KR100363820B1 - 플라스마 처리장치 - Google Patents

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KR100363820B1
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마쯔모토나오키
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도쿄 엘렉트론 가부시키가이샤
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Abstract

반응기(1)의 상단부에는, 고리형상의 밀봉판(4)을 지지하는 링부재(10)가 설치되어 있고, 링부재(10) 상면에는, 원통형상의 블록부재(25)가 링부재(10)에 나사 고정되어 있다. 블록부재(25)의 고리형상의 밀봉판(4)에 대향하는 부분에 고리형상 도파관형 안테나부(12)가 형성되어 있고, 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 저부에는 복수의 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ이 둘레방향에 소정의 거리를 두어 개방되어 있는 고리형상의 판부재(16)가 끼워 맞춰져 있다. 블록부재(25)에는 알루미늄을 원기둥형상으로 형성한 가열블록(26)이 착탈가능하게 그 내측에 끼워 넣어져 있고, 가열블록(26)의 하면에는 전극(18)이 착탈가능하게 나사 고정되어 있고, 전극(18)은 접지되어 있다. 이와 같은 구성의 플라스마 처리장치에는, 반응기(1)의 직경이 크더라도, 장치 전체의 사이즈를 가능한 한 작게 할 수 있고, 좁은 공간에 배치하는 것이 가능하고, 또한, 시료로 입사되는 이온의 지향성이 개선됨과 동시에, 반응기(1)의 수명을 길게 하는 것이 가능하다.

Description

플라스마 처리장치{PLASMA PROCESSOR}
반응가스에 외부에서 에너지를 주어 생성하는 플라스마는, LSI, LCD 등의 제조 공정에서 확대 이용되고 있다. 특히, 드라이에칭 공정에 있어서, 플라스마의 이용은 불가결한 기본 기술로 되어 있다. 일반적으로 플라스마를 생성시키는 여기수단에는 2.45GHz 등의 마이크로파를 이용하는 경우와, 13.56MHz 등의 RF(Radio Frequency)를 이용하는 경우가 있다. 전자는 후자에 비해서 고밀도의 플라스마가 얻어진다는 이점이 있다. 그러나, 마이크로파를 이용한 플라스마 처리장치에서는, 플라스마 생성영역의 면적을 넓히고, 또한 밀도가 균일하게 되도록 플라스마를 생성시키는 것이 곤란하였다. 그러나, 플라스마 처리장치는 상기한 바와 같이 고밀도의 플라스마가 얻어진다는 이점이 있기 때문에, 이와 같은 장치에 의해서 큰 사이즈의 반도체 기판, LCD용 유리기판 등의 처리를 실현하는 것이 요구되고 있다. 이 요구를 만족하기 위하여, 본원 출원인은, 일본 특허출원 공개번호 62-5600(1987), 일본 특허출원 공개번호 62-99481(1987)) 등에 있어서 다음과 같은 장치를 제공하고 있다.
도 1는, 일본 특허출원 공개번호 62-5600(1987) 및 일본 특허출원 공개번호 62-99481(1987)에 개시되어 있는 장치와 동일한 타입의 플라스마 처리장치를 나타내는 측단면도이고, 도 2는 그 평면도이다. 직사각형 상자 형상의 반응기(41)는, 그 전체가 알루미늄으로 형성되어 있다. 반응기(41)의 상부 개구는 마이크로파를 도입하기 위한 밀봉판(44)에 의해 기밀상태로 밀봉되어 있다. 이 밀봉판(44)은, 내열성 및 마이크로파 투과성을 가짐과 동시에 유전손실이 작은 유전체, 예컨대 석영가스, 알루미나 등으로 형성되어 있다.
반응기(41)에는 그 상부를 덮는 직사각형 상자형상의 커버부재(50)가 연결되어 있다. 이 커버부재(50) 내의 천정부분에는 유전체판(51)이 설치되어 있다. 또한, 유전체판(51)과 밀봉판(44)의 사이에는 에어갭(53)이 형성되어 있다. 유전체판(51)은 예컨대 테플론(등록상표)과 같은 불소수지, 폴리에틸렌 수지 또는 폴리스티렌수지 등의 유전체를, 직사각형과 삼각형을 짜맞춘 대략 오각형의 꼭대기점에 볼록부를 설치한 판형상으로 형성되어 있고, 그 볼록부가 커버부재(50)의 둘레면에 연결한 도파관(61)에 끼워 넣어져 있다. 도파관(61)에는 마이크로파 발진기(60)가 연결되어 있다. 마이크로파 발진기(60)가 발진한 마이크로파는 도파관(61)에 의해서 유전체판(51)의 볼록부로 입사된다.
상기한 바와 같이, 유전체판(51)의 볼록부의 기단측은 평면에서 보면 대략 삼각형상의 테이퍼부(51a)로 형성되어 있고, 이 볼록부로 입사된 마이크로파는 테이퍼부(51a)에 면하여 그 폭방향으로 넓어져서 유전체판(51) 전체에 전파된다. 이 마이크로파는 커버부재(50)의 도파관(61)에 대향하는 단면에 반사되어, 입사파와 반사파가 겹쳐져서 유전체판(51)에 정재파가 형성된다.
반응기(41)의 내부는 처리실(42)로 되어 있고, 처리실(42)의 주위벽을 관통하는 구멍에 끼워 맞춰진 관(45)을 통하여 처리실(42) 내로 필요한 가스가 도입된다. 처리실(42)의 바닥벽의 중앙에는, 플라스마 처리될 공작물(W)을 얹어 놓는 테이블(43)이 설치되어 있다. 테이블(43)에는 정합함(46)을 통하여 고주파 전원(47)이 접속되어 있다. 또한, 반응기(41)의 바닥벽에는 배기구멍(48)이 개방되어 있고, 배기구멍(48)에서 처리실(42)의 내부기체가 배출되도록 되어 있다.
이와 같은 플라스마 처리장치를 이용하여 공작물(W)의 표면에 에칭처리를 실시하기 위한 절차는 이하와 같다. 우선, 배기구멍(48)에서 배기하여 처리실(42) 내를 원하는 압력까지 감압시킨 후, 관(45)을 통하여 처리실(42) 내로 반응가스를 공급한다. 다음으로, 마이크로파 발진기(60)에 마이크로파를 발진시켜, 이것을 도파관(61)을 통하여 유전체판(51)에 도입한다. 이 때, 테이퍼부(51a)에 의해서 마이크로파는 유전체판(51) 내로 균일하게 퍼지고, 유전체판(51) 내에 정재파를 형성한다. 이 정재파에 의해서, 유전체파(51)의 아래쪽으로 누출 전계가 형성되고, 이것이 에어갭(53) 및 밀봉판(44)을 투과하여 처리실(42) 내로 도입된다. 이와 같이 하여 마이크로파가 처리실(42) 내로 전파되고, 처리실(42) 내에 플라스마가 생성된다.
테이블(43)에는, 정합함(46)을 통하여 고주파전원(47)에서 고주파가 인가되어 있고, 그것에 의해서 형성되는 바이어스 전위에 의해서, 플라스마 안의 이온을 가속시켜서 공작물(W) 상에 도입됨으로써 공작물(W)의 표면을 에칭한다. 이것에 의해서, 큰 사이즈의 공작물(W)을 처리할 목적으로 반응기(41)의 직경을 크게 하더라도, 그 반응기(41)의 전체 영역으로 마이크로파를 균일하게 도입하는 것이 가능하게 되기 때문에, 큰 사이즈의 공작물(W)에 대해서도 균일한 이방성 에칭을 실시하는 것이 가능하다.
그런데, 상기한 바와 같이 종래의 플라스마 처리장치에서는, 유전체판(51)에 마이크로파를 균일하게 퍼지게 하기 위해서, 밀봉판(44)을 구비함과 동시에, 유전체판(51) 자체에도 반응기(41)의 가장자리부에서 수평방향으로 돌출시킨 테이퍼부( 51a)가 설치되어 있다. 이 테이퍼부(51a)의 치수는, 유전체판(51)의 면적, 즉 처리실(42)의 직경에 따라서 정해진다. 이 때문에, 종래의 플라스마 처리장치를 설치하는 경우, 반응기(41) 둘레 가장자리에서 돌출시킨 테이퍼부(51a)를 격납하기 위해서 수평방향의 공간을 여분으로 확보해야 한다는 문제가 생긴다.
한편, 공작물(W)의 크기가 커짐에 따라 반응기(41)의 직경도 더욱 크게 하는 것이 바람직하다. 또한 동시에, 장치의 설치장소를 마련할 필요가 없는 경우, 바꾸어 말하면 가능한 한 작은 공간에 설치할 수 있는 것도 요구되고 있다. 그러나, 상기한 바와 같은 종래의 장치에는, 테이퍼부(51a)의 치수는 반응기(41)의 직경에 따라서 정해지기 때문에, 반응기(41)의 직경이 커짐에 따라 테이퍼부(51 a)의 치수도 길어지게 된다. 따라서, 반응기(41)의 직경이 더욱 큰 플라스마 처리장치를 가능한 한 작은공간에 설치하기 원한다는 모순된 요구가 생기는 문제가 있다.
또한, 종래의 플라스마 처리장치에서는, 예컨대 반응기(41)의 둘레벽을 접지하는 것에 의해, 고주파가 인가되는 테이퍼부(43)에 대응하는 접지전극으로서 이용하고 있다. 그러나 이와 같은 구성을 채택하는 경우, 반응기(41)의 내주면에 플라스마 안의 이온이 충돌하여 손상을 주기 때문에, 반응기(41)의 수명이 짧게 된다는 문제도 생긴다. 게다가, 반응기(41)의 둘레벽을 접지한 경우, 테이블(43)의 표면에 발생하는 바이어스 전위가 불충분하게 될 가능성이 있다. 이 경우, 공작물(W)로 입사되는 이온의 지향성이 악화되고, 이방성 등의 공정특성이 저하할 우려가 있다.
본 발명은, 이상과 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 것은, 반응기의 직경이 크더라도 장치 전체의 사이즈를 가능한 한 작게 할 수 있어서 작은 공간에 설치하는 것이 가능하고, 또한, 공작물로 입사되는 이온의 지향성을 개선함과 동시에, 반응기의 수명을 길게 하는 것이 가능한 플라스마 처리장치의 제공을 주된 목적으로 한다.
본 발명은, 마이크로파를 이용하여 생성된 플라스마에 의해서, 반도체기판, 액정 디스플레이용 유리기판 등에 에칭, 에싱 등의 처리를 실시하는 플라스마 처리장치에 관한 것이다.
도 1은, 종래의 장치와 동일 타입의 플라스마 처리장치를 나타내는 측단면도이다.
도 2는, 제 1도에 나타낸 플라스마 처리장치의 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 플라스마 처리장치의 구조를 나타낸 측단면도이다.
도 4는, 제 3도에 나타낸 플라스마 처리장치의 평면도이다.
도 5는, 제 3도 및 제 4도에 나타낸 슬릿의 설명도이다.
도 6은, 제 3도에 나타낸 전극 및 가스확산을 위한 공간의 모식적 일부 파단사시도이다.
도 7은, 제 3실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 8은, 제 4실시형태를 나타내는 측단면도이다.
도 9는, 제 5실시형태를 나타내는 측단면도이다.
도 10은, 제 6실시형태를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 11은, 제 7실시형태를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 12는, 제 11도에 나타낸 슬릿의 설명도이다.
도 13은, 제 8실시형태를 나타낸 측단면도이다.
본 발명에 관한 플라스마 처리장치는, 단적으로는, 공작물이 얹어 놓여지는 테이블에 대향하여 전극을 배치하고, 이 전극의 외측에 마이크로파를 도입하기 위한 고리형상의 밀봉부재를 배치하며, 또한 용기 내로 마이크로파를 방사하는 안테나를 마이크로파를 도입하기 위한 밀봉판에 면하여 배치한 구성을 채택하고 있다.
제 1발명에 관한 플라스마 처리장치는, 마이크로파를 방사하는 안테나와, 상기 안테나에서 방사되는 마이크로파가 도입될 용기와, 상기 용기 내에 설치되어 있으며, 고주파를 인가하는 전원에 접속되어 있고, 상기 용기 내에 도입된 마이크로파에 의해서 플라스마 처리될 공작물이 얹어 놓여지는 테이블과, 상기 용기 내에 설치되어 있고, 상기 테이블에 대향하여 배치된 전극을 구비하며, 상기 용기는, 상기 전극의 외측을 둘러싸는 위치에 배치된 마이크로파를 도입하기 위한 밀봉부재를 보유하고, 상기 안테나는, 상기 밀봉부재에 면하여 배치되어 있고, 상기 안테나에서 방사된 마이크로파가 상기 밀봉부재를 투과하여 상기 용기 내로 도입되도록 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 제 1발명에 관한 플라스마 처리장치에서는, 용기(반응기)에 설치되어 있는 고리형상의 밀봉부재에 면하여 배치된 고리형상, C자형상 등의 안테나에서 방사된 마이크로파가 밀봉부재를 투과하여 용기 내로 도입되는 것에 의해 플라스마가 생성된다. 용기 내의 테이블에 대향하여 배치된 전극을 접지전극으로서 테이블에 고주파를 인가하는 것에 의해, 상기한 바와 같이 생성되는 플라스마가 테이블 상에 얹어 놓여진 공작물 상으로 도입된다.
마이크로파를 폭방향으로 넓히지 않고 마이크로파를 안테나 안으로 입사하는 것이 가능하기 때문에, 안테나는 용기에서 돌출하지 않는다. 따라서, 본 발명에 관한 플라스마 처리장치에는 그 수평방향의 치수를 가능한 한 작게 하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명에 관한 플라스마 처리장치에는 안테나 구조에 의해 마이크로파를 공급하도록 구성되어 있기 때문에, 한정된 공간에서 균일하게 마이크로파를 공급하는 것이 가능하다. 또한, 안테나는 고리형상의 밀봉부재에 면하여 배치되어 있고, 이것에 의해서 용기 내로 마이크로파를 균일하게 도입하는 것이 가능하다.
한편, 고주파가 인가되는 테이블에 대향 배치된 전극을 접지전극으로서 작용시키는 것이 가능하기 때문에, 플라스마 안의 이온이 용기의 내주면에 충돌하여 손상을 주는 것이 방지되고, 용기의 수명이 길게 된다. 또한, 테이블에 바이어스 전위를 안정되게 발생시키는 것이 가능하므로, 플라스마 안의 이온은 공작물 상에 대략 수직으로 입사되며, 이방성 등의 플라스마 특성을 향상시키는 것이 가능하다.
제 2발명에 관한 플라스마 처리장치는, 제 1발명에 있어서, 상기 전극은 실리콘계의 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 제 2발명에 관한 플라스마 처리장치에서는, 예컨대, 플루오로카본계 반응가스(CXFX가스)를 이용하여 실리콘 산화막을 에칭하는 경우, 플라스마에 의해서 CXFX가스가 해리되어 불소분자(F 또는 F2)가 생성되고, 레지스트의 에칭비율에 대한 실리콘 산화막의 에칭비율이 상대적으로 저하된다. 본 발명에는 실리콘계 재료에 의해서 전극을 형성하기 때문에, 불소분자는 전극과 접촉반응하여 SiF4로서 기화하기 때문에, 불소분자가 선택적으로 제거된다. 이것에 의해서, 레지스트의 에칭비율에 대한 실리콘 산화막의 에칭비율이 향상되고, 선택비가 높은 에칭을 실시하는 것이 가능하다. 또한, 실리콘계 재료로 형성된 전극은 오염의 문제가 적다는 이점도 있다.
제 3발명에 관한 플라스마 처리장치는, 제 1 또는 제 2발명에 있어서, 상기전극은, 상기 용기 내로 가스를 도입하기 위한 경로가 접속되어 있고, 상기 용기 내로 가스를 공급하기 위한 구멍이 개방되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 제 3발명에 관한 플라스마 처리장치에는, 테이블에 대향 배치된 전극에 개방되어 있는 구멍을 통하여 용기 내로 반응가스가 공급된다. 반응가스는 용기의 전체 둘레가장자리 방향으로 방사형상으로 대략 균일하게 확산되기 때문에, 공작물은 대략 균일하게 플라스마 처리된다. 또한, 용기 내에 공급된 반응가스는, 공작물의 처리에 이용되는 플라스마 안에서의 체재시간이 길게 되기 때문에, 반응가스의 이용효율이 향상한다.
제 4발명에 관한 플라스마 처리장치는, 제 3발명에 있어서, 상기 경로로, 도입된 가스를 확산시키기 위한 공간이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 제 4발명에 관한 플라스마 처리장치에는, 경로에 설치된 공간 내로 반응가스가 도입되고, 그래서 반응가스가 확산되고, 균일화된 후, 전극에 개방되어 있는 구멍에서 용기 내로 반응가스가 방출된다. 이것에 의해서, 전극의 여러 장소에서 용기 내로 균일한 반응가스를 도입하는 것이 가능하기 때문에, 공작물은 더욱 균일하게 플라스마 처리된다.
제 5발명에 관한 플라스마 처리장치는, 제 1 내지 제 4발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 전극의 온도를 조정하기 위한 장치를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.
플라스마 처리의 공정특성을 향상시키기 위해서는, 플라스마에 조사되는 부분의 온도를 제어하는 것이 중요하다. 이와 같은 관점에서, 제 5발명에 관한 플라스마 처리장치에는, 전극의 온도를 온도조정을 위한 장치에서 조정하는 것에 의해서, 공정특성을 향상시키는 것이 가능하다.
제 6발명에 관한 플라스마 처리장치는, 제 1 내지 제 5발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 전극에 고주파를 인가하는 전원을 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 제 6발명에 관한 플라스마 처리장치에는, 예컨대 13.56MHz 부근의 고주파를 전극에 인가하는 것에 의해서, 안테나에서 용기 내에 도입된 마이크로파에 의한 플라스마의 생성과는 별개로, 전극과 테이블의 사이에 플라스마를 생성시키는 것이 가능하다. 이것에 의해서, 플라스마가 생성되는 영역과 테이블과의 거리, 즉, 밀봉부재 및 전극과 테이블과의 사이의 거리를 짧게 한 경우에서도 플라스마가 충분히 확산되고, 공작물과 동일 면내에서 대략 균일하게 된다. 이 때문에, 플라스마 처리장치의 수직방향의 치수를 작게 하는 것이 가능함과 동시에, 필요한 플라스마 처리를 신속하게 행하는 것이 가능하다.
게다가, 상기 안테나에서 용기 내에 도입된 마이크로파에 의한 플라스마의 생성은 다른 플라스마를 생성하는 것이 가능하기 때문에, 전극에 인가되는 고주파의 파워를 제어하는 것에 의해서, 안테나에서 방사하는 마이크로파의 파워를 조절하지 않고, 공작물의 중앙부 및 둘레 가장자리부에 있어서의 플라스마 처리의 고속을 균일하게 하는 것이 가능하다.
제 7발명에 관한 플라스마 처리장치는, 제 1 내지 제 6발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 안테나는, 마이크로파를 이끄는 도파관을 고리형상, C자형상 또는 소용돌이형상으로 굴곡 형성하여 구성되어 있고, 상기 도파로의 밀봉부재에 대향하는 부분에 슬릿이 개방되어 있는 것을 특징으로 한다.
제 8발명에 관한 플라스마 처리장치는, 제 7발명에 있어서, 상기 도파로 내에, 유전체가 끼어 넣어져 있는 것을 특징으로 한다.
이 제 7발명 및 제 8발명에 관한 플라스마 처리장치에는, 안테나의 고리형상의 도파로로 입사된 마이크로파는, 서로 역방향으로 진행하는 진행파로 되어서 도파로 내를 전파하고, 양 진행파가 겹쳐 있어서, 안테나 내에 정재파가 형성된다. 또한, C자형상 또는 소용돌이형상의 도파로를 구비하는 안테나로 입사된 마이크로파는, 종단부에서 반사하여 안테나 내에 정재파가 형성된다. 이 정재파에 의해서, 안테나의 내벽면에 소정의 간극에서 극대로 되는 전류가 통류된다. 이 전극이 통류하는 벽면에 슬릿이 개방되어 있기 때문에, 이 슬릿에서 밀봉부재로 전계가 방사된다. 즉, 안테나에서 밀봉부재로 마이크로파가 방사된다. 이 마이크로파는 밀봉부재를 투과하여 용기 내로 도입되고, 그 마이크로파에 의해서 플라스마가 생성된다. 도파로는 고리형상, C자형상 또는 소용돌이형상으로 굴곡 형성되어 있기 때문에, 마이크로파를 필요한 영역에 균일하게 공급하는 것이 가능하다. 또한, 도파로는 마이크로파를 슬릿에서 방사하도록 구성되기 때문에, 슬릿의 형상 및 배치에 의해서, 필요한 마이크로파의 방사가 가능하다.
또한, 안테나로 입사된 마이크로파는 유전체에 의해서 그 파장이 1/(εr)배(εr은 유전체의 비유전률)정도 짧게 된다. 따라서, 동일한 직경의 안테나를 이용한 경우, 유전체가 넣어져 있는 경우가 유전체가 넣어져 있지 않을 때보다도 안테나의 내벽면에 통류하는 정류가 극대로 되는 위치가 많고, 그 만큼, 다수의 슬릿을 여는 것이 가능하다. 이 때문에, 용기 내로 마이크로파를 균일하게 도입하는 것이 가능하다. 또한 도파로 내에 유전체를 넣은 상태에서, 슬릿을 밀봉부재에 면하여 개방하는 것, 즉, 안테나의 하면을 전면적으로 개구한 구성을 채택하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기한 바와 같이, 유전체를 전파하는 마이크로파는 정재파를 형성하고, 그 누출 전계가 밀봉부재를 투과하여 용기 내로 도입되기 때문에, 용기 내에 균일하게 마이크로파를 도입하는 것이 가능하다.
제 9발명에 관한 플라스마 처리장치는, 마이크로파를 방사하는 안테나와, 상기 안테나에서 방사되는 마이크로파가 도입될 용기와, 상기 용기 내에 설치되어 있으며, 상기 용기 내로 도입된 마이크로파에 의해서 플라스마 처리될 공작물이 얹어 놓여지는 테이블과, 상기 용기 내에 설치되어 있고, 고주파를 인가하는 전원에 접속되어 있고, 상기 테이블에 대향하여 배치된 전극을 구비되며, 상기 용기는, 상기 전극의 외측을 둘러싸는 위치에 배치된 마이크로파를 도입하기 위한 밀봉부재를 보유하고, 상기 안테나는, 상기 밀봉부재에 면하여 배치되어 있고, 상기 안테나에서 방사된 마이크로파가 상기 밀봉부재를 투과하여 상기 용기 내로 도입되도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 제 9발명에 관한 플라스마 처리장치에는, 예컨대 13.56MHz 부근의 고주파를 전극에 인가하는 것에 의해서, 안테나에서 용기 내로 도입된 마이크로파에 의한 플라스마의 생성과는 별개로, 전극과 테이블과의 사이에 플라스마를 생성시키는 것이 가능하다. 따라서, 전극에 인가되는 고주파의 파워를 제어하는 것에의해서, 안테나에서 방사하는 마이크로파의 파워를 조정함이 없이, 공작물의 중앙부 및 둘레가장자리부에 있어서의 플라스마 처리의 고속을 균일하게 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 제 9발명에 대해서도, 제 1발명과 마찬가지로 상기 제 2 내지 제 8발명을 조합하는 것이 가능한 것은 말할 필요도 없다. 단, 제 9발명에 있어서는 테이블이 아닌 전극에 고주파를 인가하는 전원에 접속되어 있기 때문에, 제 6발명을 제 9발명에 조합하는 경우에는, 전극에 대신해서 테이블에 고주파를 인가하는 전원을 더욱 구비하는 구성으로 한다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 기초로하여 상술한다.
(제 1실시형태)
제 3도는 본 발명에 관한 플라스마 처리장치의 구조를 나타내는 측단면도이고, 제 4도는 제 3도에 나타낸 플라스마 처리장치의 평면도이다. 바닥이 있는 원통형상의 반응기(1)는, 그 전체가 예컨대 알루미늄과 같은 금속으로 형성되어 있다. 반응기(1)의 상단부에는, 내주면에 홈이 설치되어 있는 링부재(10)가 설치되어 있다. 이 링부재(10)의 홈에 고리형상으로 배치된 마이크로파를 도입하기 위한 밀봉판(4)의 외주연부를 끼워 맞추는 것에 의해, 고리형상의 밀봉판(4)이 링부재(10)에 지지되어 있다. 이 고리형상의 밀봉판(4)은, 내열성 및 마이크로파 투과성을 보유함과 동시에 유전손실이 작고, 예컨대 석영가스, 알루미나 등의 유전체를 고리형상판형으로 형성하여 있다.
링부재(10)의 상면에는, 이 링부재(10)의 외직경과 대략 동일 외직경을 보유하고, 상기 고리형상의 밀봉판(4)의 내직경과 대략 동일 직경을 보유하는 원통형상의 블록부재(25)가 링부재(10)에 나사 고정되어 있다. 이 블록부재(25)는 알루미늄과 같은 금속으로 형성되어 있다. 블록부재(25)의 고리형상의 밀봉판(4)의 대향하는 부분에는, 단면에서 보면 직사각형으로 홈이 설치된 고리형상 도파관형 안테나부(12)가 형성되어 있다.
또한, 블록부재(25)의 둘레면에는, 고리형상 도파관형 안테나부(12)로 통하는 직사각형의 구멍이 개방된 도입부(13)가 형성되어 있다. 게다가, 고리형상 도파관형 안테나(12)의 저부에는, 알루미늄제의 고리형상의 판부재(16)이 끼워 맞추어져 있고, 이 판부재(16)에는 복수의 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ이 둘레방향으로 소정의 거리를 사이에 두어 설치되어 있다. 또한, 도입부(13) 및 고리형상 도파관형 안테나(12) 내에는, 예컨대 테플론(등록상표) 등의 불소수지, 폴리에틸렌수지 또는 폴리스티렌수지(바람직하게는 테플론) 등의 유전체(14)가 끼워 넣어져 있다.
블록부재(25)의 둘레면으로서, 도입부(13)의 개구의 주위에는 마이크로파 발진기(30)에서 도파관(31)이 연결되어 있고, 마이크로파 발진기(30)가 발진한 마이크로파는, 도파관(31)을 경유하여 안테나(11)의 도입부(13)로 입사된다. 이 입사파는, 도입부(13)에서 고리형상 도파관형 안테나부(12)로 도입된다. 고리형상 도파관형 안테나부(12)로 도입된 마이크로파는, 고리형상 도파관형 안테나부(12)를 서로 역방향으로 진행하는 진행파로서, 고리형상 도파관형 안테나부(12) 내의 유전체(14 ) 안을 전파한다.
양방의 진행파는, 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 도입부(13)에 대향하는 위치에서 충돌하여 정재파가 생성된다. 이 벽면정재파에 의해서, 고리형상 도파관 안테나부(12)의 내면에, 소정의 간격으로 극대치를 나타내는 벽면전류가 통류한다.
이 때, 예컨대, 유전률εr=2.1의 테플론(등록상표)이 유전체(14)로서 끼워 넣어져 있는 고리형상 도파관형 안테나(12) 내를 전파하는 마이크로파의 모드를 기본 전파모드인 직사각형 TE10로 하기 위해서는, 마이크로파의 주파수가 2.45GHz의경우, 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 치수를, 높이 27㎜, 폭 66.2㎜로 한다. 이 모드의 마이크로파는, 에너지를 거의 손실하지 않고 고리형상 도파관형 안테나부(12) 내의 유전체(14)를 전파한다.
또한, 외경이 380㎜, 내경이 180㎜, 두께가 20㎜의 고리형상의 밀봉판(4)을 이용하고, 고리형상 도파관형 안테나부(12)에 테플론(등록상표)을 유전체(14)로서 끼워 넣은 경우, 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 중심에서 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 폭방향의 중앙까지의 치수를, 141㎜로 한다. 이 경우, 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 폭방향의 중앙을 잇는 원의 둘레방향의 길이(대략 886㎜)는, 고리형상 도파관형 안테나부(12) 내를 전파하는 마이크로파의 파장(대략 110㎜)의 대략 정수배로 된다. 이 때문에, 마이크로파는 고리형상 도파관형 안테나부( 12) 내에 공진한다. 상기 정재파는 그 파복의 위치에서 고전압ㆍ저전류, 즉 접속점의 위치에서 저전압ㆍ고전류로 되고, 안테나(11)의 Q값이 향상한다.
제 5도는, 제 3도 및 제 4도에 나타내고 있는 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ의 설명도이다. 제 5도에 나타내는 바와 같이, 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ은, 금속제의 판부재( 16)의 고리형상 도판관형상 안테나부(12)에 대향하는 부분에, 고리형상 도판관형상 안테나부(12)의 직경방향으로, 즉 고리형상 도파관형 안테나부(12) 내를 전파하는 마이크로파의 진행방향에 직교하도록 가느다란 종이형상으로 개방되어 있다. 고리형상 도파관형 안테나부(12)가 상기 치수인 경우, 각 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ의 길이를 50㎜, 폭을 20㎜, 서로 인접하는 슬릿 간의 거리를 대략 55㎜, 즉 상기 교점P1에서 27.5㎜의 위치에 두 개의 슬릿을 개방하고, 이것에서부터 55㎜의 간격으로 슬릿을 개방한다.
다시 말하면, 각 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ은, 도입부(13)의 중심선을 연장한 연장선(L)과 상기 원(C)이 교차하는 2점 안의 도입부(13)에서 사이가 더 먼 교점(P1)에서, 원(C)을 따라서 그 양방향으로, 각각 (2m-1)ㆍλg/4(m은 정수, λg는 고리형상 도파관 안테나 내를 전파하는 마이크로파의 파장)을 떨어뜨린 위치에, 두 개의 슬릿(15), (15)를 개방하고, 양 슬릿(15), (15)에서, 원(C)을 따라서 그 양방향으로, nㆍλg/2(n은 정수)을 떨어뜨린 복수의 다른 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ을 개방하는 상태로 배열되어 있다. 즉, 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ은 상기 정재파의 노드가 형성되는 위치에 개방되어 있다. 이것에 의해서, 각 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ에서 효율 좋게 마이크로파를 방사하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ는, 그 길이방향이, 고리형상 도파관형 안테나부(12) 내를 전파하는 마이크로파의 진행방향에 직교하도록 개방되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 마이크로파의 진행방향으로 기울어지게 교차하도록 슬릿을 개방하여도 좋고, 또한, 마이크로파의 진행방향으로 개방되어도 좋다. 반응기(1) 내로 생성된 플라스마에 의해서, 안테나(11) 내를 전파하는 마이크로파의 파장이 변화하고, 고리형상 도파관 안테나부(12)의 둘레벽에 통류하는 전류의 극대치를 나타내는 위치가 변화하는 경우가 있지만, 마이크로파의 진행방향으로 그 길이방향이 기울어지게 되도록 개방된 슬릿 또는 마이크로파의 진행방향으로 그 길이방향이 개방된 슬릿에 의하면, 전류의 극대치를 나타내는 위치의 변화를 슬릿의 영역 내에 수용하는 것이 가능하다.
상기한 바와 같이 각 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ은, 판부재(16)에 대략 방사형상으로 설치되어 있기 때문에, 마이크로파는 반응기(1) 내의 전체 영역에 균일하게 도입된다. 한편, 제 3도에 나타내는 바와 같이, 안테나(11)는 고리형상으로 형성되어 있기 때문에, 반응기(1)의 직경과 동일 직경의 블록부재(25)에, 그 둘레가장자리에서 돌출하지 않고 설치하는 것이 가능하다. 이것에 의해서, 반응기(1)의 직경이 크더라도, 플라스마 처리장치의 사이즈가 상대적으로 작아, 따라서 작은 사이즈로 설치가능한 플라스마 처리장치가 실현된다.
상기 블록부재(25)의 내측에는 알루미늄이 원기둥형상으로 형성된 가열블록(26)이, 각각의 하면이 고리형상의 밀봉판(4)의 하면보다도 약간 높은 위치에 이루어지도록 착탈 가능하게 끼워 넣어져 있고, 가열블록(26)에는, 전극(18)을 과열하기 위한 장치인 히터(28)가 매입된 상태로 구비되어 있다.
가열블록(26)의 하면중앙에는 원통형상의 오목부가 설치되어 있고, 이 오목부를 도체 또는 반도체의 재료를 원판형상으로 형성한 전극(18)으로 폐쇄하여 가스확산을 위한 공간(20)이 설치되어 있다. 전극(18)은 가열블록(26)에 착탈가능하게 나사고정되어 있고, 또한 전극(18)은 전기적으로 접지되어 있다. 이 전극(18)을 고정하는 나사 및 상기 고리형상의 밀봉판(4)의 하면은, 석영제의 고리형상의 판(도시하지 않음)에 의해서 보호되어 있다. 또한, 반응기(1), 링부재(10), 고리형상의 밀봉판(4), 블록부재(25) 및 가열블록(26)이 서로 접합하는 부분에는, 이것을 기밀상태로 밀봉할 내열성의 O링(17), (17)ㆍㆍㆍ(일부생략)이 각각 구비되어 있다.
제 6도는 제 3도에 나타내어 있는 전극(18) 및 공간(20)의 모식적 일부파단사시도이다. 제 6도에 나타내어 있는 바와 같이, 공간(20)의 내부는, 경계벽(19)에 의해서 위쪽 챔버(20a)와 아래쪽 챔버(20b)로 구분되어 있다. 경계벽(19)과 공간(20)의 천정과의 사이, 및 경계벽(19)와 전극(18)과의 사이에는, 고리형상부재(21), (21)가 끼워서 장착되어 있다. 또한, 경계벽(19) 및 전극(18)에는, 이것을 관통하여 복수의 구멍(22), (22)ㆍㆍㆍ 및 구멍(18a), (18a)ㆍㆍㆍ이, 상하로 위치를 다르게하여 개방되어 있다.
또한, 제 3도에 나타내어 있는 바와 같이, 공간(20)에는, 가열블록(26)을 관통하는 관(5)이 구비되어 있다. 관(5)을 통하여 공간(20)으로 공급된 가스는, 위쪽챔버(20a) 내로 확산함과 동시에 경계벽(19)에 개방되어 있는 구멍(22), (22)ㆍㆍㆍ에서 아래쪽 챔버(20b)로 공급되고, 그리고 확산되고 균일화된 후, 전극(18)에 개방되어 있는 구멍(18a), (18a)ㆍㆍㆍ에서 처리실(2) 내로 도입된다.
처리실(2)의 바닥벽 중앙에는, 공작물(W)을 얹어 놓는 테이블(3)이 승강가능하게 설치되어 있고, 테이블(3)에는 정합함(6)을 통하여 고주파전원(7)이 접속되어 있다. 또한, 처리실(2)의 주위벽에는, 처리실(2)의 내부기체를 배출하기 위한 배기구(8)가 개방되어 있다. 테이블(3)에 인가되는 고주파는 주로 플라스마 안의 이온을 제어하는 것을 목적으로 하고, 그 주파수는 200KHz 내지 2MHz이다. 단 경우에 따라 수십MHz까지의 전계를 인가하여도 좋다.
이와 같은 플라스마 처리장치를 이용하여 공작물(W)의 표면에 에칭처리를 실시하기 위한 절차는 이하와 같다. 우선, 히터(28)에 의해서 가열블록(26) 및 전극(18)을 필요한 온도로 가열함과 동시에, 배기구(8)에서 배기하여 처리실(2) 내를 원하는 압력까지 감압시킨 후, 관(5)을 통하여 공간(20) 내로 반응가스를 공급하고, 내부에 확산 및 균일화시킨 반응가스를 전극(18)에서 처리실(2) 내로 도입한다.
다음으로, 마이크로파 발진기(30)에 마이크로파를 발진시키고, 이것을 도파관(31)을 경유하여 안테나(11)에 도입하고, 고리형상 도파관형 안테나부(12)에 정재파를 형성시킨다. 이 정재파에 의해서, 안테나(11)의 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ에서 방사된 전계는, 고리형상의 밀봉판(4)를 투과하여 처리실(2) 내로 도입되고, 처리실(2) 내에 플라스마가 생성된다. 또한, 마이크로파 발진기(30)에 의한 발진과 동시적으로 정합함(6)을 통하여 고주파전원(7)에서 테이블(3)로 고주파가 인가된다. 테이블(3)과 전극(18)과의 사이에 형성되는 전계에 의해서, 생성된 플라스마 안의 이온이 공작물(W) 상에 도입되고, 공작물(W)의 표면이 에칭된다.
이와 같이, 테이블(3)에 대향하여 배치된 전극(18)과 테이블(3)과의 사이에 형성된 전계에 의해서 플라스마 안의 이온이 공작물(W) 상에 도입되기 때문에, 반응기(1)의 내주면에 플라스마 안의 이온이 충돌하여 손상을 주는 것이 방지되고, 반응기(12)의 수명이 길게 된다. 또한, 전극(18)은 가열블록(26)에 착탈가능하게 나사고정되어 있기 때문에, 전극(18)이 손상하는 경우, 그 교환이 용이하다. 게다가, 전계는 공작물(W)의 표면에 직교하는 방향으로 형성되기 때문에, 테이블(3)의표면에 안정한 바이아스 전위가 발생한다. 이 때문에, 공작물(W)로 입사되는 이온의 지향성이 높고, 플라스마 특성이 향상한다. 또한, 전극(18)을 필요한 온도까지 가열시키기 때문에, 공정특성이 더욱 향상한다.
한편, 전극(18)의 저부에서 처리실(2) 내로 반응가스가 도입되기 때문에, 반응가스는 처리실(2)의 공작물(W) 상에, 공작물(W)의 직경과 대략 동일한 직경의 평단면 면적을 보유하는 대략 균일한 가스류로 되어서 공급된다. 이 때문에, 공작물(W)의 표면은 대략 균일하게 처리된다. 또한, 처리실(2) 내에 공급된 반응가스의 플라스마 안에서의 체재시간이 길게 되기 때문에, 반응가스의 이용효율이 향상한다.
(제 2실시형태)
본 실시형태에서는, 제 3도에 나타낸 전극(18)이 Si, SiC, SiN, 또는 P 또는 B 등의 불순물을 첨가한 Si 등의 실리콘계 재료에 의해서 형성되어 있다. 이 때문에, 예컨대, 플루오로카본계 반응가스(CXFX가스)를 이용하여 실리콘 산화막을 에칭하는 경우, 불소분자는 전극과 접촉하여 반응하고, SiF4로서 기화하기 때문에, 불소분자를 선택적으로 제거하는 것이 가능하다. 이것에 의해서, 레지스트의 에칭비율에 대한 실리콘 산화막의 에칭비율이 향상하고, 선택비가 높은 에칭을 실시하는 것이 가능하다.
(제 3실시형태)
제 7도는, 제 3실시형태를 나타내는 평면도이고, 마이크로파를 도입하기 위한 밀봉판에 따른 슬릿을 나타내고 있다. 또한, 도 중, 제 4도에 나타내어 있는 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조번호를 붙여서 그 설명을 생략한다. 즉, 제 7 도 나타낸 바와 같이, 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 저부에는, 제 3도에 나타내어 있는 고리형상의 판부재(16)를 설치하지 않고, 개구시킨채로 되어 있다. 또한, 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 내부에는 상기 유전체(14)가 끼워 넣어져 있다.
이와 같은 구성을 채택하는 경우에, 마이크로파는 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 내부에 끼워 넣어져 있는 유전체(14) 안을 전파하여 정재파를 형성하고, 그 새는 전계가 고리형상의 밀봉판(4)을 투과하여 반응기(1) 내의 전체 영역에 균일하게 도입된다. 또한 이와 같은 구성을 채택하는 경우, 반응기(1)의 직경이 크더라도, 플라스마 처리장치의 사이즈가 가능한 한 작게 되고, 따라서, 작은 공간에 설치할 수 있다. 게다가, 전기적으로 접지되어 있는 전극에 의해서, 상기한 바와 같이 반응기(1)의 내주면에 플라스마 안의 이온이 충돌하여 손상을 주는 것이 방지되기 때문에, 반응기(1)의 수명이 길게 된다. 또한, 전극이 손상한 경우, 교환이 용이하게 된다. 또한, 공작물(W)로 입사되는 이온의 지향성이 개선되고, 공정특성이 향상한다.
(제 4실시형태)
제 8도는, 제 4실시형태를 나타내는 측단면도이고, 제 3도에 나타내고 있는 유전체(14)가 설치되어 있지 않는 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 중, 제 3도에 나타내고 있는 부분에 반응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙여서 그 설명을 생략한다. 제 8도에 나타내고 있는 바와 같이, 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 저부에는, 복수의 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ이 개방되어 있는 고리형상의 판부재(16)이 끼워 맞춰져 있고, 안테나(11)는 상기 유전체가 없고 비어 있는 도파로로 되어 있다.
이 때, 고리형상 도파관형 안테나부(12) 내를 전파하는 마이크로파의 모드를 기본전파모드인 직사각형 TE10으로 하기 위해서는, 마이크로파의 주파수가 2.45GHz인 경우, 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 치수를, 높이 27㎜, 폭 96㎜로 한다. 또한, 외경이 440㎜, 내경이 160㎜, 두께가 20㎜인 고리형상의 밀봉판(4)을 배치하고, 고리형상 도파관형 안테나부(12), 그 중심에서 폭방향의 중앙까지의 치수를 151㎜로 한다. 이 경우, 고리형상 도파관형 안테나부(12)의 폭방향의 중앙을 잇는 원의 둘레방향의 길이는, 고리형상 도파관형 안테나부(12) 내를 전파하는 마이크로파의 파장(대략 158㎜)의 대략 정수배로 된다. 또한, 고리형상 도파관형 안테나부(12)에 설치된 판부재(16)에, 길이가 80㎜이고, 폭이 20㎜인 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ을, 대략 79㎜의 간격으로 개방한다.
마이크로파 발진기(30)에서 발진된 마이크로파는, 도파관(31)을 경유하여 안테나(11)에 도입되고, 거기에 정재파가 형성된다, 이 정재파에 의해서, 안테나(11)의 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ에서 방사된 전계는, 고리형상의 밀봉판(4)을 투과하여 처리실(2) 내로 도입되고, 처리실(2) 내에 플라스마가 생성된다.
이것에 의해서, 상기와 마찬가지로, 마이크로파가 고리형상 도파관형 안테나부(12)에서 반응기(1) 내의 전체 영역에 균일하게 도입되는 한편, 반응기(1)의 직경이 크더라도, 플라스마 처리장치의 사이즈를 가능한 한 작게 하는 것이 가능하고, 따라서 작은 공간에 설치할 수 있다. 또한, 전기적으로 접지된 전극(18)에 의해서, 반응기(1)의 내주면에 플라스마 안의 이온이 충돌하여 손상을 주는 것이 방지되기 때문에, 반응기(1)의 수명이 길게 된다. 게다가, 전극(18)이 손상한 경우, 이 교환이 용이하게 된다. 게다가. 전극(18)에 의해서, 공작물(W)로 입사되는 이온의 지향성이 개선되고, 공정특성이 향상한다.
(제 5실시형태)
제 9도는 제 5실시형태를 나타내는 측단면도이고, 전극(18)에 고주파를 인가하는 구성이 채택되어 있다. 또한, 도 중, 제 3도에 나타내고 있는 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙여서 그 설명을 생략한다. 제 9도에 나타내고 있는 바와 같이, 전극(18)은 정합함(39)을 통하여 제 2고주파전원(38)에 접속되어 있고, 이 제 2고주파전원(38)에서 전극(18)에 예컨대 13.56MHz의 고주파가 인가된다.
이와 같은 플라스마 처리장치에는, 마이크로파 발진기(30)에 마이크로파를 발진시킴과 동시에, 제 2고주파전원(38)에서 전극(18)에 13.56MHz의 고주파를 인가하고, 처리실(2) 내의 전극(18)에 대향하는 영역에 플라스마를 생성시킨다. 이와 같이, 안테나(11)에 둘러싸여진 중앙부분, 즉 전극(18)의 바로 밑에도 플라스마가 생성되기 때문에, 테이블(3)과 고리형상의 밀봉판(4)의 사이의 거리가 짧은 경우로서도, 테이블(3)의 표면과 동일 평면 내에 있어서 대략 균일한 플라스마를 얻는 것이 가능하다.
또한, 마이크로파에 의한 플라스마의 생성과는 별개로, 전극(18)에 고주파를인가하는 것에 의해서 처리실(2) 내에 플라스마를 생성시키는 것이 가능하다. 이 때문에, 전극(18)에 인가되는 고주파의 파워를 제어하는 것에 의해서, 마이크로파 발진기(30)가 발진하는 마이크로파의 파워를 조정함이 없이, 공작물(W)의 중앙부 및 둘레가장자리부에 있어서의 플라스마 처리의 속도를 균일하게 하는 것이 가능하다.
게다가, 고주파전원(7)에서 테이블(3)에 Vasin(t) (은 각주파수, t는 시간)의 고주파전계를 인가하고, 제 2고주파전원(38)에서 전극(18)에 {-Vbsin(t) }의 고주파전계를 인가하는 것에 의해서, 플라스마 안의 이온에 주는 전위를 (Va+ Vb)로 하여 에칭의 이방성을 향상시키는 것이 가능하다.
이 때, 테이블(3)에는, 플라스마 안의 이온제어를 목적으로서 예컨대 200KHz 내지 2MHz 정도의 고주파전계를 인가하고, 전극(18)에는, 플라스마의 생성을 목적으로서, 테이블(3)에 인가되는 주파수보다도 높은 주파수이고, 예컨대 13.56MHz의 고주파전계가 인가된다.
(제 6실시형태)
제 10도는, 제 6실시형태를 나타내는 모식적 평면도이고, 상기 도입부의 고리형상 도파관형 안테나부로의 연결위치를 변경한 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 중, 제 4도에 나타내어 있는 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙여서 그 설명을 생략한다. 본 실시형태에 관한 안테나(21)는, 도입부(23)가 고리형상 도파관형 안테나부(22)의 접선방향으로 이루어지도록 연결되어 있다. 판부재(24)에는, 도입부(23)의 중심선을 연장한 연장선이 고리형상 도파관형 안테나부(22)의 폭방향의 중점을 잇는 원에 접하는 접점을 통한 법선과 상기 원이 교차하는 두 개의 점의 내의 상기 접점 이외의 교점(P2)에서, 상기 원을 따라서 그 양방향으로, 각각(2m-1)ㆍλg/4(m는 정수, λg는 안테나 내를 전파하는 마이크로파의 파장)을 떨어진 위치에, 두 개의 슬릿(15), (15)이 개방되어 있다. 게다가, 양 슬릿(15), (15)에서, 상기 원에 따라서 그 양방향으로, nㆍλg/2를 떨어져서 복수의 다른 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ이 개방되어 있다.
(제 7실시형태)
제 11도는, 제 7실시형태를 나타내는 모식적 평면도이고, 안테나의 형상이 변경되어 있다. 또한, 양 도 중, 제 10도에 나타내어 있는 부분에 반응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙여서 설명을 생략한다. 안테나(34)의 한 끝은, 마이크로파 발진기(30)에 연접한 도파관(31)이 연결되어 있고, 안테나(34)의 다른 끝은 폐색되어 있다. 안테나(34)의 한 끝측은 직선형상으로 형성되어 있고, 타단측은 C자형상(원호형상) 또는 하나의 감는 소형돌이형상(제 3도에 나타내어 있는 예에서는 C자형상) 등의 적당한 곡률로 형성된 갈고리부(35)로서 형성되어 있다. 안테나(34)의 저부에는 판부재(36)가 끼워 맞춰져 있고, 판부재(36)의 갈고리부(35)에 대응하는 부분에는 복수의 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ이 개방되어 있다.
제 12도는, 제 11도에 나타내어 있는 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ의 설명도이다. 제 12도에서 나타내는 바와 같이, 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ은, 판부재(36)의 갈고리부 (35)에 대향하는 부분에, 갈고리부(35)의 중심축(37)과 직교하도록 개방되어 있고, 각 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ이 개방되어 있는 위치는, 안테나의 폐쇄측의 단부에서 nㆍλg/2의 위치에 고정되어 있다. 다시 말하면, 각 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ은 안테나 내의 저면에 통류하는 전류의 극대치를 나타내는 위치에 개방되어 있고, 각 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ을 사이에 두어 생기는 전위차에 의해서 각 슬릿(15), (15)ㆍㆍㆍ에서 전계가 방사되고, 이 전계는 고리형상의 밀봉판(4)을 투과하여 반응기(1) (또한 제 3도참조) 내로 도입된다.
(제 8실시형태)
제 13도는, 제 8실시형태를 나타내는 측단면도이고, 전극(18)에 고주파를 인가하여, 테이블(3)을 전기적으로 접지하는 구성을 가지고 있다. 또한, 도 중, 제 3도에 나타내어 있는 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙여서 그 설명을 생략한다. 제 13도에 나타내어 있는 바와 같이, 전극(18)은 정합함(39)을 통하여 고주파전원(40)에 접속되어 있고, 이 고주파전원(40)에서 전극(18)에 13.56MHz정도의 고주파가 인가된다. 또한, 테이블(3)은 전기적으로 접지되어 있다.
이와 같은 플라스마 처리장치에는, 제 5실시형태에 나타내어 있는 장치와 마찬가지로, 안테나(11)에 둘러싸여진 중앙부분, 즉 전극(18)의 바로 밑에도 플라스마가 생성된다. 이 때문에, 테이블(3)과 고리형상의 밀봉판(4)과의 사이의 거리가 짧은 경우로서도, 테이블(3)의 표면(3)과 동일 평면 내에 대략 균일한 플라스마를 얻는 것이 가능하다.
또한, 마이크로파에 의한 플라스마의 생성과는 별개로, 전극(18)에 고주파를 인가하는 것에 의해서 처리실(2) 내에 플라스마를 생성시키는 것이 가능하다. 이 때문에, 전극(18)에 인가되는 고주파의 파워를 제어하는 것에 의해서, 마이크로파 발진기(30)에서 발진시키는 마이크로파의 파워를 조정함이 없이, 공작물(W)의 중앙부 및 둘레가장자리부에 있어서의 플라스마 처리의 속도를 균일하게 하는 것이 가능하다.

Claims (16)

  1. 마이크로파를 방사하는 안테나와,
    상기 안테나에서 방사되는 마이크로파가 도입될 용기와,
    상기 용기 내에 설치되어 있고, 고주파를 인가하는 전원에 접속되어 있고, 상기 용기 내로 도입된 마이크로파에 의해서 플라스마 처리될 공작물이 얹어 놓여지는 테이블과,
    상기 용기 내에 설치되어 있고, 상기 테이블에 대향하여 배치된 전극을 구비하고,
    상기 용기는, 상기 전극의 외측을 둘러싸는 위치에 배치된 밀봉부재를 보유하고,
    상기 안테나는, 상기 밀봉부재에 면하여 배치되어 있고,
    상기 안테나에서 방사된 마이크로파가 상기 밀봉부재를 투과하여 상기 용기 내로 도입되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전극은 실리콘계의 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전극은, 상기 용기 내로 가스를 도입하기 위한 경로가 접속되어 있고, 상기 용기 내로 가스를 공급하기 위한 구멍이 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 경로에, 도입된 가스를 확산시키기 위한 공간이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  5. 제 1항, 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 전극의 온도를 조정하기 위한 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  6. 제 1항, 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 전극에 고주파를 인가하는 전원을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  7. 제 1항, 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 안테나는, 마이크로파를 도입하는 도파로를 고리형상, C자형상 또는 소용돌이형상으로 굴곡 형성하여 구성되어 있고, 상기 도파로의 상기 밀봉부재에 대향하는 부분에 슬릿이 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 도파로 내에, 유전체가 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  9. 마이크로파를 방사하는 안테나와,
    상기 안테나에서 방사되는 마이크로파가 도입될 용기와,
    상기 용기 내에 설치되어 있고, 상기 용기 내로 도입된 마이크로파에 의해서 플라스마 처리될 공작물이 얹어 놓여지는 테이블과,
    상기 용기 내에 설치되어 있고, 고주파를 인가하는 전원에 접속되어 있고, 상기 테이블에 대향하여 배치된 전극을 구비하고,
    상기 용기는, 상기 전극의 외측을 둘러싸는 위치에 배치된 밀봉부재를 보유하고,
    상기 안테나는, 상기 밀봉부재에 면하여 배치되어 있고,
    상기 안테나에서 방사된 마이크로파가 상기 밀봉부재를 투과하여 상기 용기 내로 도입되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 전극은 실리콘계의 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 전극은, 상기 용기 내로 가스를 도입하기 위한 경로가 접속되어 있고, 상기 용기 내로 가스를 공급하기 위한 구멍이 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 경로에, 도입된 가스를 확산시키기 위한 공간이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  13. 제 9항, 제 10항 또는 제 12항에 있어서, 상기 전극의 온도를 조정하기 위한 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  14. 제 9항, 제 10항 또는 제 12항에 있어서, 상기 테이블에 고주파를 인가하는 전원을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  15. 제 9항, 제 10항 또는 제 12항에 있어서, 상기 안테나는, 마이크로파를 도입하는 도파로를 고리형상, C자형상 또는 소용돌이형상으로 굴곡 형성하여 구성되어 있고, 상기 도파로의 상기 밀봉부재에 대향하는 부분에 슬릿이 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 도파로 내에, 유전체가 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
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