KR100229247B1 - 플라즈마처리장치 - Google Patents

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겐이치 다카기
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니시히라 순지
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Abstract

플라즈마처리장치는, 방전용기와 안테나로 이루어지는 플라즈마생성기구와, 플라즈마생성기구에 의하여 생성된 플라즈마를 확산시켜 기판을 처리하는 플라즈마확산용기와, 플라즈마확산용기의 온도를 조정하는 제1의 온도조정기구와, 플라즈마확산용기의 외측에 배치되어, 플라즈마확산용기내에 자장(磁場)을 발생하는 자장성형기구와, 플라즈마확산용기의 내부를 감압하는 배기가구와, 가스를 도입하는 가스도입기구와, 기판을 재치하는 기판지지기구를 구비한다. 자장형성기구는 영구자석과 요오크를 포함하고, 영구자석과 플라즈마확산용기와의 사이에 단열부가 배설된다. 영구자석의 온도를 조정하는 제2의 온도조정기구가 구비된다. 제1의 온도조정기구에 의한 플라즈마확산용기의 온도조정과, 제2의 온도조정기구에 의한 영구자석의 온도조정과는 독립되어 있다. 단열부는 영구자석과 플라즈마확산용기를 비접촉의 상태로 유지하는 구성, 또는 플라즈마확산용기로부터 영구자석까지의 열전도로의 거리를 길게 하는 구성이다.

Description

플라즈마처리장치
제1도는 본 발명에 관한 플라즈마처리장치의 제1 실시예를 나타내고, 일부를 절결한 외관사시도.
제2도는 제1도중의 I-I선 단면도.
제3도는 제2도중의 II-II선 단면도.
제4도는 본 발명의 제2 실시예를 나타내고, 제3도와 유사한 요부종단면도.
제5도는 본 발명의 제3 실시예를 나타내고, 제3도와 유사한 요부종단면도.
제6도는 본 발명의 제4 실시예를 나타내고, 제3도와 유사한 요부종단면도.
제7도는 본 발명의 제5 실시예를 나타낸, 일부를 절결한 외관사시도.
제8도는 제5 실시예에 있어서의 제3도와 유사한 제7도의 III-III선 단면도.
제9도는 종래의 플라즈마처리장치를 나타내고, 일부를 절결한 외관사시도.
제10도는 제9도에 있어서의 IV-IV선 단면도.
본 발명은 플라즈마처리장치에 관한 것이며, 특히 플라즈마 CVD장치 또는 플라즈마 에칭장치 등으로서 이용되는 플라즈마처리장치에 관한 것이다.
종래의 플라즈마처리장치의 일예를 제9도와 제10도를 참조하여 설명한다. 이 예는 유도결합형 플라즈마처리장치를 나타낸다. 당해 유도결합형 플라즈마처리장치는 유전체로 만들어진 방전용기(51)와 안테나(52)를 구비하는 플라즈마생성기구를 포함하고 있다.
제9도에 나타낸 플라즈마처리장치에서는, 유전체로 만들어진 방전용기(51)내에 고주파전력을 도입하기 위한 환상(環狀)의 안테나(52)가 존재한다. 방전용기(51)의 하측에는 플라즈마확산용기(53)가 존재하고, 당해 플라즈마확산용기(53)는 금속재로 만들어진다. 도시하지 않은 반응가스도입기구가 방전용기(51)에 반응가스를 공급하고, 방전용기의 내부압력이 100 Pa 이하로 감압되고, 또한 안테나(52)가 고주파전력을 공급할 때에는, 방전이 방전용기(51)에 생기고, 그리고 그것에 의하여 플라즈마가 생성된다. 반응가스도입기구는 주지의 것이다. 플라즈마내에 존재하는 활성종(活性種)은 방전용기(51)로부터 플라즈마확산용기(53)로 확산한다. 당해 활성종은 플라즈마확산용기(53)에 있어서의 기판지지기구(54)의 위에 놓인 기판(55)의 표면을 처리한다.
제10도에 나타낸 바와 같이, 복수개의 자기회로부(56)가 플라즈마확산용기(3)의 외측의 주위에, 대략 등간격으로 배치되어 있다. 자기회로부(56)는 자로를 형성하는 요크(57)와, 당해 요크(57)에 고정된 봉형의 영구자석(58)을 포함한다. 복수의 봉형자석(58)은 플라즈마확산용기(53)의 중심축에 대하여 평행이고, 등간격으로 배치되고, 플라즈마확산용기(53)의 외면에 접촉하고 있다. 인접하는 자석은 서로 이극(異極)이다. 자기회로부(56)는 플라즈마확산용기(53)의 내면에 따라서, 라인커스프형 자장이라고 하는 자장이 형성된다. 자기회로부(56)는 플라즈마확산용기(53)의 내면의 근방에 당해 내면에 따른 자속선(磁束線)(59)을 형성한다. 플라즈마확산용기(53)내에서 만들어진 자속선(59)은 플라즈마중의 하전입자를 포획한다. 따라서, 플라즈마확산용기(53)의 내면에 충돌하는 플라즈마중의 하전입자의 수가 감소되어, 하전입자의 소멸이 억제된다. 그러므로, 플라즈마가 효율적으로 유지될 수 있다. 플라즈마확산용기(53)에 형성된 자속선(59)은 버킷자장이라고 한다.
제9도와 제10도에 나타낸 종래의 플라즈마처리장치에서는, 플라즈마확산용기(53)의 내면에 퇴적한 막이 오염의 원인으로 되는 파티클을 발생시킨다. 퇴적막의 발생은 플라즈마생성기구에 의하여 생성되는 플라즈마의 재현성을 불량하게 한다는 문제를 제기한다. 따라서, 플라즈마처리의 재현성에 대하여 나쁜 영향을 준다. 당해 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 플라즈마처리시에 플라즈마확산용기(53)를 가열하여, 플라즈마확산용기(53)의 내면에 막이 퇴적하지 않도록 하고 있다. 또한, 플라즈마확산용기(53)의 내면의 온도를 상승시켜, 플라즈마중에 존재하는 필요한 활성종의 상대적 비율을 증가시키는 해결책도 보고되어 있다 (예를 들면 스케이(菅井)외, 일본국 제41회 응용물리학관련연합강연회 예고집(豫槁集) 제2분책(分冊) P 536). 이 보고에 의하면, 플라즈마확산용기(53)의 온도제어는 플라즈마처리의 최적화를 위한 중요인자라고 생각된다.
그러나, 전술한 종래장치는 플라즈마를 효율적으로 유지할 목적으로, 플라즈마확산용기(53)에 접촉된 자기회로부(56)를 구비하므로, 플라즈마확산용기(53)의 온도를 상승시켰을 경우, 자기회로부(56)의 자석(58)의 온도도 마찬가지로 상승한다. 자석(58)의 온도가 상승하면, 실온에서의 상태와 비교하여 감자(減磁)된다. 따라서, 온도가 상승한 플라즈마확산용기(53)에서는, 그것에 장착된 자기회로부(56)의 플라즈마폐입(閉入)의 효과는 감소한다. 이 문제를 해결하기 위하여, 플라즈마확산용기(53)에 부착된 자석(58)을 냉각하면, 자석(58)에 대응하는 플라즈마확산용기(53)의 부분의 온도가 저하한다. 따라서, 플라즈마확산용기의 내면의 온도가 불균일하게 되고, 그것에 의하여 용기벽면에 국속적으로 막이 퇴적하여, 파티클의 발생원으로 된다.
본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하는 것에 있고, 플라즈마확산용기의 온도를 균일하게 하여, 플라즈마확산용기의 내면의 퇴적막을 감소시켜서, 오염파티클의 발생을 억제할 수 있는 플라즈마처리장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마처리의 재현성을 향상시키는 플라즈마확산용기의 온도제어와, 자기회로부의 자석의 온도제어와를 독립으로 행할 수 있도록 하여, 자석의 열열화를 억제한 플라즈마처리장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하는 플라즈마처리를 지향하는 것이다. 본 발명에 관한 플라즈마처리장치는, 방전용기와 안테나로 이루어지는 플라즈마생성기구와, 플라즈마생성기구에 의하여 생성된 플라즈마를 확산시키고, 이로써 기판처리를 행하게 하는 진공용기(플라즈마확산용기)와, 이 플라즈마확산용기의 온도를 조정하는 제1의 온도조정기구와, 플라즈마확산용기의 외측에 배치되어, 플라즈마확산용기의 내측벽면에 따라서 그 근방에 자장(磁場)을 발생하는 자장형성기구와, 플라즈마확산용기의 내부를 감압상태로 유지하는 배기기구와, 최소한 방전용기의 내부에 가스를 도입하는 가스도입기구와, 플라즈마생성기구에 대하여 간격을 두고 플라즈마확산용기내에 설치되어, 상기 기판을 재치하는 기판지지기구를 구비한다. 상기 자장형성기구는 영구자석과 자로부(磁路部)(요크)를 포함하고, 또한 최소한 영구자석과 플라즈마확산용기와의 사이에 단열부(단열작용이 생기는 부분)가 배설된다. 플라즈마처리장치는 영구자석의 온도를 조정하는 제2의 온도조정기구를 구비한다. 상기 구성에 있어서, 제1의 온도조정기구에 의한 플라즈마확산용기의 온도조정과, 제2의 온도조정기구에 의한 최소한 영구자석의 온도조정과는 독립되어 있다. 영구자석과 플라즈마확산용기와의 사이에 배설되는 단열부는, 예를 들면 영구자석과 플라즈마확산용기를 비접촉의 상태를 유지하는 구성, 또는 플라즈마확산용기로부터 영구자석까지의 열전도로의 거리를 길게 하는 구성이다.
상기 발명에서는, 먼저 방전용기의 내부를 배기기구에 의하여 감압하고, 반응가스도입기구에 의하여 방전용기내에 반응가스를 도입하고, 안테나에 고주파전력을 공급하면, 반응가스가 활성화되어, 방전용기내에서 플라즈마가 생성된다. 방전용기내에서 생성된 플라즈마는 플라즈마확산용기내에 확산되어, 기판지지기구상의 기판에 부여된다. 기판의 표면은 플라즈마에 의하여 처리된다. 플라즈마에 의한 기판의 표면처리에 있어서, 처리효과를 높이기 위하여, 플라즈마확산용기의 온도를 제1의 온도조정기구에 의하여 최적은 온도로 조정·제어하고, 그리고 자장형성기구의 영구자석에 의하여 플라즈마확산용기의 내측 벽면의 근방에서 당해 근방에 따라서 버킷자장을 형성하고, 이로써 플라즈마중의 하전입자를 포획하여, 용기벽에서의 충돌에 의한 소멸을 억제한다. 자장형성기구의 영구자석은 플라즈마확산용기와의 사이에서 서로 온도의 영향을 주지 않도록, 단열부를 개재하여 배설된다. 영구자석의 온도는 플라즈마확산용기의 제1의 온도조정기구와는 별개이고, 또한 이것에 대하여 독립으로 동작하는 제2의 온도조정기구에 의하여 조정·제어된다. 이리하여, 플라즈마확산용기의 온도를 원하는 온도로 조정하여 플라즈마처리에 필요한 활성종의 제어를 행하는 한편, 자장형성기구의 영구자석에 있어서 감자상태가 생기지 않도록 영구자석을 적절한 온도상태로 유지한다.
상기 발명에 의하면, 플라즈마처리를 행하기 위한 진공용기와 이 진공용기의 내부에 버킷자장을 만드는 자장형성기구와의 사이에 단열부를 배설하여 상호의 온도영향을 가능한 한 적게 하였다. 진공용기의 온도제어를 행하는 제1의 온도조정기구와 자장형성 기구의 온도제어를 행하는 제2의 온도조정기구를 배설하여, 플라즈마확산용 진공용기의 온도제어와 자장형성기구의 온도제어를 독립으로 행하도록 하였다. 그러므로, 영구 자석의 감자를 적게 할 수 있고, 플라즈마확산용의 진공용기를 임의의 온도로 균일하게 온도제어할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 바람직하게는, 자장형성기구를 고정하는 기구와 플라즈마확산용기와의 사이에, 테프론스페이서와 같은 다른 단열부가 배설된다. 이로써, 플라즈마확산용기로부터 자장형성기구에의 열전달을 확실하게 차단할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 바람직하게는 자장형성기구는 플라즈마확산용기의 주위에 배설된 열확산방지용기내에 수용되고, 또한 플라즈마확산용기에 대하여 접촉하지 않고 고정된다. 자장형성기구가 수용되는 열확산방지용기의 내부공간은 밀봉되는 것이 바람직하다.
상기의 구성에 있어서, 바람직하게는, 열확산방지용기의 내부공간은 진공이다. 이로써, 대류에 의한 열전달을 방지할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 바람직하게는, 자장형성기구에 포함되는 영구자석을 적외선을 반사하는 막으로 덮도록 하였다. 이로써, 열복사에 의한 영구자석의 온도상승을 억제할 수 있다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면에 따라서 설명한다.
본 실시예에 의한 플라즈마처리장치는 유도결합형 플라즈마처리장치이다. 당해 플라즈마처리장치는 유전체제(誘電體製)의 방전용기(11)와 플라즈마확산용기(12)를 포함한다. 방전용기(11)의 하부는 개방되어, 플라즈마확산용기(12)의 내부공간에 통하고 있다. 본 실시예에서는, 방전용기(11)의 측벽은 석영으로 만들어지고, 상측 단부(13)는 금속제 엔드플레이트이다. 방전용기(11)의 전체를 석영으로 만들어도 된다. 플라즈마확산용기(12)의 내부에 기판지지기구(14)가 배설되고, 그 위에 기판(15)이 배치된다. 플라즈마확산용기(12)의 주위는 열확산방지용기(16)에 의하여 에워싸인다. 열확산방지용기(16)의 하부는 플라즈마확산용기(12)의 하측 외면에 고정되고, 그리고 그 상부는 플라즈마확산용기(12)의 상측 외면과의 사이에서 간극을 만들도록, 당해 상측 외면에 접촉하지 않도록 배치된다. 플라즈마확산용기(12)의 외면에 주위에는, 외면에 대하여 비접촉상태에서 복수의 요크(18)가 배치되고, 각각 2개의 봉형의 영구자석(17)을 부착하고 있다. 요크(18)는 영구자석(17)이 만드는 자력선의 자로로 된다. 봉형의 영구자석(17)과 요크(18)는 양쪽 모두 플라즈마확산용기(12)의 중심축에 평행이다. 요크(18)는 열확산방지용기(16)의 상벽부에 현수된다. 이로써, 플라즈마확산용기(12)에 대한 영구자석(17)의 상기 비접촉상태가 만들어진다. 방전용기(11)의 하부의 주위에는, 원환형(圓環形)의 안테나(19)가 배치된다. 안테나(19)는 전력공급계(20)로부터 필요한 전력이 공급된다. 플라즈마확산용기(12)는 진공배기기구(21)에 접속되는 파이프부재(21a)가 구비된다. 파이프부재(21a)를 통하여 배기가 행해지면, 플라즈마확산용기(12)와 방전용기(11)의 내부압력은 감소되어, 원하는 진공상태로 된다.
상기 구성을 가지는 플라즈마처리장치를 동작하기 위해서는, 오일회전펌프나 오일확산펌프 등을 포함하는 진공배기기구(21)에 의하여, 플라즈마확산용기(12) 및 방전용기(11)의 내부공간은 원하는 진공상태로 되고, 그 후 도시하지 않은 주지의 반응가스도입기구에 의하여 반응가스를 방전용기(11)로부터 도입하고, 동시에 진공배기를 행하여, 100Pa 이하의 소정 감압상태가 유지된다. 또한, 방전용기(11)를 둘러감는 안테나(19)는 전력공급계(20)로부터 고주파전력이 부여되고, 당해 고주파전력을 방전용기(11)내에 공급하고, 이 방전용기(11)에서 고주파방전에 따라서 플라즈마를 생성하여, 반응가스의 입자를 활성화시킨다.
플라즈마확산용기(12)에 방전용기(11)에 대향하도록 설치된 기판(15)의 표면은 방전용기(11)내에서 생성된 플라즈마 중의 활성종에 의하여 처리된다. 당해 처리시 플라즈마확산용기(12)는 그곳에 구비된 열매(熱媒)경로(22)에 대하여 열매를 공급하는 온도조정기구(23)에 의하여, 예를 들면 70℃ 이상의 소정의 온도로 유지된다. 당해 소정온도는 플라즈마처리에 필요로 하는 활성종을 바람직한 상태로 제어한다. 액체유로와 같은 열매경로(22)는 입구부와 출구부(도시되지 않음)를 가지고, 온도조정기구(23)로부터 적절한 온도로 설정된 액체 즉 열매가 공급된다. 온도조정기구(23)에 포함되는 서큘레이터를 통하여 공급되는 열매는 플라즈마확산용기(12)의 온도조건에 따라서, 열매경로(22)에 순환시킨다. 또한, 플라즈마확산용기(12)의 주위에 배설된 열확산방지용기(16)는 열매경로(21)를 흐르는 열매에 의하여 가열된 플라즈마확산용기(12)의 열이 대류에 의하여 외부로 도피하는 것을 억제하고 있다.
제2도와 제3도에 나타낸 바와 같이, 영구자석(17)은 요크(18)의 뒤에 배치된 액냉관(液冷管)(24)에 의하여 냉각된다. 또한, 제3도에 나타낸 바와 같이 열확산방지용기(16)의 상벽부에는 냉각액을 흐르게 하는 냉각통로(25)가 형성된다. 액냉관(24)에 대하여 냉각액을 공급하기 위한 장치의 도시는 생략한다. 각 요크(18)의 액냉관(24), 냉각통로(25), 냉각액공급장치에 의하여, 영구자석(17)의 온도를 적절히 조정하기 위한 온도조정기구가 구성된다.
제2도에 나타낸 바와 같이, 복수의 봉형의 영구자석(17)은 플라즈마확산용기(12)의 중심축에 대하여 평행이고, 플라즈마확산용기(12)의 외측 벽면의 주위에 배치된다. 인접하는 영구자석(17)의 자극은 서로 상이하다. 복수의 영구자석(17)은 라인커스프형자장이라고 하는 자장(26)을 플라즈마확산용기(12)의 내측 벽면에 따라서 형성한다.
제3도에 있어서, 전술한 바와 같이, 영구자석(17)과 요크(18)를 포함하는 자기회로부(27)는 열확산방지용기(16)의 상벽부로부터 현수되고, 또한 플라즈마확산용기(12)의 외측 벽면과 버킷자장용 영구자석(17)과는 접촉하고 있지 않다. 이 구조는 플라즈마확산용기(12)로부터 열확산방지용기(16)를 경유하여 영구자석(17)에 이르는 열전도경로를 길게 하는 것을 가능하게 한다. 플라즈마확산용기(12)의 재료는 플라즈마확산용기(12)의 온도가 양호한 균일성을 얻기 위하여, 열전도율이 큰 알루미늄이고, 열전도로로 되는 열확산방지용기(16)의 재료는 플라즈마확산용기(12)의 열이 요크(18)에 잘 전달되지 않게 하기 위하여, 열전도율이 작은 스테인레스이다. 따라서 플라즈마확산용기(12)로 부터 영구자석(17)에의 온도의 전달은 실질적으로 공기의 대류와 열복사에 의하여 행해진다. 그러므로, 요크(18)의 액냉각의 영향이 플라즈마확산용기(12)에 잘 전달되지 않는 동시에, 플라즈마확산용기(12)의 가열의 영향이 영구자석(17)에 잘 전달되지 않게 된다.
본 실시예에서는 플라즈마처리의 조건으로서 플라즈마확산용기(12)의 온도를 상승시킬 필요가 있는 경우에, 영구자석(17)을 직접 장착한 종래의 플라즈마확산용기와는 다르고, 플라즈마확산용기(12)를 온도를 높여도 영구자석(17)의 효과를 저하시키지 않는다. 또한, 본 실시예에서는, 영구자석의 장착부분의 온도가 국소적으로 저하하는 종래의 플라즈마확산용기와는 다르고, 플라즈마확산용기(12)에서의 균일한 가열이 가능하게 되고, 이로써 플라즈마확산용기(12)의 온도제어와 영구자석(17)의 온도제어를 실질적으로 독립으로 행할 수 있다. 영구자석(17)의 온도는 플라즈마확산용기(12)의 온도보다 낮은 온도로 유지되는 것이 바람직하다.
봉형의 영구자석(17)의 표면에 적외선을 반사하는 피막을 붙임으로써, 열복사에 의한 영구자석(17)의 온도상승을 더욱 억제할 수 있다.
상기 실시예에서, 열확산방지용기(16)를 플라즈마확산용기(12)에 고정하였으나, 열확산방지용기(16)를 플라즈마확산용기(12) 이외의 부분에 고정하는 것에 의해서도 실질적 단열층(단열부)을 형성할 수 있다.
제4도는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸다. 제2 실시예는 제1 실시예의 열확산방지용기(16)의 일부에 열전도율이 보다 작은 재질인 테프론의 스페이서(28)를 끼워 넣은 예를 나타낸다. 본 실시예의 특징은 가열된 플라즈마확산용기(12)의 열이 요크(18)에 잘 전달되지 않는 구조를 가지는 것이다. 그 외의 구성은 제1 실시예의 구성과 동일하다. 그러므로, 플라즈마확산용기(16)의 온도의 영향이 요크(18)에 한층 잘 전달되지 않게 되고, 플라즈마확산용기(12)의 온도제어와 영구자석(17)의 온도제어를 실질적으로 독립으로 행하는 것을 더욱 효율적으로 행하는 것이 가능하다. 또 제2 실시예에서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 봉형의 영구자석(17)에 적외선을 반사하는 피막을 붙임으로써, 열복사에 의한 봉형 영구자석(17)의 온도상승을 더욱 억제하는 것이 가능하다.
그리고, 제2 실시예에서는, 열확산방지용기(16)에 끼워 넣은 스페이서(28)의 재질을 테프론으로 하였으나, 열확산방지용기(16)보다 열전도율이 작은 재질이면 다른 재질을 사용할 수 있다.
제5도는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸다. 제3 실시예에서는, 판형의 요크(29)의 배면에 지지판(30)을 배설하고, 당해 지지판(30)은 열확산방지용기(16)의 측벽부를 통하여, 플라즈마확산용기(12)의 반경방향으로 이동가능하게 삽입하여 부착된다. 플라즈마확산용기(12)의 외면과 영구자석(17)은 접촉되지 않는다. 자기회로부(27)는 열확산방지용기(12)로부터 열확산방지용기(16)를 경유하여 요크(29)에 이르는 열전도경로는 제1 실시예의 그것보다 짧아진다. 그러나, 요크(29)가 직경방향으로 이동할 수 있으므로, 플라즈마 산용기(12)의 내부에, 임의의 자장강도의 버킷자장(26)(제2도에 나타냄)을 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 플라즈마확산용기(12)와 영구자석(17)을 독립으로 온도제어할 수 있고, 영구자석(17)에 의하여 형성되는 버킷자장(26)의 강도를 임의로 설정할 수 있다. 또한, 본 실시예에 의하면, 제1 및 제2의 실시예와 마찬가지로, 플라즈마확산용기(12)와 영구자석(17)의 각 온도제어에 관하여 실질적으로 독립의 온도제어가 가능하고, 봉형 영구자석(17)에 적외선을 반사하는 피막을 붙임으로써 열복사에 의한 영구자석(17)의 온도상승을 억제할 수 있다.
제6도는 본 발명의 제4 실시예를 나타낸다. 제4 실시예는 플라즈마확산용기(12)와 열확산방지용기(16)의 사이의 간극을 완전히 없애고, 열확산방지용기(16)의 내부공간을 완전히 밀봉상태로 하여, 공기의 대류에 의하여 열이 열확산방지용기(16)로부터 완전히 밖으로 도피하지 않는 구조를 가진다. 제4 실시예의 구조는 플라즈마확산용기(12)의 가열에 있어서의 열손실을 억제하고, 효율적인 플라즈마확산용기(12)의 가열을 가능하게 한다. 또, 열확산방지용기(16)의 내부공간의 압력을 10-3Torr 이하로 함으로써, 공기의 대류에 의한 플라즈마확산용기(12)에서의 열손실을 억제하고, 플라즈마확산용기(12)를 효율적으로 가열할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 플라즈마확산용기(12)로부터 봉형의 영구자석(17)에의 열전달은 실질적으로 열복사만에 의하여 행해진다.
제4 실시예에 의하면, 제1~제3의 실시예와 마찬가지로, 플라즈마확산용기(12)와 영구자석(17)의 독립의 온도제어를 행할 수 있다. 또한, 봉형의 영구자석(17)에 적외선을 반사하는 피막을 붙임으로써, 열복사에 의한 봉형의 영구자석(17)의 온도상승을 억제할 수 있다.
제7도와 제8도는 본 발명의 제5 실시예를 나타낸다. 제5 실시예는 플라즈마확산용기(12)내에 링커스프형 자장을 형성하는 구성을 가진다. 제7도 및 제8도에 있어서, 상기 각 실시예에서 설명한 요소와 실질적으로 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 본 실시예에서는, 알루미늄제의 플라즈마확산용기(12)에는 스테인레스제의 열확산방지용기(16)를 배설하고, 이로써 가열된 플라즈마확산용기(12)의 열이 대류에 의하여 외부로 도피하는 것을 억제하고 있다. 환형의 영구자석(31)은 환형의 요크(32)의 배면에 배치된 액냉관(24)에 의하여 냉각된다.
제5 실시예에서는, 환형의 영구자석(31)은 각각의 중심축이 플라즈마확산용기(12)의 중심축과 일치하도록 배치되고, 플라즈마확산용기(12)의 중심축방향으로 복수개 배열되어 있다. 제8도에 나타낸 바와 같이, 환형의 요크(32)에 부착된 2개의 환형 영구자석(31)에 의하여 자기회로부(27)가 구성된다. 각 자기회로부(27)는 열확산방지용기(16)의 하벽부에 고정된 지지부재(33)로 지지되고, 상기 각 실시예와 마찬가지로 플라즈마확산용기(16)의 외측면과 영구자석(31)과를 접촉시키지 않는 구조로 하고 있다.
영구자석(31)은 링커스프형 자장이라고 하는 자장(34)을 플라즈마확산용기(12)의 내측 벽면의 근방에서 당해 벽면에 따라서 형성한다.
제5 실시예에 의하면, 전술한 각 실시예와 마찬가지로, 플라즈마확산용기(12)와 영구자석(31)의 독립의 온도제어가 가능하다. 또한, 제2 실시예의 구성을 부가함으로써, 플라즈마확산용기(12)의 온도제어와 영구자석(31)의 온도제어를 효율적으로 독립하여 행하는 것이 가능하다. 영구자석(31)에 적외선을 반사하는 피막을 붙임으로써, 열복사에 의한 영구자석(31)의 온도상승을 억제할 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는, 링커스프형 자장의 예를 들었으나, 체커보드형 자장과 같은 다른 버킷자장형상을 만들 수 있는 것은 물론이다.
상기의 각 실시예에 있어서, 플라즈마확산용기(12)의 재질로서 내측 벽면의 온도의 균일성을 얻기 위하여 열전달계수가 높은 알루미늄, 열확산방지용기(16)의 재질로서 열전달계수가 낮은 스테인레스를 사용한 예를 나타냈으나, 적당한 다른 재질이라도 가능한 것은 말할 것도 없다. 또, 상기 실시예에서는, 플라즈마확산용기(12)의 효율적인 가열을 행하기 위하여 열확산방지용기(16)만을 배설하였으나, 더욱 효율적인 가열을 위하여 외측의 벽부의 수를 증가시키는 것이 가능하다. 또, 상기 실시예에서는, 플라즈마확산용기(12)의 형상이 원통형의 실시예였지만, 본 실시예의 효과는 가열된 플라즈마확산용기(12)의 형상에 의하지 않는 것은 물론이다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이 본 발명에 의하면, 플라즈마처리를 행하기 위한 진공용기와 이 진공용기의 내부에 버킷자장을 만드는 자장형성기구와의 사이에 단열부를 배설하여 상호의 온도영향을 가능한 한 적게 하고, 또한 진공용기의 온도제어를 행하는 제1의 온도조정기구와 자장형성기구의 온도제어를 행하는 제2의 온도조정기구를 배설하여, 플라즈마확산용 진공용기의 온도제어와 자장형성기구의 온도제어를 독립으로 행하도록 하였으므로, 영구자석의 감자를 적게 하는 동시에, 플라즈마확산용 진공용기를 임의의 온도로 균일하게 온도제어할 수 있다.

Claims (6)

  1. 플라즈마생성기구와, 상기 플라즈마생성기구에 의하여 생성된 플라즈마를 확산시키는 진공용기와, 상기 진공용기의 온도를 조정하는 제1의 온도조정기구와, 상기 진공용기의 내측벽면에 따라서 자장(磁場)을 발생하는 자장형성기구와, 상기 진공용기의 내부를 감압하는 배기기구와, 상기 진공용기의 내부에 가스를 도입하는 가스도입기구와, 상기 진공용기내에 설치되는 기판지지기구와를 구비한 플라즈마처리장치에 있어서,
    상기 자장형성기구는 영구자석 및 자로부(磁路部)를 포함하고, 상기 영구자석과 상기 진공용기와의 사이에 단열부가 배설되고, 상기 영구자석의 온도를 조정하는 제2의 온도조정기구를 배설하고, 상기 제1의 온도조정기구에 의한 상기 진공용기의 온도조정과 상기 제2의 온도조정기구에 의한 상기 영구자석의 온도조정이 독립으로 행해지는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 영구자석의 온도는 상기 진공용기의 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자장형성기구를 고정하는 기구와 상기 진공용기와의 사이에 다른 단열부가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자장형성기구는 상기 진공용기의 주위에 배설된 열확산방지용기내에 수용되고, 상기 진공용기에 접촉하지 않고, 고정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열확산방지용기의 내부압력을 감소시킨 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자장형성기구에 포함되는 상기 영구자석은 적외선을 반사하는 막으로 덮여지는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
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