供される。２つの電極の中で１つは接地され、基板が置かれるサセプタとして提供される。他の１つの電極はサセプタに対向するように位置され、高周波電源に連結される。
【０００４】
蒸着工程で生産性向上及び費用節減のために薄膜の蒸着率を向上させることは重要であり、最近では、薄膜の蒸着率を向上させるために３０乃至３００メガヘルツ（ＭＨｚ）の超短波（ＶＨＦ、ｖｅｒｙ  ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を電極へ印加する。しかし、大面積ソーラパネル（ｌａｒｇｅ  ａｒｅａ  ｓｏｌａｒ  ｐａｎｅｌ）のような大型基板に超短波を利用してプラズマ工程を遂行するとき、基板の領域別の蒸着均一度が大きく低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，３６３，８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、蒸着均一度及び蒸着率を向上させることができる基板処理装置及び方法を提供する。
【０００７】
また、本発明は大面積ソーラパネル等のような大型基板を対象に蒸着工程を遂行できる基板処理装置及び方法を提供する。
【０００８】
本発明の目的は、以上で言及された目的に制限されない。言及されないその他の目的は、当業者であれば下の記載から明確に理解できる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は基板処理装置を提供する。基板処理装置は処理室と、前記処理室内に位置され、基板が置かれるサセプタと、前記処理室内に位置され、前記基板にガスを供給するシャワーヘッドと、高周波ラインを通じて前記シャワーヘッドの第１側面に連結された高周波電源と、電気ラインを通じて前記シャワーヘッドの第１側面とは反対側を向く第２側面に連結された可変キャパシターと、を含み、前記電気ラインには高周波電源が提供されないように設ける。
【００１０】
前記シャワーヘッドは単一で配され、前記シャワーヘッドの第１側面には複数の給電ロッドが配され、前記高周波ラインは前記給電ロッドに各々連結された高周波分岐ラインを有する。
【００１１】
前記給電ロッドは前記シャワーヘッドの第１側面に沿って互に離隔して配される。前記シャワーヘッドの第２側面には複数の接続ロッドが前記シャワーヘッドの第２側面に沿って互に離隔して配され、前記電気ラインは複数の接続ロッドに各々連結された電気分岐ラインを有する。前記給電ロッドと前記接続ロッドとは各々一対一に対応し、互に対向するように配置される。
【００１２】
基板処理装置は前記高周波電源と前記高周波分岐ラインとの間の区間で前記高周波ラインに提供される高周波整合器をさらに含む。そして、前記電気ラインに提供される可変インダクタをさらに含む。
【００１３】
他の実施形態による基板処理装置は前記シャワーヘッドは複数個が同一の高さで互に離隔して配され、前記シャワーヘッドの第１側面には単一の給電ロッドが各々配され、前記シャワーヘッドの第２側面には単一の接続ロッドが各々配され、前記高周波ラインは前記給電ロッドに各々連結された高周波分岐ラインを有し、前記電気ラインは前記接続ロッドに各々連結された分岐電気ラインを有する。前記給電ロッドと前記接続ロッドとは一対一に対応して互に対向するように配置される。
【００１４】
基板処理装置は隣接する前記シャワーヘッドの間に位置され、前記シャワーヘッドを電気的に絶縁させる絶縁部材をさらに含む。前記電気ラインに提供される可変インダクタをさらに含む。
【００１５】
前記サセプタの上面と前記シャワーヘッドの底面との間の間隔は１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
【００１６】
また、本発明は基板処理方法を提供する。基板処理方法はシャワーヘッドの第１側面に連結された給電ロッドを通じて前記シャワーヘッドへ高周波電力を印加し、前記シャワーヘッドの第１側面とは反対側を向く第２側面に連結された可変キャパシターの大きさを調節し、前記シャワーヘッドから基板へプラズマを供給し、前記基板へプラズマが供給される間において、前記可変キャパシターの容量は、第１工程時間の間には第１大きさに維持され、第２工程時間の間には前記第１大きさと相異なる第２大きさに維持される。
【００１７】
前記可変キャパシターの容量が前記第１大きさに維持される間に、前記シャワーヘッドの第１領域は前記シャワーヘッドの第２領域よりプラズマ密度が高くなり、前記第２大きさに維持される間に、前記シャワーヘッドの第１領域は前記シャワーヘッドの第２領域よりプラズマ密度が低くなる。前記第１工程時間と前記第２工程時間では、工程時間が互に異なる。前記第１領域は前記シャワーヘッドの第１側面に隣接し、前記第２領域は前記シャワーヘッドの第２側面に隣接する。前記可変キャパシターの容量は、前記第１大きさと前記第２大きさとが交互に反複される。
【００１８】
前記給電ロッドは前記シャワーヘッドの第１側面に沿って互に離隔して複数配され、前記高周波電力は前記給電ロッドへ同時に印加される。
【００１９】
前記高周波電力は３０ＭＨｚ以上６０ＭＨｚ以下である。前記基板にプラズマが供給される間において、前記シャワーヘッドが位置される処理室の内部圧力は１Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下である。
【００２０】
前記可変キャパシターが設置され、前記シャワーヘッドの第２側面に連結される電気ラインには高周波電源が提供されない。前記シャワーヘッドは単一で配され、前記給電ロッドは複数配供されて前記シャワーヘッドの第１側面に沿って互に離隔された地点で前記高周波電力を印加する。
【００２１】
本発明の他の実施形態による基板処理装置は処理室と、前記処理室内に位置され、基板が置かれるサセプタと、前記処理室内に位置され、前記基板にガスを供給するシャワーヘッドと、高周波ラインを通じて前記シャワーヘッドの第１側面に連結された高周波電源と、前記高周波電源と前記シャワーヘッドとの間の区間で前記高周波ラインに設置される高周波整合器と、前記シャワーヘッドの第１側面とは反対側を向く第２側面に連結された電気ラインに提供される可変キャパシター及び可変インダクタのうち少なくとも一方と、を含み、前記電気ラインには高周波電源が提供されないように設ける。
【００２２】
前記シャワーヘッドは単一で配され、前記給電ロッドは複数配されて前記シャワーヘッドの第１側面に沿って互に離隔して配置され、前記高周波ラインは前記給電ロッドに各々連結された高周波分岐ラインを有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、基板の全体領域に膜が均一な厚さで蒸着できる。
【００２４】
また、本発明によると、電極の領域にしたがって生成されるプラズマの密度調節が可能であるので、大面積ソーラパネル等のような大型基板に均一な厚さで膜を蒸着できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の基板処理装置の平面図である。
【図２】図１の基板処理装置の斜視図である。
【図３】図１の基板処理装置の内部構成を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるシャワーヘッドを示す斜視図である。
【図５】印加された電力の周波数にしたがって発生されるプラズマの密度を示すグラフである。
【図６】可変キャパシターの容量の大きさにしたがって発生されるプラズマ密度を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態による基板処理装置の平面図である。
【図８】図７の基板処理装置の内部構成を概略的に示す断面図である。
【図９】図８のシャワーヘッドを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態は様々な形態に変形することができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態によって限定されることはない。本実施形態は当業者に本発明をより完全に説明するためのものであり、図面での構成要素の形状等も、説明をより明確化するために概略化されている。
【００２７】
図１は本発明の基板処理装置の平面図であり、図２は図１の基板処理装置の斜視図であり、図３は図１の基板処理装置の内部構成を概略的に示す断面図である。
【００２８】
図１乃至図３に示すように、基板処理装置１は基板Ｓに対する蒸着工程を遂行するものである。基板処理装置１は処理室１００、サセプタ２００、シャワーヘッド３００、電源供給部４００、位相可変部材５００、及びガス分配部材６００を有する。
【００２９】
処理室１００は蒸着工程が遂行される空間を提供する。処理室１００はボディー１１０と蓋１２０とを有する。ボディー１１０は上面が開放された内部空間１１１を有し、蓋１２０はボディー１１０の開放された上面を覆って内部空間１１１を外部から密閉させる。ボディー１１０の一側壁には基板Ｓの搬入／搬出のための開口が形成され、開口はスロットバルブ１３０によって開閉される。スロットバルブ１３０は処理室１００の内部へ基板Ｓが搬入されるとき、そして基板Ｓが処理室１００外部へ搬出されるとき、開口を開放する。スロットバルブ１３０は処理室１００の内で基板処理工程が遂行される間に開口を閉鎖する。ボディー１１０の底面には複数の排気ホール１１２が形成され、複数の排気ホール１１２は排気部材１４０に連結される。排気部材１４０は工程進行の時、処理室１００の内部を減圧して工程圧力で維持させ、工程で発生した反応部産物を処理室１００の外部へ排気する。排気部材１４０は排気ポンプ１４１、及び排気ホール１１２と排気ポンプ１４１とを連結する排気ライン１４２で形成される。
【００３０】
サセプタ２００は処理室１００の内部に位置され、基板Ｓを支持する。プラズマ工程処理に提供される基板Ｓは、例えばソーラパネル（ｓｏｌａｒ  ｐａｎｅｌ）である。また、基板Ｓは大面積基板として、横及び縦の長さが各々１メートル（ｍ）を超過する大きさであってもよく、５世代（１、１００×１、３００mm）以上の大きさでも提供され得る。サセプタ２００の上面２１０は概略矩形状を有し、基板Ｓより広い面積となる。サセプタ２００は上面２１０の高さが変更されるように昇降される。本実施形態では、サセプタ２００は基板Ｓのローディング／アンローディングの時に上昇し、基板Ｓの工程遂行の時の位置よりも上面２１０が高く位置される。サセプタ２００はプラズマを発生させるために互に対向する２つの電極のうちの１つの電極として、接地して配される。サセプタ２００には、複数のリフトホール（図示せず）がサセプタ２００の上面２１０及び下面を貫通して形成される。複数のリフトホールには複数のリフトピン（図示せず）が配され、これら複数のリフトピンがリフトホールに沿って昇降して、サセプタ２００の上へ基板Ｓをローディング／アンローディングする。サセプタ２００の内部にはヒーター（図示せず）が配され、このヒーターが基板Ｓを加熱して基板Ｓの温度を工程温度に維持させる。
【００３１】
サセプタ２００の上部にはシャワーヘッド３００が位置される。シャワーヘッド３００は互に対向する２つの電極のうちの他の１つの電極として配される。
【００３２】
図４は本発明の一実施形態によるシャワーヘッド３００を示す斜視図である。
【００３３】
図１乃至図４に示すように、シャワーヘッド３００は、概略直六面体形状を有する単一のブロックであり、工程ガスを流入させる流入空間３０１が内部に形成される。シャワーヘッド３００の上面及び底面は、サセプタ２００の上面２１０に対応するか或いはそれより広い面積で形成される。シャワーヘッド３００の上面には複数の供給ホール３０２が形成される。複数の供給ホール３０２はガス分配部材６００に連結され、流入空間３０１へ工程ガスを供給する通路として提供される。シャワーヘッド３００の底面はサセプタ２００の上面に対向して並べられ、サセプタ２００の上面２１０との間に所定間隔を維持する。本実施形態では、シャワーヘッド３００の底面はサセプタ２００の上面と１０ｍｍ乃至２０ｍｍの間隔に維持される。一般的に、プラズマ放電に要求される放電電圧は処理室１００内部の工程圧力と２つの電極の間の間隔に比例する。したがって、工程圧力が高くなれば、プラズマ発生のための放電電圧の大きさも高くなる。しかし、放電電圧の大きさを増加させるためには現実的な制限がある。本発明では、このような現実的な制限を考慮して、サセプタ２００とシャワーヘッド３００との間隔を１０ｍｍ乃至２０ｍｍに維持させる。これによれば、工程圧力が高くなっても２つの電極２００、３００の間の間隔が最小間隔に維持されるので、高い工程圧力条件でもプラズマ放電に要求される放電電圧を印加することができる。
【００３４】
シャワーヘッド３００の底面はプラズマによるアーク（ａｒｃ）の発生を防止するためにその表面が陽極化（Ａｎｏｄｉｚｅ）処理され得る。シャワーヘッド３００の底面には複数の噴射ホール３０３が形成される。複数の噴射ホール３０３は互に離隔されてシャワーヘッド３００の底面に均一に形成され、流入空間３０１へ供給された工程ガスを基板Ｓへ供給する。
【００３５】
シャワーヘッド３００の流入空間３０１にはガス分散板３１０が配される。ガス分散板３１０はシャワーヘッド３００の内側面から離隔され、シャワーヘッド３００の底面と並んで配置される。ガス分散板３１０は単一の板で提供されるか、又は複数の板を同一高さで互に離隔して配置することで提供される。ガス分散板３１０は、流入空間３０１へ流入された工程ガスが流入空間３０１の各領域に均一に供給されるように、流入されたガスを分散させる。分散されたガスは、複数の噴射ホール３０３を通じて均一に基板Ｓへ供給され得る。ガス分散板３１０には複数の貫通ホール（図示せず）が形成され、これら複数の貫通ホールを通じて、ガス分散板３１０の上部から下部へと工程ガスが直接流れる。
【００３６】
シャワーヘッド３００の第１側面３００ａには電源供給部４００が連結される。電源供給部４００はシャワーヘッド３００へ高周波電力を印加する。電源供給部４００は高周波電源４１０、給電ロッド４２０、高周波整合器４３０、及び、高周波ライン４４０を含む。高周波電源４１０は高周波電力を発生させる。高周波電源４１０としてはＲＦ電源が使用され得る。
【００３７】
給電ロッド４２０はシャワーヘッド３００の第１側面３００ａに連結される。給電ロッド４２０はロッド（ｒｏｄ）形状の伝導体であり、シャワーヘッド３００と電気的に連結される。本実施形態では、給電ロッド４２０はシャワーヘッド３００の第１側面３００ａに沿って互に離隔して複数配され、同一高さで一列に配置される。各々の給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄはシャワーヘッド３００の第１側面３００ａへ高周波電力を印加する。給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄはシャワーヘッド３００の第１側面３００ａの横方向に沿って均一間隔をあけて高周波電力を印加するので、シャワーヘッド３００の全体領域には高周波電力が均一に印加される。
【００３８】
高周波ライン４４０は高周波電源４１０と給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄとを電気的に連結する。本実施形態では、高周波ライン４４０は高周波メインライン４４１と高周波分枝ライン４４２とを有する。高周波メインライン４４１には高周波電源４１０が設置されて高周波電力が印加される。高周波分岐ライン４４２ａ乃至４４２ｄは各々の一端が高周波メインライン４４１の分岐端に連結され、他端が給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄに各々連結される。高周波分岐ライン４４２ａ乃至４４２ｄは一対一で対応して給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄに連結される。そのため、高周波電力は各々の給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄへ同時に印加され得る。高周波整合器４３０は高周波メインライン４４１に設置されて、高周波電力の電力損失を最小化する。
【００３９】
シャワーヘッド３００の第２側面３００ｂには位相可変部材５００が連結される。シャワーヘッド３００の第２側面３００ｂは第１側面３００ａとは反対側を向く面である。位相可変部材５００は接続ロッド５１０、電気ライン５２０、可変キャパシター５３０、及びインダクタ５４０を含む。
【００４０】
接続ロッド５１０はシャワーヘッド３００の第２側面３００ｂに連結される。
【００４１】
接続ロッド５１０はロッド形状の伝導体で提供され、シャワーヘッド３００と電気的に連結される。
【００４２】
本実施形態では、接続ロッド５１０はシャワーヘッド３００の第２側面３００ｂに沿って互に離隔して複数配され、同一高さで一列に配置される。各々の接続ロッド５１０ａ乃至５１０ｄは給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄと一対一で対応して互に対向するように配置される。各々の接続ロッド５１０ａ乃至５１０ｄにはシャワーヘッド３００へ印加された高周波電力が伝達される。接続ロッド５１０ａ乃至５１０ｄは電気ライン５２０に連結される。電気ライン５２０はメイン電気ライン５２１と複数個の分岐電気ライン５２２を有する。メイン電気ライン５２１には可変キャパシター５３０とインダクタ５４０が配され、終端が接地される。分岐電気ライン５２２ａ乃至５２２ｄは各々の一端が接続ロッド５１０ａ乃至５１０ｄに連結され、他端がメイン電気ライン５２１の分岐端に連結される。分岐電気ライン５２２ａ乃至５２２ｄは一対一で対応して接続ロッド５１０ａ乃至５１０ｄに連結される。可変キャパシター５３０は、対向する一対の電極板の間の間隔調節を通じて、格納できる電圧と電荷との容量を調節することができる。インダクタ５４０には固定インダクタ又は可変インダクタが用いられる。
【００４３】
ガス分配部材６００はシャワーヘッド３００の流入空間３０１へ工程ガスを供給する。ガス分配部材６００はハウジング６１０、流入ポート６２０、及び連結管６３０を有する。ハウジング６１０は薄板形状であり、内部空間６１１が形成される。ハウジング６１０はシャワーヘッド３００の上部に位置され、シャワーヘッド３００と並べて配置される。ハウジング６１０の上面には流入ポート６２０が連結される。流入ポート６２０は管状であり、処理室１００の蓋１２０を貫通してハウジング６１０に連結される。工程ガスは流入ポート６２０を通じてハウジング６１０の内部空間６１１へ流入される。複数の連結管６３０はハウジング６１０とシャワーヘッド３００との間に位置され、ハウジング６１０の内部空間６１１とシャワーヘッド３００との流入空間３０１を連結する。複数の連結管６３０は互に離隔して複数配される。本実施形態では、複数の連結管６３０を上方から視たとき、複数の行と列とを有する格子模様で配置される。上述した構造によって、処理室１００の外部に格納された工程ガスは流入ポート６２０を通じてハウジング６１０の内部空間６１１へ供給され、ハウジング６１０の内部空間６１１で一時的に留まった後、複数の連結管６３０を通じてシャワーヘッド３００の流入空間３０１へ供給される。
【００４４】
上述したような構成を有する基板処理装置を利用して基板Ｓに対する蒸着工程を遂行する過程は、次の通りである。
【００４５】
基板Ｓがサセプタ２００の上面２１０にローディングされると、処理室１００の内部が外部に対して密閉される。サセプタ２００の上面２１０とシャワーヘッド３００の底面とは１０ｍｍ乃至２０ｍｍの間隔に維持される。排気部材１４０は処理室１００の内部空気を外部へ排気して処理室１００の内部を減圧する。本実施形態では、排気部材１４０の減圧によって処理室１００内部圧力は１Ｔｏｒｒ以上且つ１０Ｔｏｒｒ以下に維持される。これは、プラズマ蒸着工程で処理室１００の内部圧力が一般的に１Ｔｏｒｒ未満に未満に維持されることに比べて、相対的に高圧状態である。処理室１００の内部圧力が１Ｔｏｒｒ未満に維持される場合、発生されたプラズマイオンの平均自由行路（Ｍｅａｎ  Ｆｒｅｅ  Ｐａｔｈ）が長くなってイオン衝突によるダメージ（Ｄａｍａｇｅ）が薄膜で発生する。しかし、処理室１００の内部圧力が１Ｔｏｒｒ以上に維持される場合、プラズマイオンの平均自由行路が短くなってイオン衝突によるダメージの発生が予防できる。このため、蒸着される薄膜の品質が向上される。
【００４６】
処理室１００の内部圧力が前記圧力に維持されれば、ガス分配部材６００からシャワーヘッド３００の流入空間３０１へ工程ガスが供給される。シャワーヘッド３００の流入空間３０１内の工程ガスは複数の噴射ホール３０３を通じてサセプタ２００とシャワーヘッド３００との間の空間へ供給される。
【００４７】
工程ガスが供給される間に、シャワーヘッド３００に高周波電力が印加される。高周波電力はシャワーヘッド３００の第１側面３００ａに連結された給電ロッド４２０を通じてシャワーヘッド３００へ印加される。本実施形態では、印加される高周波電力は３０ＭＨｚ以上６０ＭＨｚ以下の周波数を維持する。印加された高周波電力によってサセプタ２００とシャワーヘッド３００との間の空間に留まる工程ガスは解離され、プラズマ状態になる。
【００４８】
図５は印加された電力の周波数にしたがって発生するプラズマの密度を示すグラフである。
【００４９】
図５に示すように、印加された高周波数電力Ａは低周波数の電力Ｂに比べて全体的に高い密度のプラズマを発生させる。しかし、高周波数電力Ａによって発生されるプラズマには、電極の領域にしたがって大きな密度差が生じるという問題がある。このような密度差は、基板Ｓに蒸着される薄膜の厚さを不均一にする。
【００５０】
本発明では、高周波電力の印加によって発生するプラズマの密度差を解決するために、シャワーヘッド３００の第２側面３００ｂに連結された可変キャパシター５３０の容量の大きさを調節する。可変キャパシター５３０の容量変化にしたがって、相対的に高い密度のプラズマが発生する領域が変更される。
【００５１】
図６は可変キャパシター５３０の容量の大きさにしたがって発生されるプラズマ密度を示すグラフである。
【００５２】
図３及び図６に示すように、可変キャパシター５３０の容量の大きさにしたがって周波数位相が移動され、プラズマが高密度で発生する領域の位置が移動される。本実施形態では、可変キャパシター５３０の容量が第１大きさＡに維持される場合、シャワーヘッド３００の第１領域Ｘ１では第２領域Ｘ２よりもプラズマ密度が高く形成される。そして、可変キャパシター５３０の容量が第２大きさＢに維持される場合、シャワーヘッド３００の第２領域Ｘ２では第１領域Ｘ１よりもプラズマ密度が高く形成される。第１大きさＡと第２大きさＢとは、互に異なる。シャワーヘッド３００の第１領域Ｘ１は、シャワーヘッド３００の第１側面３００ａに隣接する領域であり、第２領域Ｘ２は、シャワーヘッド３００の第２側面３００ｂに隣接する領域である。可変キャパシター５３０は、基板Ｓへプラズマが供給される第１工程時間の間は第１大きさＡに維持され、第２工程時間の間に第２大きさＢに維持される。このため、第１工程時間と第２工程時間とが経過する間に、プラズマはシャワーヘッド３００の全体領域にかけて均一な密度Ａ＋Ｂで発生し、基板Ｓの全体領域には均一な厚さの薄膜が蒸着される。
【００５３】
基板Ｓへプラズマが供給される間に、可変キャパシター５３０の容量は第１大きさＡと第２大きさＢとが交互に反複される。第１工程時間は第２工程時間より短いか、或いは長くてもよい。このような工程条件の変更は、相対的に高い密度のプラズマが発生される位置及び発生されるプラズマの密度差を考慮して、使用者が多様に行うことができる。
【００５４】
本実施形態では、給電ロッド４２０はシャワーヘッド３００の第１側面３００ａの横方向に沿って互に離隔して複数配され、各々の給電ロッド４２０へ高周波電力が同時に印加される。複数の高周波電力は一定の距離を置き、シャワーヘッド３００に同時に印加されるので、プラズマはシャワーヘッド３００の第１側面３００ａの横方向に沿って均一な密度に発生される。
【００５５】
図７は本発明の他の実施形態による基板処理装置の平面図であり、図８は図７の基板処理装置の内部構成を概略的に示す断面図であり、図９は図８のシャワーヘッド３００を示す斜視図である。
【００５６】
図７乃至図９に示すように、シャワーヘッド３００は前記実施形態と異なり、複数配される。シャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄは同一な高さで第１方向１１に互に離隔して配され、各々のシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄはその横方向が第２方向１２と平行となるように配置される。第２方向１２は上方から視たとき、第１方向１１と垂直になる方向であり、各々のシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄは、第１方向１１に並んだ側面の幅よりも第２方向１２に並んだ側面の幅のほうが相対的に長くなるように設けている。第１方向１１及び第２方向１２と垂直になる方向を第３方向１３と称する。シャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄは各々同一な大きさ及び形状を有する。各々のシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄはサセプタ２００の上面より小さい面積の底面を有し、複数個のシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄが互に組み合わされて、サセプタ２００の上面に対応する底面を形成する。シャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄの内部には、流入空間３０１ａ乃至３０１ｄが各々形成され、その底面には噴射ホール３０３ａ乃至３０３ｄが互に離隔して均一に形成される。シャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄの上面には複数の連結管６３０が各々連結され、流入空間３０１ａ乃至３０１ｄに工程ガスを供給する。
【００５７】
シャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄの第１方向１１に並んだ第１側面Ａ１乃至Ａ４には、各々給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄが連結される。各々のシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄには単一の給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄが連結される。給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄは高周波ライン４４０を通じて高周波電源４１０に連結され、高周波電源４１０で発生した高周波電力を各々のシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄに印加する。シャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄの第１側面Ａ１乃至Ａ４と平行に並んだ第２側面Ｂ１乃至Ｂ４には、単一の接続ロッド５１０ａ乃至５１０ｄが各々連結される。接続ロッド５１０ａ乃至５１０ｄは、電気ライン５２０を通じて可変キャパシター５３０に連結される。各々のシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄにおいて、給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄと接続ロッド５２０ａ乃至５２０ｄとは一対一で対応され、互に対向するように配置される。
【００５８】
隣接するシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄの間には絶縁部材３３０ａ乃至３３０ｃが各々配される。絶縁部材３３０ａ乃至３３０ｃは、隣接するシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄの互に対向する側面の間に配される。絶縁部材３３０ａ乃至３３０ｃは絶縁材質から成り、隣接するシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄを電気的に絶縁させる。図１に示されたシャワーヘッド３００のように、複数個の給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄを通じて単一のシャワーヘッド３００に高周波電力が同時に印加される場合、印加された高周波電力は、接続ロッド５１０ａ乃至５１０ｄへ伝達される過程で乱され得る。しかし、本実施形態では、各々のシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄに単一の給電ロッド４２０ａ乃至４２０ｄが連結され、隣接するシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄとの間に絶縁部材３３０ａ乃至３３０ｃが配されてシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄは互に電気的に絶縁されるので、シャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄに印加された高周波電力が、隣接する他のシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄに印加された高周波電力で乱れることが防止される。
【００５９】
各々のシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄへ印加された高周波電力はシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄとサセプタ２００との間に留まる工程ガスを解離させてプラズマを生成する。生成されるプラズマの密度は、シャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄの第２方向１２の領域にしたがって差異が発生する。本実施形態では、可変キャパシター５３０の容量が第１大きさを維持する場合、シャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄの第１領域で生成されるプラズマ密度が第２領域で生成されるプラズマ密度より高くなる。そして、可変キャパシター５３０の容量が第２大きさを維持する場合、シャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄの第２領域で生成されるプラズマ密度が第１領域で生成されるプラズマ密度より高くなる。可変キャパシター５３０は第１工程時間の間で第１大きさに維持され、第２工程時間の間で第２大きさに維持される。このため、第１工程時間及び第２工程時間が経過する間に、シャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄの第１領域及び第２領域で生成されたプラズマの全体密度が均一になる。また、第１方向１１に配置された複数のシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄには高周波電力が同時に印加され、絶縁部材３３０ａ乃至３３０ｃによって隣接するシャワーヘッド３００ａ乃至３００ｄへ印加された高周波電力の間には乱れが発生しないので、第１工程時間及び第２工程時間の間に、第１方向１１にプラズマが均一な密度に形成され得る。このように、第１工程時間と第２工程時間との間に、シャワーヘッド３３０ａ乃至３３０ｃの第１方向１１及び第２方向１２に沿ってプラズマが均一な密度に形成されるので、薄膜が均一な厚さで基板に蒸着され得る。
【００６０】
前記実施形態では、可変キャパシター５３０の容量の大きさを変化させることによって、プラズマの密度をシャワーヘッド３００の領域にしたがって互いに異ならしめているが、これと異なり、可変インダクタの容量の大きさを変化させることによって、プラズマの密度をシャワーヘッド３００の領域にしたがって異ならしめるように設けてもよい。
【００６１】
また、前記実施形態では可変キャパシター５３０と可変インダクタとが共に設置されているが、これと異なり、可変キャパシター５３０と可変インダクタのうち一方のみが配されてもよい。また、可変キャパシター５３０は固定インダクタと共に設置されてもよく、可変インダクタと固定キャパシターを共に設置してもよい。
【００６２】
以上の詳細な説明は、本発明を望ましい実施形態を示して説明するものであり、本発明は、多様な他の組み合わせ、変更及び環境で使用することができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、上述した開示内容と均等な範囲及び／又は当業界の技術又は知識の範囲内で変更又は修正が可能である。前述した実施形態は本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明するものであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更が可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は、開示された実施状態に本発明を制限するものでなく、また、添付された請求の範囲は、他の実施状態をも含むものとして解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００６３】
１００  処理室
２００  サセプタ
３００  シャワーヘッド
４００  電源供給部
４１０  高周波電源
４２０  給電ロッド
４３０  高周波整合器
４４０  高周波ライン
５００  位相可変部材
５１０  接続ロッド
５２０  電気ライン
５３０  可変キャパシター
５４０  インダクタ
６００  ガス分配部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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