KR100479794B1 - 레디얼 안테나 및 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

레디얼 안테나 및 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100479794B1
KR100479794B1 KR10-2002-7012361A KR20027012361A KR100479794B1 KR 100479794 B1 KR100479794 B1 KR 100479794B1 KR 20027012361 A KR20027012361 A KR 20027012361A KR 100479794 B1 KR100479794 B1 KR 100479794B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive plate
radial
microwaves
plate
processing apparatus
Prior art date
Application number
KR10-2002-7012361A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030012851A (ko
Inventor
이시이노부오
Original Assignee
동경 엘렉트론 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동경 엘렉트론 주식회사 filed Critical 동경 엘렉트론 주식회사
Publication of KR20030012851A publication Critical patent/KR20030012851A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100479794B1 publication Critical patent/KR100479794B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/3222—Antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge

Abstract

본 발명에 따르면, 마이크로파 도입구로부터 링 부재(34)에 이르는 마이크로파의 전파 방향을 따라 가이드 부재(37)가 레디얼 도파로 내에 배치되어 있다. 이 가이드 부재(37)에 의해, 레디얼 도파로 둘레 가장자리부에 있어서 반사된 마이크로파에 의한 복잡한 전자계 모드의 생성을 방지할 수 있다. 이것 때문에, 레디얼 도파로 둘레 가장자리부에 전자계 흡수재를 설치하지 않더라도 처리 용기로의 방사가 균일하게 되어, 플라즈마를 균일하게 생성할 수 있다. 전자계 흡수재를 설치하지 않으면, 레디얼 도파로 둘레 가장자리부에 있어서 반사된 마이크로파를 플라즈마 생성에 이용할 수 있기 때문에, 효율적으로 플라즈마를 생성할 수 있다. 또한, 여분의 발열이 발생하지도 않는다.

Description

레디얼 안테나 및 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치{RADIAL ANTENNA AND PLASMA PROCESSING APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 레디얼 안테나 및 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서, 산화막의 형성이나 반도체층의 결정 성장, 에칭 또는 애싱 등의 처리를 행하기 위해 플라즈마 처리 장치가 많이 이용되고 있다. 이들 플라즈마 처리 장치 안에, 레디얼 안테나를 통하여 마이크로파를 처리 용기 내에 도입하여 고밀도 플라즈마를 발생시키는 마이크로파 플라즈마 처리 장치가 있다. 이 마이크로파 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 가스의 압력이 비교적 낮다 하더라도 안정적으로 플라즈마를 생성할 수 있기 때문에, 용도가 넓다고 하는 특색이 있다.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 이러한 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 종래부터 이용되고 있는 레디얼 안테나의 일예를 도시하는 구성도이다. 여기서, 도 7의 (a)는 레디얼 안테나의 종단면을 도시하는 도면이고, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)에 있어서의 VⅡb-VⅡb'선 방향의 횡단면을 도시하는 도면이다.
플라즈마 처리 장치에 종래부터 이용되고 있는 레디얼 안테나(130A)는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 레디얼 도파로(133)를 형성하는 상호 평행한 2장의 도전판(131, 132)과, 이들 도전판(131, 132)의 둘레 가장자리를 접속하는 링 부재(134)로 구성된다. 도전판(l32)의 중앙에는 마이크로파 발생기(도시하지 않음)로부터의 마이크로파가 도입되는 마이크로파 도입구(135)가 개구되어 있다. 도전판(131)에는 레디얼 도파로(133) 내에서 전파되는 마이크로파를 처리 용기(도시하지 않음)로 방사하기 위한 슬롯(136)이 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 다수 형성되어 있다. 링 부재(134)는 도전체로 형성되어 있다.
마이크로파 도입구(135)로부터 도입된 마이크로파는 레디얼 도파로(133)의 중앙부로부터 둘레 가장자리부를 향하여 방사상으로 전파되면서, 다수의 슬롯(136)으로부터 처리 용기 내로 조금씩 방사되어 간다. 한편, 레디얼 도파로(133)의 둘레 가장자리부에 도달한 마이크로파는 링 부재(134)로 반사되어, 레디얼 도파로(133)의 중앙부를 향하여 되돌아가게 된다. 마이크로파는, 이와 같이 레디얼 도파로(133)의 중앙부와 둘레 가장자리부 사이에서 왕복 전파되면서, 다수의 슬롯(136)으로부터 처리 용기 내로 서서히 방사되어 가서 플라즈마 생성에 이용된다.
그러나, 마이크로파가 레디얼 도파로(133) 내에서 반사를 반복하는 중에 복수의 모드의 정재파가 형성되기 때문에, 레디얼 도파로(133) 내에 복잡한 전자계 모드가 생성된다. 이 때문에, 레디얼 안테나(130A)로부터 처리 용기로의 방사는 불균일하게 되어, 균일한 플라즈마를 생성할 수 없었다.
도 8의 (a) 및 도 8의 (b)는 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 종래부터 이용되고 있는 레디얼 안테나의 다른 예를 도시하는 구성도이며, 도 8의 (a)는 종단면도이고, 도 8의 (b)는 VⅢb-VⅢb'선 방향의 횡단면도이다.
도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시하는 레디얼 안테나(130B)는 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 도시된 레디얼 안테나(130A)를 개량한 것으로서, 링 부재(134)의 내벽에 카본을 함유하는 세라믹스 등으로 이루어지는 전자계 흡수재(139)가 부착되어 있다. 이 전자계 흡수재(139)는 레디얼 도파로(133)의 둘레 가장자리부에 도달한 마이크로파의 대부분을 흡수하기 때문에, 레디얼 도파로(133)의 중앙부로는 거의 반사되지 않는다. 따라서, 레디얼 도파로(133) 내에 복잡한 전자계 모드는 생성되지 않기 때문에, 처리 용기로의 방사가 균일하게 되어, 플라즈마를 균일하게 생성할 수 있다.
그러나, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시된 종래부터 존재하는 레디얼 안테나(130B)에서는 레디얼 도파로(133)의 둘레 가장자리부에서 흡수되는 마이크로파를 플라즈마 생성에 이용할 수 없기 때문에, 플라즈마의 생성 효율이 나쁘다고 하는 문제가 있었다. 또한, 전자계 흡수재는 마이크로파 흡수에 의해 발열하기 때문에, 레디얼 도파로(133)의 둘레 가장자리부, 특히 링 부재(134)가 국부적으로 가열되어 변형된다고 하는 문제가 있었다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예인 에칭 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 레디얼 안테나의 일구성예를 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2에 있어서의 인접하는 칸막이판의 간격 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 칸막이판의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 레디얼 안테나의 다른 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 6은 도 5에 있어서의 인접하는 칸막이판의 간격 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 플라즈마 처리 장치에 종래부터 이용되고 있는 레디얼 안테나의 일례를 도시하는 구성도이다.
도 8의 (a) 및 도 8의 (b)는 플라즈마 처리 장치에 종래부터 이용되고 있는 레디얼 안테나의 다른 예를 도시하는 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예인 에칭 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 도 9에 있어서 점선으로 둘러싸인 부분을 확대하여 도시하는 확대 단면도이다.
실시예의 상세한 설명
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 본 발명에 따른 레디얼 안테나를 이용한 플라즈마 처리 장치를 에칭 장치에 적용한 경우를 예로서 설명한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예인 에칭 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 이 도 1에는 일부 구성에 대하여 단면 구조가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 에칭 장치는 상부가 개구된 원통 형상의 처리 용기(11)를 가지고 있다. 이 처리 용기(11)는 알루미늄 등의 도전 부재로 형성되어 있다. 처리 용기(11)의 저부에는 진공 펌프(도시하지 않음)와 연통하는 배기구(배기 수단)(14)가 설치되어 있으며, 처리 용기(11)의 내부를 원하는 진공도로 배기할 수 있다.
또한, 처리 용기(11)의 측벽에는 처리 용기(11) 내에 Ar 등의 플라즈마 가스를 도입하기 위한 플라즈마 가스 공급 노즐(15)과, 에칭 가스를 도입하기 위한 처리 가스 공급 노즐(16)이 상하로 설치되어 있다. 이들 노즐(가스 공급 수단)(15, 16)은 석영 파이프 등으로 구성되어 있다.
처리 용기(11) 내에는 에칭 대상의 기판(피처리체)(21)이 상면에 얹히는 적재대(22)가 수용되고, 처리 용기(11)의 저부에 절연판(24)을 통하여 고정 설치된 지지대(23) 위에 고정되어 있다. 이 적재대(22)는 또한 매칭 박스(25)를 통하여 바이어스용 고주파 전원(26)에 접속되어 있다.
처리 용기(11)의 상부 개구에는 평판형으로 성형된 유전판(13)이 수평으로 배치되어 있다. 이 유전판(13)에는 두께 20∼30 mm 정도의 석영 유리 또는 (Al2O3 또는 AlN 등의) 세라믹 등이 이용된다. 처리 용기(11)와 유전판(13)의 접합부는 O 링 등의 시일 부재(12)를 개재시키고 있고, 이에 의해 처리 용기(11) 내부의 기밀성을 확보하고 있다.
또한, 유전판(13) 상부에는 레디얼 안테나(30)가 방사부[후술하는 도전판(31)]를 밑에 두고 설치되어 있다. 이 레디얼 안테나(30)는 유전판(13)을 통하여 처리 용기(11) 내에 마이크로파(MW)를 공급하는 안테나 수단이다. 유전판(13)은 레디얼 안테나(30)의 방사부에 대향 배치되고, 이 방사부 전역을 덮음으로써, 처리 용기(11) 내에서 생성되는 플라즈마로부터 레디얼 안테나(30)를 보호한다. 또한, 유전판(13) 및 레디얼 안테나(30)의 둘레는 실드재(17)에 의해 덮혀 있다.
레디얼 안테나(30)는 상기 방사부를 구성하는 제1 도전판(31)과, 이 도전판(31)에 대하여 상측 위치에 대향 배치된 제2 도전판(32)과, 도전판(31, 32)의 둘레 가장자리를 접속하는 링 부재(34)와, 2 장의 도전판(31, 32)에 의해 형성되는 레디얼 도파로(33) 내에 배치된 복수의 칸막이판(37)으로 구성된다.
이러한 구성의 레디얼 안테나(30)는 내부에 복수의 칸막이판(37)이 배치된 원통 형상으로 이루어져 있다. 도전판(31, 32), 링 부재(34) 및 칸막이판(37)은 구리 또는 알루미늄 등의 도전체에 의해 형성된다. 또한, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시된 종래의 레디얼 안테나(130B)와 상이하게 링 부재(34)의 내벽에 전자계 흡수재는 부착되어 있지 않다.
도전판(32)의 중앙에는 마이크로파(MW)의 도입부인 마이크로파 도입구(35)가 개구되어 있다. 또한, 방사부를 구성하는 도전판(31)에는 슬롯(36)이 다수 형성되어 있다.
레디얼 안테나(30)의 중앙부에는 동축 선로(41)가 접속되어 있다. 이 동축 선로(41)의 외부 도체(41A)는 도체판(32)의 마이크로파 도입구(35)에 접속되어 있다. 또한, 동축 선로(41)의 중심 도체(41B)의 선단은 원추형으로 성형되고, 이 원추의 저부가 도전판(31)의 중심에 접속되어 있다.
이와 같이 레디얼 안테나(30)에 접속된 동축 선로(41)는 직사각형·동축 변환기(42) 및 직사각형 도파관(43)을 통하여 마이크로파 발생기(45)에 접속되어 있다. 이 마이크로파 발생기(45)는, 예를 들어 2.45 GHz의 마이크로파(MW)를 발생시키는 것이다. 또한, 마이크로파(MW)의 주파수는 1 GHz∼십 수 GHz의 범위 내이면 좋다. 또한, 직사각형 도파관(43)의 도중에 임피던스의 매칭을 행하는 매칭 회로(44)를 설치함으로써, 전력의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 마이크로파 발생기(45)로부터 레디얼 안테나(30)의 마이크로파 도입구(35)까지의 사이를 원통 도파관으로 접속하여도 좋다.
도 2는 레디얼 안테나(30)의 단면도로서, 도 1에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ'선 방향의 단면을 도시하고 있다. 도전판(31)에 형성되는 슬롯(36)은 도 2에 도시된 바와 같이 동심원형으로 다수 형성된다. 직경 방향에 있어서의 슬롯(36) 간의 피치는 레디얼 도파로(33) 내에서의 마이크로파(MW)의 파장(λg)에 기초하여 설정된다. 소위 방사형 안테나를 실현하는 경우에는 상기 피치를 λg에 상당하는 길이 정도로 설정한다. 또한, 소위 리크형 안테나를 실현하는 경우에는 상기 피치를 λg/20∼λg/30에 상당하는 길이 정도로 설정한다.
레디얼 도파로(33)의 둘레 가장자리에 가까운 영역에는 슬롯(36)을 피하여 8 개의 칸막이판(37)이 배치되어 있다. 각각의 칸막이판(37)은 마이크로파 도입구(35)로부터 링 부재(34)에 이르는 마이크로파(MW)의 전파 방향을 따라 배치되어 있다. 즉, 각각의 칸막이판(37)의 평면 형상은 직선형으로 이루어져 있으며, 레디얼 도파로(33)의 중심(C)을 중심으로 하는 평면적으로 보았을 때 방사상으로 등간격 배치되고, 그 일단은 링 부재(34)에 접속되어 있다. 이들 칸막이판(37)은 도 1에 도시된 바와 같이 링 부재(34)와 동일한 높이를 가지며, 도전판(31, 32) 사이에 길게 연장되어 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 레디얼 도파로(33)의 둘레 가장자리에 가까운 영역을 8 개로 구획하고 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 슬롯(36)을 피하여 칸막이판(37)을 배치함으로써, 슬롯(36)으로부터 설계한 대로 전계를 방사할 수 있다.
각각의 칸막이판(37)의 두께는 1∼3 mm 정도이다. 도 2에 도시된 칸막이판(37)의 두께는 내주부와 외주부에서 일정하지만, 상이하더라도 좋다. 예를 들면, 외주부가 내주부보다 두껍게 형성되어 있어도 좋다.
또한, 도 2에 도시된 링 부재(34)는 원형으로 이루어져 있지만, 인접하는 칸막이판(37) 사이를 직선으로 구성하고 다각형으로 이루어지더라도 상관없다.
도 3은 인접하는 칸막이판(37)의 간격 설정을 설명하기 위한 도면이다. 마이크로파 도입구(35)가 도전판(32)의 중앙에 마련되어 있기 때문에, 인접하는 칸막이판(37A, 37B)의 간격을, 레디얼 도파로(33) 내에 있어서의 마이크로파(MW)의 전파 방향과 직교하는 방향에 있어서의 칸막이판(37A, 37B) 표면 간의 거리라고 정의한다. 이 경우, 인접하는 칸막이판(37A, 37B)의 간격을 대략 L1 = λg/2 이상, L2 = λg 미만으로 설정하는 것이 바람직하다. L1 = λg/2보다도 작아지면, 마이크로파(MW)가 통과하기 어렵게 된다. 또한, L2 = λg 미만으로 함으로써, 칸막이판(37A, 37B)에 의해 사이에 끼워진 영역에 복수 모드의 정재파가 혼재하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 레디얼 도파로(33) 내에 세라믹 등의 비유전률이 1보다 큰 유전체 재료로 이루어진 지연 부재(도시하지 않음)를 배치하도록 하여도 좋다.
다음에, 도 1에 도시된 에칭 장치의 동작을 설명한다.
기판(21)을 적재대(22)의 상면에 얹어 놓은 상태에서 처리 용기(11) 내를, 예를 들어 0.01∼10 Pa 정도의 진공도로 한다. 다음에, 이 진공도를 유지한 상태에서 플라즈마 가스 공급 노즐(15)로부터 플라즈마 가스로서 Ar을 공급하고, 처리 가스 공급 노즐(16)로부터 CF4 등의 에칭 가스를 유량 제어하여 공급한다.
처리 용기(11) 내에 플라즈마 가스 및 에칭 가스가 공급된 상태에서 마이크로파 발생기(45)로부터의 마이크로파(MW)를 직사각형 도파관(43), 직사각형·동축 변환기(42) 및 동축 선로(41)를 통하여 레디얼 안테나(30)에 공급한다.
레디얼 안테나(30)에 공급된 마이크로파(MW)는 도전판(31, 32)에 의해 형성되는 레디얼 도파로(33) 내에서 중앙부로부터 방사상으로 확산되어 간다. 레디얼 도파로(33)의 둘레 가장자리에 가까운 영역에 배치된 칸막이판(37)은 가이드 부재로서 작용하고, 마이크로파(MW)는 칸막이판(37)을 따라 전파된다. 여기서, 인접하는 칸막이판(37)의 간격이 대략 L1 = λg/2 이상으로 설정되어 있기 때문에, 마이크로파(MW)는 칸막이판(37)에 의해 구획된 영역에서 용이하게 전파될 수 있다.
레디얼 도파로(33)의 둘레 가장자리부가 되는 링 부재(34)의 내벽에는 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시된 종래예와 같은 전자계 흡수재가 부착되어 있지 않기 때문에, 레디얼 도파로(33)의 둘레 가장자리부에 도달한 마이크로파(MW)는 거기에서 전반사되고, 또한 칸막이판(37)을 따라 레디얼 도파로(33)의 중앙부로 향한다. 마이크로파(MW)는 이와 같이 레디얼 도파로(33)의 중앙부와 둘레 가장자리부 사이에서 왕복 전파되면서, 다수의 슬롯(36)으로부터 조금씩 방사되어 간다. 따라서, 이 레디얼 안테나(30)에서는 레디얼 도파로(33)의 중앙부로부터 둘레 가장자리부로 향하는 마이크로파(MW) 뿐만 아니라 둘레 가장자리부에서 반사된 마이크로파도 슬롯(36)으로부터 방사되게 된다.
레디얼 안테나(30)로부터 방사된 마이크로파(MW)는 유전판(13)을 투과하여 처리 용기(11) 내로 도입된다. 이 마이크로파(MW)는 처리 용기(11) 내에 전계를 형성하여 Ar을 전리(電離)시킴으로써, 처리 대상 기판(11)의 상부 공간(S1)에 플라즈마를 생성한다.
이 에칭 장치에서는 적재대(22)에 음전위가 바이어스되어 있기 때문에, 생성된 플라즈마로부터 이온이 인출되어 기판(21)에 대하여 에칭 처리가 행해진다.
이 레디얼 안테나(30)에서는 상기한 바와 같이 레디얼 도파로(33)의 둘레 가장자리부에서 반사된 마이크로파(MW)도 슬롯(36)으로부터 방사된다. 따라서, 둘레 가장자리부에서 반사된 마이크로파(MW)도 플라즈마 생성에 이용할 수 있기 때문에, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 도시된 종래예와 마찬가지로 효율적으로 플라즈마를 생성할 수 있다.
또한, 레디얼 도파로(33) 내에 있어서 칸막이판(37)에 의해 구획된 영역에서는 레디얼 도파로(33)의 둘레 가장자리부로 향하는 마이크로파(MW)와 반사되어 중앙부로 향하는 마이크로파(MW)에 의해 정재파가 형성된다. 그러나, 인접하는 칸막이판(37)의 간격이 대략 L2 = λg 미만으로 설정되어 있기 때문에, 이 영역에 복수의 모드의 정재파가 혼재되지 않는다. 이 때문에, 이 영역에 복잡한 전자계 모드는 생성되지 않는다. 따라서, 이 레디얼 안테나(30)에서는 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시된 종래예와 마찬가지로 균일한 방사가 가능하기 때문에, 플라즈마를 균일하게 생성할 수 있다.
또한, 이 레디얼 안테나(30)에서는 상기한 바와 같이 링 부재(34)의 내벽에 전자계 흡수재가 부착되어 있지 않기 때문에, 링 부재(34)가 가열되어 변형되지 않는다.
이와 같이, 레디얼 안테나(30)를 이용함으로써, 플라즈마 생성 효율을 희생시키지 않고 또한 여분의 발열을 발생시키지 않고서 플라즈마의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 2에서는 평면 형상이 직선형인 칸막이판(37)을 방사상으로 배치한 예를 도시하였지만, 도 4에 도시된 바와 같이 링 부재(34)에 가까운 쪽이 그 내주와 동일 방향으로 만곡되는 평면 형상을 한 칸막이판(39)을 방사상으로 배치한 구조이더라도 좋다.
또한, 여기서는 8 개의 칸막이판(37)이 방사상으로 배치된 예를 도시하였지만, 칸막이판(37)의 갯수는 8 개로 한정되지 않으며, 링 부재(34)의 내주 길이를 λg로 나눈 갯수 정도이더라도 좋다.
제2 실시예
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 레디얼 안테나(30)보다도 개구 면적이 큰 레디얼 안테나의 구성예를 도시하는 단면도로서, 도 2에 상당하는 단면이 도시되어 있다. 또한, 도 6은 인접하는 칸막이판의 간격 설정을 설명하기 위한 도면이다. 도 5 및 도 6에 있어서, 도 2 및 도 3과 동일 부분을 동일 부호로 나타내고, 적절하게 그 설명을 생략한다.
개구 면적이 큰 레디얼 안테나(30A)를 구성할 때, 도 6에 도시된 바와 같이 인접하는 칸막이판(37A, 37B)의 간격(L2)이 L2 ≥λg로 되는 경우가 있다. 이러한 경우에는 칸막이판(37A, 37B)의 간격(L2)이 L2 ≥λg로 되는 영역의 일부에 새로이 칸막이판(38)을 배치하면 좋다. 이 때, 칸막이판(37A, 37B)과 칸막이판(38)의 간격을 대략 L3 ≥λg/2, L4 < λg로 설정한다.
개구 면적이 더 큰 레디얼 안테나를 구성하는 경우에는 인접하는 칸막이판 사이에 상기한 조건에 따라 차례 차례로 새로운 칸막이판을 배치하면 좋다.
이것에 의해, 도 1 및 도 2에 도시된 레디얼 안테나(30)와 마찬가지로 균일한 플라즈마를 효율적으로 생성할 수 있음과 동시에, 링 부재(34)의 열 변형을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 레디얼 안테나를 이용한 플라즈마 처리 장치를 에칭 장치에 적용한 경우를 예로 설명하였지만, 예를 들어 플라즈마 CVD 장치 등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용하더라도 좋다.
제3 실시예
도 9는 본 발명의 제3 실시예인 에칭 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 이 도 9에 있어서, 도 1과 동일 부분을 동일 부호로 나타내고, 적절하게 그 설명을 생략한다. 또한, 도 10은 도 9에 있어서 점선으로 둘러싸인 부분(X)을 확대하여 도시하는 확대 단면도이다. 다만, 설명을 위해서, 유전판(13)과 레디얼 안테나(30)의 간격을 과장되게 나타내고 있다.
도 9에 도시하는 에칭 장치에서는, 링형 실드재(17)의 내면으로부터 처리 용기(11A)의 측벽 내면까지의 거리(D)가 처리 용기(11A)의 측벽 상면과 레디얼 안테나(30) 사이에 형성되는 공간[도 10에 있어서 바둑판 모양의 영역으로서, 유전판(13)을 포함하는](18)에 있어서의 마이크로파(MW)의 파장(λg)의 대략 N/2배(N은 자연수)에 상당하는 길이로 설정되어 있다. 여기서, 실드재(17)를 배치하는 위치는 공간(18)을 구성하는 부재, 예를 들어 유전판(13)의 비유전률을 고려하여 결정된다.
또한, 처리 용기(11A)의 측벽 상면 및 유전체판(13)의 접합부에 개재되어 접합부를 밀폐하는 링형 시일 부재(12)는, 실드재(17)의 내면으로부터 M ×λg/2(M은 N 이하의 자연수)에 상당하는 길이가 이격된 위치의 근방에 배치되어 있다.
이 때, 시일 부재(12)는 실드재(17)의 내면으로부터 대략 (2M + 1)λg/4의 위치를 피하는 위치에 배치되면 좋고, M ×λg/2배의 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 시일 부재(12)를 배치하는 위치에 대해서도 공간(18)을 구성하는 부재의 비유전률을 고려하여 결정된다.
레디얼 안테나(30)로부터 유전판(13)을 통하여 처리 용기(11A) 내에 도입된 마이크로파(MW) 중에는 플라즈마 생성에 기여하지 않고 처리 용기(11A) 내에서 난반사를 반복하는 것이 있으며, 그 일부는 처리 용기(11A)의 측벽 상면과 레디얼 안테나(30) 사이에 형성되는 공간(18)으로 진입한다. 이 공간(18)으로 진입한 마이크로파(MW)는 실드재(17)에 의해 반사되기 때문에, 공간(18)에서는 도 10에 도시된 바와 같은 정재파가 형성된다.
종래의 에칭 장치에서는 거리(D)가 임의로 설정되어 있기 때문에, 예를 들어 거리(D)가 대략 λg/4 또는 3λg/4로 되는 경우도 있다. 이 경우에는, 처리 용기의 측벽 내면의 위치가 공간(18)에 형성되는 정재파의 가운데 볼록한 부분과 맞닿기 때문에, 처리 용기의 측벽 내면의 위치에 있어서의 전위가 커져서 이 위치에서 이상 방전이 발생하는 경우가 있었다.
이 이상 방전은 처리 용기의 측벽에 손상을 주기 때문에, 이 때 발생되는 미소한 먼지가 처리 용기 내의 오염 원인으로 된다고 하는 문제가 있었다.
한편, O 링 등의 시일 부재가 실드재의 내면으로부터 대략 λg/4 또는 3λg/4만큼 이격된 위치에 배치되면, 정재파의 강한 전자계에 의해 시일 부재가 손상을 입어서, 시일 부재의 수명이 짧아진다고 하는 문제가 있었다.
그러나, 도 9에 도시된 에칭 장치에서는 거리(D)가 대략 N ×λg/2로 설정되어 있기 때문에, 처리 용기(11A)의 측벽 내면의 위치가 공간(18)에 형성되는 정재파의 마디에 맞닿는다. 이것 때문에, 처리 용기(11A)의 측벽 내면의 위치의 전위가 제로(0)가 되기 때문에, 이 위치에서 이상 방전은 발생하지 않는다. 따라서, 이상 방전에 의한 처리 용기(11A) 내의 오염을 억제할 수 있다.
또한, 시일 부재(12)는 실드재(17)의 내면으로부터 M ×λg/2만큼 이격된 위치의 근방에 배치되어 있다. 이 위치의 전자계는 약하기 때문에, 이 전자계에 의한 시일 부재(12)의 손상을 억제할 수 있어, 시일 부재(12)의 수명을 길게 할 수 있다.
이 실시예에서는, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 에칭 장치에 적용한 경우를 예로 설명하였지만, 예를 들어 플라즈마 CVD 장치 등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용하더라도 좋다. 또한, 본 발명은 마이크로파 플라즈마 처리 장치 뿐만 아니라, 예를 들어 ECR(electron cyclotron resonance) 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적은 플라즈마 생성 효율을 희생시키지 않고 또한 여분의 발열을 발생시키지 않고 플라즈마의 균일성을 향상시키는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 레디얼 안테나는 마이크로파의 도입부로부터 방사부까지의 마이크로파의 전파 방향을 따라 가이드 부재를 설치한 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로는, 복수의 슬롯이 형성된 제1 도전판과, 마이크로파 도입구를 가지며 제1 도전판에 대향 배치된 제2 도전판과, 제1 도전판 및 제2 도전판의 둘레 가장자리를 접속하는 링 부재와, 제1 도전판 및 제2 도전판에 의해 형성되는 레디얼 도파로 내에 평면적으로 보았을 때 방사상으로 복수 배치되고 또한 제1 도전판과 제2 도전판 사이에 길게 연장되는 도전성의 칸막이판을 구비한 것이다.
이들 칸막이판에 의해, 적어도 레디얼 도파로의 원주 방향에 있어서의 정재파의 발생을 억제할 수 있고, 레디얼 도파로 둘레 가장자리부에 있어서 반사된 마이크로파에 의한 복잡한 전자계 모드의 생성을 막을 수 있다. 이 때문에, 레디얼 도파로 둘레 가장자리부에 전자계 흡수재를 설치할 필요가 없다. 따라서, 레디얼 도파로의 둘레 가장자리부에 있어서 반사된 마이크로파도 제1 도전판에 형성된 슬롯으로부터 방사되어 플라즈마 생성에 기여한다. 또한, 전자계 흡수재를 설치할 필요가 없기 때문에, 여분의 발열은 발생하지 않는다.
이 레디얼 안테나에 있어서, 칸막이판은 마이크로파 도입구로부터 링 부재에 이르는 마이크로파의 전파 방향을 따라 배치되어 있어도 좋다.
여기서, 인접하는 칸막이판의 간격은 레디얼 도파로 내에서 전파되는 마이크로파의 대략 반파장에 해당하는 길이 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정됨으로써, 칸막이판 사이에 끼워진 영역을 마이크로파가 통과하기 쉽게 된다.
또한, 인접하는 칸막이판의 간격은 레디얼 도파로 내에서 전파되는 마이크로파의 대략 1 파장에 해당하는 길이 미만으로 설정하면 좋다. 이와 같이 설정함으로써, 칸막이판 사이에 끼워진 영역에 복수 모드의 정재파가 혼재하는 일이 없기 때문에, 이 영역에 복잡한 전자계 모드는 생성되지 않는다.
또한, 칸막이판의 각각의 평면 형상은 직선형으로 이루어져 있어도 좋고, 링 부재에 가까운 쪽이 링 부재의 내주와 동일 방향으로 만곡되어 있어도 좋다.
또한, 칸막이판은 방사상으로 배치되지만, 제1 도전판에 형성되는 슬롯을 피하여 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 칸막이판을 배치하면, 각 슬롯에 의한 방사가 칸막이판에 의해 방해받지 않는다.
또한, 마이크파 도입구는 제2 도전판의 중앙에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 마이크로파 도입구로는 동축 선로로 마이크로파를 도입하여도 좋고, 원통 도파관으로 도입하여도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 피처리체를 얹는 적재대와, 이 적재대를 수용하는 처리 용기와, 이 처리 용기 내를 배기시키는 배기 수단과, 처리 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 피처리체가 얹혀지는 적재대의 면에 대향 배치되고 또한 처리 용기 내에 마이크로파를 공급하는 안테나 수단을 구비하며, 이 안테나 수단이 상기한 레디얼 안테나에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Claims (16)

  1. 복수의 슬롯이 형성된 제1 도전판과;
    마이크로파 도입구를 가지며 상기 제1 도전판에 대향 배치된 제2 도전판과;
    상기 제1 도전판 및 상기 제2 도전판의 둘레 가장자리를 접속하는 링 부재와;
    상기 제1 도전판 및 상기 제2 도전판에 의해 형성되는 레디얼 도파로 내에 평면적으로 보았을 때 방사상으로 복수 배치되고 또한 상기 제1 도전판과 상기 제2 도전판 사이에 길게 연장되는 도전성의 칸막이판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 레디얼 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 칸막이판은 상기 마이크로파 도입구로부터 상기 링 부재에 이르는 마이크로파의 전파 방향을 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레디얼 안테나.
  3. 제1항에 있어서, 인접하는 상기 칸막이판의 간격은 상기 레디얼 도파로 내에서 전파되는 마이크로파의 반파장에 상당하는 길이 이상인 것을 특징으로 하는 레디얼 안테나.
  4. 제1항에 있어서, 인접하는 상기 칸막이판의 간격은 상기 마이크로파의 1 파장에 상당하는 길이 미만인 것을 특징으로 하는 레디얼 안테나.
  5. 제1항에 있어서, 상기 칸막이판의 각각의 평면 형상은 직선형으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 레디얼 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 상기 칸막이판의 각각의 평면 형상은 상기 링 부재에 가까운 쪽이 상기 링 부재의 내주와 동일 방향으로 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 레디얼 안테나.
  7. 제1항에 있어서, 상기 칸막이판은 상기 슬롯을 피하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레디얼 안테나.
  8. 제1항에 있어서, 상기 마이크로파 도입구는 상기 제2 도전판의 중앙에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레디얼 안테나.
  9. 피처리체를 얹어 놓는 적재대와;
    상기 적재대를 수용하는 처리 용기와;
    상기 처리 용기 내를 배기시키는 배기 수단과;
    상기 처리 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급 수단과;
    상기 피처리체가 얹혀지는 상기 적재대의 면에 대향 배치되고 또한 상기 처리 용기 내에 마이크로파를 공급하는 레디얼 안테나를 포함하고,
    상기 레디얼 안테나는,
    복수의 슬롯이 형성된 제1 도전판과;
    마이크로파 도입구를 가지며 상기 제1 도전판에 대향 배치된 제2 도전판과;
    상기 제1 도전판 및 상기 제2 도전판의 둘레 가장자리를 접속하는 링 부재와;
    상기 제1 도전판 및 상기 제2 도전판에 의해 형성되는 레디얼 도파로 내에 평면적으로 보았을 때 방사상으로 복수 배치되고 또한 상기 제1 도전판과 상기 제2 도전판 사이에 길게 연장되는 도전성 칸막이판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 칸막이판은 상기 마이크로파 도입구로부터 상기 링 부재에 이르는 마이크로파의 전파 방향을 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제9항에 있어서, 인접하는 상기 칸막이판의 간격은 상기 레디얼 도파로 내에서 전파되는 마이크로파의 반파장에 상당하는 길이 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제9항에 있어서, 인접하는 상기 칸막이판의 간격은 상기 마이크로파의 1 파장에 상당하는 길이 미만인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 칸막이판의 각각의 평면 형상은 직선형으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 칸막이판의 각각의 평면 형상은 상기 링 부재에 가까운 쪽이 상기 링 부재의 내주와 동일 방향으로 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 칸막이판은 상기 슬롯을 피하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제9항에 있어서, 상기 마이크로파 도입구는 상기 제2 도전판의 중앙에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
KR10-2002-7012361A 2000-08-02 2001-08-02 레디얼 안테나 및 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치 KR100479794B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2000-00234497 2000-08-02
JP2000234497A JP4593741B2 (ja) 2000-08-02 2000-08-02 ラジアルアンテナ及びそれを用いたプラズマ処理装置
PCT/JP2001/006658 WO2002013249A1 (fr) 2000-08-02 2001-08-02 Antenne radiale et appareil de traitement de plasma comportant cette derniere

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030012851A KR20030012851A (ko) 2003-02-12
KR100479794B1 true KR100479794B1 (ko) 2005-03-31

Family

ID=18726855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-7012361A KR100479794B1 (ko) 2000-08-02 2001-08-02 레디얼 안테나 및 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7807019B2 (ko)
EP (1) EP1315201A4 (ko)
JP (1) JP4593741B2 (ko)
KR (1) KR100479794B1 (ko)
AU (1) AU2001277700A1 (ko)
TW (1) TW520620B (ko)
WO (1) WO2002013249A1 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4680400B2 (ja) * 2001-02-16 2011-05-11 東京エレクトロン株式会社 プラズマ装置及びその製造方法
JP4141764B2 (ja) * 2002-08-20 2008-08-27 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US8244971B2 (en) * 2006-07-31 2012-08-14 Google Inc. Memory circuit system and method
JP4873405B2 (ja) * 2006-03-24 2012-02-08 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置と方法
JP4593652B2 (ja) * 2008-06-06 2010-12-08 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波プラズマ処理装置
KR101069384B1 (ko) * 2008-11-14 2011-09-30 세메스 주식회사 플라즈마 안테나 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치
WO2013098795A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-04 Selex Galileo S.P.A. Slotted waveguide antenna for near-field focalization of electromagnetic radiation
JP5882777B2 (ja) * 2012-02-14 2016-03-09 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US9928993B2 (en) * 2015-01-07 2018-03-27 Applied Materials, Inc. Workpiece processing chamber having a rotary microwave plasma antenna with slotted spiral waveguide
JP6486207B2 (ja) * 2015-06-04 2019-03-20 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP6843087B2 (ja) * 2018-03-12 2021-03-17 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
CN112691297B (zh) * 2020-11-19 2022-03-04 成都恒波医疗器械有限公司 一种马鞍型微波照射器
US11948776B2 (en) * 2021-01-21 2024-04-02 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing apparatus

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2641450B2 (ja) * 1987-05-27 1997-08-13 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置
JP3123175B2 (ja) 1992-01-21 2001-01-09 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置
EP0725164A3 (en) * 1992-01-30 1996-10-09 Hitachi Ltd Method and apparatus for generating plasma and semiconductor processing methods
JPH07263187A (ja) * 1994-03-18 1995-10-13 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
JPH097998A (ja) 1995-06-20 1997-01-10 Hitachi Ltd プラズマアッシング処理装置
JP3491190B2 (ja) * 1997-07-28 2004-01-26 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP3813741B2 (ja) * 1998-06-04 2006-08-23 尚久 後藤 プラズマ処理装置
KR100745495B1 (ko) * 1999-03-10 2007-08-03 동경 엘렉트론 주식회사 반도체 제조방법 및 반도체 제조장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030012851A (ko) 2003-02-12
EP1315201A1 (en) 2003-05-28
EP1315201A4 (en) 2006-04-26
JP2002050613A (ja) 2002-02-15
AU2001277700A1 (en) 2002-02-18
JP4593741B2 (ja) 2010-12-08
US7807019B2 (en) 2010-10-05
TW520620B (en) 2003-02-11
US20040027302A1 (en) 2004-02-12
WO2002013249A1 (fr) 2002-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100507717B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
JP3828539B2 (ja) マイクロ波プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及びマイクロ波放射部材
US7296533B2 (en) Radial antenna and plasma device using it
KR100479794B1 (ko) 레디얼 안테나 및 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치
KR100380513B1 (ko) 플라즈마처리장치
US7478609B2 (en) Plasma process apparatus and its processor
JP2019106290A (ja) アンテナ及びプラズマ成膜装置
JPH09289099A (ja) プラズマ処理方法および装置
US20060065195A1 (en) Microwave plasma generating device
JP2010277971A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の給電方法
JP5255024B2 (ja) ラジアルアンテナ及びそれを用いたプラズマ処理装置
JPH10158847A (ja) マイクロ波励起によるプラズマ処理装置
JP2007018819A (ja) 処理装置および処理方法
US6670741B2 (en) Plasma processing apparatus with annular waveguide
CN109219226B (zh) 一种等离子体发生装置
JP2004200390A (ja) プラズマ処理装置
JPH10255999A (ja) マイクロ波励起プラズマ装置
US20230064817A1 (en) Plasma processing apparatus
KR102489748B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
JP3899272B2 (ja) プラズマ装置
JP2007018923A (ja) 処理装置および処理方法
JP2001176696A (ja) 高周波プラズマ装置
JP2002217177A (ja) プラズマ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100310

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee