KR100572176B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 플라즈마 방전시에 있어서의 전극쌍의 틈을 흐르는 방전전류의 편류를 방지하고, 또한 정합회로의 튜닝 코일의 기생 고주파 저항을 더욱 낮게 하여, 정합회로에 있어서의 전력손실을 적게 하고, 플라즈마 공간에서 소비되는 실효적인 전력을 증가시켜 워크의 처리면에 균일한 플라즈마 처리를 할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

(해결수단) 임피던스 정합회로 (2A) 를 수용한 섀시 (2) 는 고주파 전원 (1) 으로 귀환하는 고주파 전류 (HC) 의 방향에 관하여 소정 주파수에 있어서의 임피던스가 축대칭으로 등가가 되고, 또한 정합회로가 적어도 2 개 이상의 병렬 접속된 튜닝 코일을 구비한 플라즈마 처리장치로 한다.

플라즈마 처리장치

Description

플라즈마 처리장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}

도 1 은 본 발명과 관련된 플라즈마 처리장치의 일실시형태의 구성을 나타내는 단면도.

도 2A 는 도 1 의 실시형태에 있어서의 섀시를 나타내는 사시도이고, 도 2B는 이 섀시에 있어서의 임피던스의 분포를 나타내는 도면.

도 3 은 플라즈마 처리장치에 있어서의 고주파 전류의 유로를 설명하기 위한 개념도.

도 4 는 본 발명과 관련된 플라즈마 처리장치의 다른 일실시형태에 사용된 섀시의 사시도.

도 5 는 본 발명과 관련된 플라즈마 처리장치의 또 다른 일실시형태에 사용된 섀시의 사시도.

도 6 은 본 발명관 관련된 플라즈마 처리장치의 또 다른 일실시형태에 사용된 섀시의 사시도.

도 7 은 본 발명과 관련된 플라즈마 처리장치의 또 다른 일실시형태에 사용된 섀시의 사시도.

도 8 은 본 발명의 플라즈마 처리장치의 제 3 실시형태의 개략구성을 나타내는 단면도.

도 9 는 도 8 의 플라즈마 처리장치에 있어서의 튜닝 코일의 평면배치를 나타내는 도면.

도 10 은 본 발명의 플라즈마 처리장치의 제 4 실시형태에 있어서의 튜닝 코일의 평면배치를 나타내는 도면.

도 11 은 본 발명의 플라즈마 처리장치의 제 5 실시형태에 있어서의 튜닝 코일의 평면배치를 나타내는 도면.

도 12 는 본 발명의 플라즈마 처리장치의 제 6 실시형태의 개략구성을 나타내는 단면도.

도 13 은 종래의 플라즈마 처리장치의 일례를 나타내는 단면도.

도 14 는 종래의 플라즈마 처리장치의 개략구성을 나타내는 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 고주파 전원 1A : 동축 케이블

2 : 섀시 2T : 천판

2A : 정합회로 3 : 고주파 전력 배전체

4 : 플라즈마 여기전극 5 : 샤워 플레이트

8 : 서셉터 전극 10 : 챔버벽

1OA : 챔버 바닥부 11 : 벨로스

13 : 샤프트 14 : 전극쌍

16 : 기판 17 : 가스 도입관

21 : 하우징 22 : 로드 콘덴서

23 : 튜닝 코일 24 : 튜닝 콘덴서

38 : (섀시의) 측벽 60 : 챔버

75, 76, 77 : 플라즈마 챔버 W : 워크

HC : 고주파 전류 (유로) Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 : 임피던스

본 발명은 플라즈마 처리장치와 관련되며, 특히 플라즈마 방전시에 있어서의 전극쌍의 틈을 흐르는 방전전류의 편류를 방지하고 워크의 처리면에 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있어, 플라즈마 공간에서 소비되는 실효적인 전력을 더욱 증가시킬 수 있는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

CVD (chemical vapor deposition), 스퍼터링, 건식 에칭, 애싱 등의 플라즈마 처리를 행하기 위하여 종래부터 사용되고 있는 플라즈마 처리장치의 일례를 도 13 에 나타낸다. 도 13 에 나타내는 플라즈마 처리장치는 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 여기전극 (4) 과 플라즈마 처리되는 워크 (W) 를 탑재하여 상기 플라즈마 여기전극 (4) 에 대향하는 서셉터 전극 (8) 으로 이루어지는 전극쌍을 가지며, 플라즈마 여기전극 (4) 은 고주파 전력 배전체 (3) 및 정합회로 (2A) 를 통하여 고주파 전원 (1) 의 급전측에 접속되어 있다. 정합회로 (2A) 는 고주파 전원 (1) 과 플라즈마 여기전극 (4) 사이의 임피던스를 정합시키기 위하여 설치되어 있다. 이 정합회로 (2A) 는 도전체로 이루어지는 섀시 (120) 내에 수용되어 있다. 또한 고주파 전력 배전체 (3) 및 플라즈마 여기전극 (4) 은 도전체로 이루어지는 하우징 (21) 에 의하여 덮여 있다.

고주파 전원 (1) 으로부터 출력된 고주파 전력은 순서대로 정합회로 (2A) 및 고주파 전력 배전체 (3) 를 통과하여 플라즈마 여기전극 (4) 에 공급된다. 이 플라즈마 여기전극 (캐소드 전극 : 4) 의 아래쪽에는 다수의 구멍 (7···) 이 형성된 샤워 플레이트 (5) 가 볼록부 (4a) 에 접하여 설치되어 있다. 이들 플라즈마 여기전극 (4) 과 샤워 플레이트 (5) 사이에 형성된 공간 (6) 에는 가스 도입관 (17) 이 접속되어 있고, 도전체로 이루어지는 가스 도입관 (17) 의 도중에는 절연체 (17a) 가 삽입되어 플라즈마 여기전극 (4) 측과 가스공급원측이 절연되도록 되어 있다. 가스 도입관 (17) 으로부터 도입된 가스는 샤워 플레이트 (5) 의 구멍 (7···) 을 통하여 챔버벽 (10) 에 의하여 형성된 챔버 (60) 내로 공급된다. 챔버벽 (10) 의 윗변과 플라즈마 여기전극 (4) 의 주위변은 절연체 (9) 를 통하여 기밀히 접합되어 있다.

한편, 챔버 (60) 내에는 웨이퍼 등의 워크 (W) 를 탑재하는 동시에 방전전위의 커먼측이 되는 서셉터 전극 (8) 이 설치되고, 이 서셉터 전극 (8) 은 샤프트 (13) 에 의해 지지되어 있다. 샤프트 (13) 의 하단부는 도전체로 이루어지는 벨로스 (11) 를 통하여 챔버 바닥부 (10A) 에 기밀히 접속되어 있다. 챔버 (60) 는 도시하지 않은 배기계(排氣系)에 의하여 배기되도록 되어 있다.

서셉터 전극 (8) 은 샤프트 (13) 와 함께 상기 벨로스 (11) 에 의하여 상하이동 가능하게 되고, 챔버 (60) 내의 진공을 유지한 상태에서 플라즈마 여기전극 (4) 과 서셉터 전극 (8) 의 간격을 조정할 수 있도록 되어 있다. 샤프트 (13) 의 하단부는 커먼측 단자로서 접지되고, 고주파 전원 (1) 의 커먼측도 접지되어 있다. 또한, 챔버벽 (10) 과 샤프트 (13) 는 직류적으로 동일 전위로 되어 있다.

도 14 에 나타내는 정합회로 (2A) 는 고주파전원 (1) 과 고주파 전력 배전체 (3) 사이에 설치되며, 챔버 (60) 내의 플라즈마 상태의 변화에 대응하여, 고주파 전원 (1) 과 플라즈마 여기전극 (4) 사이의 임피던스 정합을 얻도록 조정하기 위하여, 그 대부분은 복수의 수동소자를 구비한 구성으로 되어 있다. 구체적으로는 도 14 의 예에서는, 진공 베리어블 콘덴서(variable condenser)로 이루어지는 로드 콘덴서 (22) 와, 인덕턴스 코일 (23) 과, 에어 베리어블 콘덴서로 이루어지는 튜닝 콘덴서 (24) 의 3 종의 수동소자로 구성되어 있다. 여기서, 도 14 의 예에서는 단지 1 개의 인덕턴스 코일 (23) 이 로드 콘덴서 (22) 와 튜닝 콘덴서 (24) 사이에 접속되어 있다.

일반적으로 상기 플라즈마 처리장치에 있어서는, 방전에 의하여 플라즈마 여기전극 (4) 과 서셉터 전극 (8) 의 틈을 흐르는 고주파 전류에 편류가 발생하면, 플라즈마 처리실내에 있어서의 플라즈마의 밀도에 편향이 발생하여, 그 결과 워크에 대한 플라즈마 처리에 편차가 발생한다. 본 발명자들은 종래의 플라즈마 처리장치에 있어서의 플라즈마 처리의 편차를 방지하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과 본 발명에 도달한 것이며, 따라서 본 발명의 목적은 워크의 처리면에 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 데 있다.

또한, 상기와 같은 플라즈마 처리장치에서는, 정합회로의 튜닝 코일의 기생 고주파 저항이 커, 정합회로에 있어서의 전력손실이 커지는 결점이 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 정합회로의 튜닝 코일의 기생 고주파 저항을 보다 낮게 하여, 정합회로에 있어서의 전력손실을 적게 하여, 플라즈마 공간에서 소비되는 실효적인 전력을 증가시켜, 플라즈마 처리능력을 높일 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하고자 하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 플라즈마를 여기하기 위한 플라즈마 여기전극과 플라즈마 처리되는 워크를 사이에 두고 상기 플라즈마 여기전극에 대향하는 서셉터 전극으로 이루어지는 전극쌍을 수용하는 플라즈마 처리실과, 고주파 전원으로부터 상기 플라즈마 여기전극에 고주파 전력을 공급하는 급전로에 삽입되어 상기 고주파 전원과 상기 플라즈마 처리실의 임피던스를 정합시키기 위한 임피던스 정합회로를 수용한 섀시를 가지며, 상기 섀시가 상기 서셉터 전극으로부터 상기 고주파 전원으로 귀환하는 귀전로의 일부를 형성하여 이루어지는 플라즈마 처리장치로서, 상기 섀시의 귀전로는 상기 고주파 전원으로 귀환하는 전류의 방향에 관하여 상기 고주파 전력의 소정 주파수에 있어서의 임피던스가 축대칭으로 등가가 되는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

본 발명자들은 플라즈마 처리실에 있어서의 플라즈마 밀도의 편향이 플라즈마 여기전극과 서셉터 전극의 틈을 흐르는 고주파 전류의 편류에 의하여 발생하는 것이며, 이 고주파 전류의 편류는 고주파 전원으로 귀환하는 고주파 전류의 귀전로가 되는 섀시에 있어서 귀전류에 특정 유로(流路)가 형성되는 것에 한 원인이 있음을 발견하였다. 즉, 특히 섀시의 표면에 있어서의 귀전류의 유로는 방전에 사용되는 고주파 전력의 주파수에 있어서 가장 임피던스가 낮은 부분을 골라 형성되며, 이 유로에 최단거리가 되도록 전극쌍의 틈을 흐르는 방전전류의 밀도가 치우침을 알게 되었다. 따라서 전극쌍 틈에 있어서의 편류는 섀시의 표면에 있어서의 임피던스를 축대칭에 등가로 함으로써 방지 또는 억제할 수 있다.

여기서, 상기 섀시는 임피던스 정합회로를 수용할 뿐만 아니라, 기타 예를 들면, 고주파 전력 배전체 등 임피던스 정합회로로부터 플라즈마 여기전극에 이르는 배전부재를 모두 수용하고 있어도 된다. 또한, 상기「축대칭」이란, 추후 상세히 설명하겠지만, 일반적으로 정의되고 있는 바와 같이 2 점이 중심축에 직교하는 직선상에서 중심축으로부터 등거리에 있는 상태를 말할 뿐만 아니라, 복수의 점이 중심축에 직교하는 평면상에서 중심축으로부터 등거리에 있는 동시에 상호 등간격으로 배위한 상태도 포함하는 것이다.

상기 섀시는 그 중심축에 수직인 단면이 정다각형 또는 원형으로 성형되어 있는 것이 바람직하다.

섀시가 고주파 전류에 관하여 균질한 경우, 중심축에 수직인 단면이 정다각형 또는 원형으로 성형되어 있으면, 섀시의 표면에 있어서의 임피던스는 그 중심축을 따른 방향으로 흐르는 고주파 전류에 관하여 축대칭으로 등가가 되며, 고주파 전류는 섀시의 주위벽을 균등하게 흘러, 편향된 유로가 형성되는 일이 없다. 여기서 정다각형이란, 정방형이나 정육각형 뿐만 아니라, 상기「축대칭」의 정의에 따라, 정삼각형이나 정오각형 등도 포함된다. 또한, 섀시 전체의 형상은 정다각통 형상이나 원통 형상 뿐만 아니라, 정다각추 형상, 원추 형상, 정다각추대 형상, 원추대 형상, 돔 형상, 또는 1 개의 중심축을 공유하여 이들을 겹쳐 쌓은 형상 등이어도 된다.

섀시를 형성하는 소재가 부여된 주파수의 고주파 전류에 관하여 균질하지 않은 경우, 혹은 섀시의 단면이 정다각형 또는 원형으로 성형되어 있지 않은 경우에는, 섀시의 일부에 고주파 전류의 유로를 조정하기 위한 수단으로서 슬릿이나 핀(fin)을 설치하거나, 임피던스가 다른 도전체를 점착하는 등에 의하여, 임피던스가 축대칭으로 등가가 되도록 조정할 수 있다.

상기에 있어서, 고주파 전원과 임피던스 정합회로를 접속하는 배선은 동축 케이블로 이루어지며, 또한 상기 동축 케이블은 섀시의 정상부 중앙으로부터 고주파 전원을 향하여 도출되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 플라즈마 처리실도 축대칭 형상으로 성형되고, 또한 그 중심축이 섀시의 임피던스의 대칭축과 일치하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 서셉터 전극도 축대칭 형상으로 성형되고, 또한 그 중심축이 섀시의 임피던스의 대칭축과 일치하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

서셉터 전극으로부터 고주파 전원으로 귀환하는 귀전로는 상기 섀시 뿐만 아니라 섀시로부터 고주파 전원을 향하여 도출되는 배선에 관해서도, 또한 플라즈마 처리실의 주위벽이 고주파 전원으로의 귀전로로 되어 있는 경우에는 이 플라즈마 처리실의 주위벽도, 나아가서는 서셉터 전극 자체도, 부여된 주파수에 있어서의 임피던스가 축대칭으로 등가가 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 관점에서, 섀시로부터 고주파 전원을 향하여 도출되어 있는 배선은 심선(心線)이 고주파 전력의 왕로(往路)가 되고 실드선이 귀로가 되는 동축 케이블이며, 또한 섀시의 정상부 중앙, 즉 임피던스의 대칭축과 일치하는 위치로부터 고주파 전원을 향하여 도출되어 있는 것이 바람직하고, 또한 플라즈마 처리실이나 서셉터 전극도 축대칭 형상으로 성형되며, 또한 각각의 중심축이 섀시의 임피던스의 대칭축과 일치하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 임피던스는 상기 고주파 전원이 출력한 고주파 전력의 주파수에 있어서의 값인 것이 바람직하다.

일반적으로 플라즈마 처리는 13.56 ㎒∼60 ㎒ 의 범위내의 주파수에 있어서 행해진다. 따라서 반대로 말하면, 해당 플라즈마 처리장치가 실제로 사용하는 상기 범위내의 부여된 주파수에 있어서 임피던스가 축대칭으로 등가가 되도록 섀시 등의 귀전로를 조정함으로써, 실제의 플라즈마 방전시에 전극쌍의 틈을 흐르는 방전전류의 편류를 방지하여 워크의 처리면에 균일한 플라즈마 처리를 행한다는 본 목적이 달성된다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 플라즈마 처리장치는 플라즈마를 여기하기 위한 전극을 갖는 플라즈마 처리실과, 상기 전극에 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파 전원과, 입력단자와 출력단자를 가지며, 상기 입력단자에 고주파 전력급전체를 통하여 상기 고주파 전원이 접속되고, 상기 출력단자에 고주파 전력 배전체를 통하여 상기 전극이 접속되며, 이들 입출력 단자 사이에 접지전위 부분이 접속되는 동시에, 상기 플라즈마 처리실과 상기 고주파 전원의 임피던스 정합을 얻기 위한 정합회로를 구비하는 플라즈마 처리장치로서, 상기 정합회로가 적어도 2 개 이상의 병렬 접속된 튜닝 코일을 구비한 플라즈마 처리장치로 하였다.

플라즈마 처리장치를 이러한 구성으로 함으로써, 정합회로의 튜닝 코일의 기생 고주파 저항이 낮아져, 정합회로에 있어서의 전력손실을 적게 할 수 있게 된다.

본 발명의 플라즈마 처리장치에서는, 상기 고정 튜닝 코일을 서로 평행하게 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 고정 튜닝 코일을 상기 전극의 중심에 대하여 축대칭으로 설치하는 것이 바람직하다.

이러한 구성으로 함으로써, 정합회로의 튜닝 코일을 흐르는 고주파 전류의 평형상태를 유지하여 기생 고주파 저항을 낮게 하여, 안정된 플라즈마 상태가 얻어지기 때문이다.

본 발명의 플라즈마 처리장치에서는, 상기 플라즈마를 여기하기 위한 전극이 정합회로의 튜닝 콘덴서의 전극을 겸하고 있는 것이어도 된다.

장치가 간략화되어, 기생 고주파 저항을 낮게 할 수 있다는 이점이 있다.

발명의 실시형태

다음으로 본 발명의 실시형태를 구체예에 의하여 설명하는데, 이들 구체예는 본 발명을 전혀 제한하는 것이 아니다. 또한, 첨부의 도면은 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 설명에 불필요한 요소는 생략하고, 또한 도시한 각 요소의 형상ㆍ치수비ㆍ수 등도 실제의 것과 반드시 일치하는 것은 아니다.

(실시형태 1)

도 1 은 본 실시형태의 플라즈마 처리장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 이 플라즈마 처리장치는 CVD (chemical vapor deposition), 스퍼터링, 건식 에칭, 애싱 등의 플라즈마 처리가 가능한 1 주파수 여기 타입의 것으로, 플라즈마를 여기하기 위한 플라즈마 여기전극 (4) 과 플라즈마 처리되는 워크 (W) 를 탑재하여 상기 플라즈마 여기전극 (4) 에 대향하는 서셉터 전극 (8) 으로 이루어지는 평행평판형 전극쌍 (14) 을 가지며, 플라즈마 여기전극 (4) 은 고주파 전력 배전체 (3), 정합회로 (2A) 및 동축 케이블 (1A) 의 심선을 통하여 고주파 전원 (1) 의 급전측에 접속되어 있다. 이 고주파 전원 (1) 은 주파수가 40.68 ㎒ 인 고주파 전력을 출력한다.

정합회로 (2A) 는 고주파전원 (1) 과 플라즈마 여기전극 (4) 사이의 임피던스를 정합시키기 위하여 설치되고, 이 정합회로 (2A) 는 알루미늄 합금판으로 이루어지는 섀시 (2) 내에 수용되어 있다. 이 섀시 (2) 는 추후 설명하는 바와 같이, 천판(天板; 2T) 이 정방형의 상자 형상을 이루고, 그 천판 (2T) 의 중심축이 도 1 에 나타낸 플라즈마 처리장치의 축선 X-X 와 일치하고 있다.

동축 케이블 (1A) 은 섀시 (2) 의 천판 중앙으로부터 고주파 전원 (1) 을 향하여 도출되어 있다. 또한 상기 고주파 전력 배전체 (3) 및 플라즈마 여기전극 (4) 의 상면은 섀시 (2) 와 동일한 알루미늄 합금판으로 이루어지는 하우징 (21) 에 의하여 덮여 있다. 이 하우징 (21) 은 원통 형상으로 성형되고, 그 중심축이 축선 X-X 와 일치하도록 배치되고, 섀시 (2) 와 연결되어 있다.

하우징 (21) 은 섀시 (2) 와 축선 X-X 를 공유하고, 모두 축대칭이고 또한 서로 연결되어 있으므로, 섀시 (2) 와 하우징 (21) 은 일체의 섀시로 간주할 수 있다.

이 플라즈마 처리장치에는 플라즈마 처리실이 되는 챔버 (60) 의 상부 위치에 상기 플라즈마 여기전극 (4) 및 샤워 플레이트 (5) 가 설치되고, 챔버 (60) 의 하부에는 샤워 플레이트 (5) 에 대향하여 워크 (W) 를 탑재하는 서셉터 전극 (8) 이 설치되어 있다. 이 서셉터 전극 (8) 은 원반 형상으로 성형되고, 그 중심축이 축선 X-X 와 일치하도록 배치되어 있다. 또한 챔버 (60) 를 형성하는 챔버벽 (10) 도 원통 형상으로 성형되고, 그 중심축이 축선 X-X 와 일치하도록 배치되고, 하우징 (21) 과 연결되어 있다.

이와 같이, 도 1 에 나타낸 본 실시형태의 플라즈마 처리장치에 있어서, 섀시 (2), 하우징 (21), 챔버벽 (10), 서셉터 전극 (8) 은 공통의 축선 X-X 에 대하여 각각이 축대칭이 되도록 성형되고 또한 연결되어 배치되어 있다. 또한 고주파 전원 (1) 과 임피던스 정합회로 (2A) 를 접속하는 배선은 그 자체가 축대칭인 구성을 갖는 동축 케이블 (1A) 로 이루어지며, 또한 이 동축 케이블은 섀시 (2) 의 천판 중앙으로부터 도출되어 있다.

플라즈마 여기전극 (4) 은 상기와 같이 고주파 전력 배전체 (3), 정합회로 (2A) 및 동축 케이블 (1A) 의 심선을 통하여 고주파 전원 (1) 의 급전측 단자에 접속되어 있다. 한편, 서셉터 전극 (8) 은 그 하부 중앙에 샤프트 (13) 가 접속되고, 이 샤프트 (13) 는 챔버 바닥부 (10A) 를 관통하여 아래쪽으로 연장되고, 샤프트 (13) 의 하단부와 챔버 바닥부 (10A) 의 중심부가 도전성 벨로스 (11) 에 의해 밀폐 접속되어 있다. 서셉터 전극 (8) 및 샤프트 (13) 는 벨로스 (11) 에 의해 상하이동이 가능하게 되어 있으며, 플라즈마 여기전극 (4), 서셉터 전극 (8) 사이의 거리의 조정을 할 수 있는 동시에 챔버 바닥부 (10A) 와 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 서셉터 전극 (8), 샤프트 (13), 벨로스 (11), 챔버 바닥부 (10A), 챔버벽 (10), 하우징 (21) 및 섀시 (2) 는 모두 전기적으로 도통하여 직류적으로는 동일 전위로 되어 있다. 또한 섀시 (2) 는 동축 케이블 (1A) 의 실드선 (외도전체) 에 접속되고, 이 실드선은 고주파 전원 (1) 의 커먼측에 접속되는 동시에 이 고주파 전원 (1) 의 커먼 단자가 접지되어 있으므로, 결국 서셉터 전극 (8) 으로부터 고주파 전원 (1) 으로의 귀전로는 모두 직류적으로는 접지전위로 되어 있다.

고주파 전력 배전체 (3) 로는, 예를 들면 폭 50mm∼100mm, 두께 0.5mm, 길이 100∼300mm 의 형상을 갖는 구리판의 표면에 은도금을 한 것이 사용되고 있으며, 이 고주파 전력 배전체 (3) 는 후술하는 정합회로 (2A) 의 튜닝 콘덴서 (24) 의 출력단자 및 플라즈마 여기전극 (4) 에 각각 나사 고정 등의 결합수단에 의하여 착탈이 가능하게 장착되어 있다.

플라즈마 여기전극 (4) 의 아래쪽에는 고리 형상 볼록부 (4a) 가 설치되고, 이 고리 형상 볼록부 (4a) 와 접하여 플라즈마 여기전극 (4) 아래에는 다수의 구멍 (7···) 이 형성된 샤워 플레이트 (5) 가 설치되어 있다. 플라즈마 여기전극 (4) 과 샤워 플레이트 (5) 사이에는 공간 (6) 이 형성되며, 이 공간 (6) 에는 하우징 (21) 의 측벽을 관통하고 또한 플라즈마 여기전극 (4) 을 관통하여 가스 도입관 (17) 이 접속되어 있다. 가스 도입관 (17) 은 도전체로 이루어지는 동시에, 가스 도입관 (17) 의 도중에는 절연체 (17a) 가 하우징 (21) 안쪽 위치에 삽입개재되어 플라즈마 여기전극 (4) 측과 가스 공급원측이 전기적으로 절연되어 있다. 가스 도입관 (17) 으로부터 도입된 가스는 샤워 플레이트 (5) 의 다수의 구멍 (7···) 으로부터 챔버 (60) 내로 공급된다. 챔버벽 (10) 과 플라즈마 여기전극 (4) 은 고리 형상 절연체 (9) 에 의해 서로 절연되어 있다. 챔버 (60) 에는 도시하지 않은 배기계가 접속되어 있다.

정합회로 (2A) 는 챔버 (60) 내의 플라즈마 상태의 변화 등에 대응하여 임피던스를 조정하기 위하여 설치되어 있다. 정합회로 (2A) 는 도 1 에 나타내는 바와 같이 고주파 전원 (1) 과 고주파 전력 배전체 (3) 사이에 설치되며, 인덕턴스 코일 (23) 과, 에어 베리어블 콘덴서로 이루어지는 튜닝 콘덴서 (24) 와, 진공 베리어블 콘덴서로 이루어지는 로드 콘덴서 (22) 로 구성되어 있다. 이들 중, 인덕턴스 코일 (23) 과 튜닝 콘덴서 (24) 는 정합회로 (2A) 의 입력단자측에서 출력단자측으로 직렬로 접속되고, 로드 콘덴서 (22) 는 인덕턴스 코일 (23) 의 입력측과 섀시 (2 : 커먼 전위 부분) 사이에 설치되어 있다. 인덕턴스 코일 (23) 과 튜닝 콘덴서 (24) 는 도전체를 통하지 않고 직접 접속되어 있다. 튜닝 콘덴서 (24) 는 정합회로 (2A) 의 출력단말이 되고, 그 출력단자 (PR) 는 고주파 전력 배전체 (3) 를 통하여 플라즈마 여기전극 (4) 에 접속되어 있다.

도 2A 는 본 실시형태에 있어서의 섀시를 나타내는 사시도이고, 도 2B 는 이 섀시에 있어서의 임피던스의 분포를 나타내는 도면이다.

도 2A 에 있어서, 섀시 (2) 는 알루미늄 합금판으로 이루어지고, 천판 (2T) 이 정방형의 상자 형상을 이루며, 천판 (2T) 의 중심을 통과하는 축선이 도 1 에 나타낸 플라즈마 처리장치의 축선 X-X 과 일치하고 있다. 섀시 (2) 의 천판 중앙으로부터 동축 케이블 (1A) 이 고주파 전원을 향하여 도출되어 있다. 또한 섀시 (2) 의 하단은 원통 형상의 하우징 (21) 에 연결되어 있다. 하우징 (21) 도 역시 그 중심축은 축선 X-X 와 일치하고 있다.

섀시 (2) 의 4 면의 측벽 (38···) 은 모두 하우징 (21) 측으로부터 동축 케이블 (1A) 을 통과하여 고주파 전원을 향하는 고주파 전류 (HC) 의 귀전로로 되어 있다. 이들 측벽 (38···) 은 고주파 전류 (HC) 의 유로로서 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 각각 고주파 전류 (HC) 의 주파수에 대응하는 임피던스 (Z1, Z2, Z3, Z4) 를 갖고 있다. 그리고 본 실시형태의 플라즈마 처리장치에 있어서는, 본 실시형태의 고주파 전원 (1) 이 출력하는 주파수인 40.68 ㎒ 에 있어서, 임피던스 (Z1, Z2, Z3, Z4) 의 값이 모두 동등해지도록 조정되어 있다. 즉, 섀시 (2) 에 있어서의 귀전로는 고주파 전원 (1) 으로 귀환하는 전류의 방향에 관하여 고주파 전력의 소정 주파수 (40.68 ㎒) 에 있어서의 임피던스 (Z1, Z2, Z3, Z4) 가 축선 X-X 를 대칭축으로 하여 축대칭으로 등가가 되어 있다. 마찬가지로, 본 실시형태에서는 하우징 (21) 에 있어서의 귀전로도 소정 주파수 (40.68 ㎒) 에 있어서의 임피던스가 축선 X-X 를 대칭축으로 하여 축대칭으로 등가가 되어 있다.

도 1 에 있어서 고주파 전원 (1) 의 출력측 (고압측) 과 정합회로 (2A) 는 동축 케이블 (1A) 의 심선에 의하여 접속되어 있다. 동축 케이블 (1A) 의 실드선은 한쪽이 섀시 (2) 의 천판 중앙에 접속되고 다른쪽은 고주파 전원 (1) 의 커먼 측 단자에 접속되어 있다. 고주파 전원 (1) 의 커먼측 단자는 접지되어 있기 때문에, 서셉터 전극 (8), 샤프트 (13), 벨로스 (11), 챔버벽 (10), 하우징 (21) 및 섀시 (2) 로 이루어지는 귀전로는 모두 직류적으로는 접지전위로 되어 있다. 또한 로드 콘덴서 (22) 의 일단도 직류적으로 접지된 상태가 된다.

다음으로 본 실시형태의 플라즈마 처리장치를 사용하여, 워크 (W) 에 플라즈마 처리를 하는 일실시형태에 대하여 설명한다. 도 1 에 있어서, 먼저 워크 (W) 를 서셉터 전극 (8) 위에 탑재한다. 다음에 챔버 (60) 내를 소정의 진공도까지 진공화시키는 동시에, 가스 도입관 (17) 으로부터 플라즈마 생성가스를 도입하고, 또한 고주파 전원 (1) 으로부터 고주파 전력을 공급한다. 이 때의 가동조건, 예를 들면 진공도, 플라즈마 생성가스의 종류와 처리실내 압력, 고주파 전력의 주파수, 전력 등은 워크 (W) 에 실시하는 플라즈마 처리의 목적이나 장치의 효율 등에 따라 변화하나, 이들은 종래의 플라즈마 처리장치에 있어서의 가동조건과 동일하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략한다. 고주파 전원 (1) 으로부터 공급된 고주파 전력 (고압측) 은 동축 케이블 (1A) 의 심선을 통과하여 정합회로 (2A) 에 입력되어 출력단자 (PR) 로부터 출력되고, 고주파 전력 배전체 (3) 를 통과하여 플라즈마 여기전극 (4) 에 공급된다. 이 때 플라즈마 여기전극 (4) 은 커먼측에 있는 서셉터 전극 (8) 과 대향하고 있으므로 챔버 (60) 내에 진공방전이 일어난다. 가스 도입관 (17) 으로부터 챔버 (60) 내로 도입된 가스는 이 진공방전에 여기되어 플라즈마를 생성하고, 샤워 플레이트 (5) 에 형성된 다수의 구멍 (7···) 을 통과하여 샤워 형상으로 워크 (W) 에 사돌(射突)하여, 워크 (W) 의 표면에 소정의 플라즈마 처리를 행한다.

이 때, 플라즈마 여기전극 (4) 과 서셉터 전극 (8) 사이에는 방전전압에 대응한 전위차가 발생하고 있다. 한편, 서셉터 전극 (8) 으로부터 고주파 전원 (1) 의 커먼측으로 귀환하는 귀전로로 되어 있는 샤프트 (13), 벨로스 (11), 챔버 바닥부 (10A), 챔버벽 (10), 하우징 (21), 섀시 (2), 동축 케이블 (1A) 의 실드선도 각각 교류적인 전기저항 즉 임피던스를 갖고 있으므로, 서셉터 전극 (8) 은 직류적으로는 접지전위에 있더라도, 교류적으로는 상기 임피던스를 흐르는 전류에 따른 전위가 되어 있다. 그래서 서셉터 전극 (8) 으로부터 고주파 전원 (1) 의 커먼측을 향하여 고주파 전류가 흐른다. 이 고주파 전류는 챔버벽 (10), 하우징 (21), 섀시 (2) 등 도전부의 표피 전체로 퍼져 흐른다.

도 2A 및 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 섀시 (2) 의 4 면의 측벽 (38···) 은 고주파 전류 (HC) 가 흐르는 방향을 따라 임피던스 (Z1, Z2, Z3, Z4) 가 동등하게 되도록 조정되어 있으므로, 섀시의 표면을 흐르는 고주파 전류는 균일해져, 특정 편유로가 형성되는 일이 없다. 한편, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 섀시 (2) 의 4 면의 해당 주파수에 있어서의 임피던스가 균일화되어 있지 않은 경우에는, 고주파 전류의 유로는 가장 임피던스가 낮은 부분 (예를 들면, 측벽 (38a)) 을 골라 형성된다. 섀시의 표면을 흐르는 고주파 전류에 편류가 발생하면, 도 3 의 점선 화살표 HC 로 나타내는 바와 같이, 이 유로에 대하여 최단거리가 되도록 전극쌍 (14) 의 틈을 흐르는 방전류의 밀도가 치우쳐, 결과적으로 워크 (W) 에 대한 플라즈마 처리에 편차가 발생한다. 즉, 섀시 (2) 에 있어서의 귀전로의 해당 주파수에 있어서의 임피던스를 축선 X-X 를 대칭축으로 하여 축대칭으로 등가로 하는 것이 워크 (W) 에 대한 균일한 플라즈마 처리를 가능하게 하고 있다.

여기서, 섀시 (2) 와 하우징 (21) 은 모두 축선 X-X 에 관해서 축대칭 형상이 되며, 또한 전기적으로 연속하고 있으므로, 섀시 (2) 는 천판이 정방형의 상자형이고 하우징 (21) 은 원통형이더라도, 축선 X-X 에 수직인 단면은 모두 축대칭이 되어, 섀시 (2) 와 하우징 (21) 은 일체의 섀시로 간주할 수 있다. 그리고 이들을 구성하는 소재의 재질이 균일한 한, 섀시 (2) 와 하우징 (21) 이 일체화된 구조물 (넓은 의미에서의 섀시) 은 고주파 전원으로 귀환하는 전류의 방향에 관하여 임피던스가 축선 X-X 를 대칭축으로 하여 축대칭으로 등가가 되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 상기와 같이 축선 X-X 에 관하여 서셉터 전극 (8) 및 챔버벽 (10) 도 축대칭으로 성형되며, 또한 동축 케이블 (1A) 은 섀시 (2) 의 천판 중앙으로부터 도출되어 있으므로, 고주파 전류의 귀로에 관하여 편류를 초래하는 요인은 거의 배제되어, 워크 (W) 에 대한 균일한 플라즈마 처리가 실현된다.

(실시형태 2)

본 실시형태는 본 발명의 범위내에서 섀시의 형상을 다양하게 변화시킨 실시예를 나타내고 있다. 섀시의 형상을 제외한 다른 구성요소 및 그 배치는 실시형태 1 의 것과 동일하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

도 4 는 섀시 (2) 가 축선 X-X 를 회전축으로 하는 원통 형상으로 성형된 실 시예를 나타내고 있다. 이 섀시 (2) 는 측벽 (38) 을 흘러 전원으로 귀환하는 고주파 전류 (HC) 에 관하여, 부여된 주파수에 있어서의 임피던스가 축선 X-X 를 대칭축으로 하여 축대칭으로 등가가 되어 있다.

도 5 는 섀시 (2) 가 축선 X-X 를 중심축으로 하는 정오각통 형상으로 성형된 실시예를 나타내고 있다. 이 섀시 (2) 의 5 면의 측벽 (38···) 은 모두 전원으로 귀환하는 고주파 전류 (HC) 에 관하여, 부여된 주파수에 있어서의 임피던스 (Z1∼Z5) 가 동등하게 되어 있다. 본 실시예에서는, 5 면의 측벽 (38···)이 축선 X-X 에 관하여 등거리에 위치하고 있으므로, 앞의「축대칭」의 정의 중「복수의 점이 중심축에 직교하는 평면상에서 중심축으로부터 등거리에 있는 동시에 상호 등간격으로 배위한 상태」에 상당하며, 임피던스는 축선 X-X 를 대칭축으로 하여 축대칭으로 등가가 되어 있다.

도 6 은 섀시 (2) 가 축선 X-X 를 회전축으로 하는 돔 형상으로 성형된 실시예를 나타내고 있다. 이 경우, 섀시 (2) 의 형상은 축선 X-X 를 중심축으로 하는 회전체이며, 또한 동축 케이블 (1A) 이 그 정상부로부터 도출되어 있으므로, 측벽 (38) 상의 임의의 점을 통과하는 고주파 전류 (HC) 에 관하여, 부여된 주파수에 있어서의 임피던스는 축선 X-X 를 대칭축으로 하여 축대칭으로 등가가 되어 있다.

도 7 은 섀시 (2) 가 각추대 형상으로 성형된 실시예를 나타내고 있다. 이 실시예에서, 섀시 (2) 는 스테인레스 강판으로 성형되어 있다. 이 섀시 (2) 에 있어서, 천판 (2T) 은 정방형이며 또한 그 중심축이 축선 X-X 와 일치하고, 또한 천판 (2T) 의 중앙으로부터 동축 케이블 (1A) 이 도출되어 있으나, 4 면의 측벽 중 측벽 (38A) 이 경사지게 설치되어 있다. 다른 3 면은 수직이다. 이로 인하여 경사진 측벽 (38A) 과, 그 양측의 측벽 (38B, 38D) 과, 대향하는 측벽 (38C) 은 각각 면적이 다르다. 따라서, 당연히 각 측벽을 통과하는 고주파 전류에 관하여 임피던스는 다르다. 그래서 이 임피던스의 편차를 해소하여 축선 X-X 에 관하여 각 측벽의 임피던스를 축대칭으로 하기 위한 조정수단이 행해지고 있다.

측벽 (38A) 의 표면에는 구리판 (Cu) 이 점착되어 있다. 구리판은 스테인레스 강판보다 임피던스가 낮기 때문에, 측벽 (38A) 의 임피던스 (Z1) 를 실질적으로 저하시킬 수 있다. 측벽 (38B, 38D) 에는 고주파 전류의 유로를 방해하는 방향으로 슬릿 (39···) 이 형성되어 있다. 이로써, 측벽 (38B, 38D) 의 임피던스 (Z2, Z4) 를 실질적으로 상승시킬 수 있다. 이와 같이 도 7 의 실시예에 있어서는, 섀시의 형상에 의한 것이 아니라, 임피던스 조정수단에 의하여, 4 측벽 (38A, 38B, 38C, 38D) 의 각각의 임피던스 (Z1, Z2, Z3, Z4) 를 축대칭으로 등가로 하고 있다. 임피던스를 상승시키는 수단으로는, 상기 슬릿 (39···) 대신에, 예를 들면 공랭을 겸한 핀을 설치해도 동일한 효과가 얻어진다.

이상 설명한 본 발명의 플라즈마 처리장치에 있어서, 섀시 (2), 하우징 (21), 챔버벽 (10) 등의 기재는 통상 알루미늄 또는 스테인레스 강 등인데, 이들의 표면에는 추가로 고주파 전류에 대한 저항이 낮은 저저항 도전로가 설치되어 있어도 된다. 저저항 도전로가 설치되어 있으면, 플라즈마 발생공간에 공급되는 고주파 전력의 손실을 더욱 저감시킬 수 있다. 이 저저항 도전로는 금, 은, 구리 또는 적어도 이들을 함유하는 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 저저항 도전로는 상기 각 부재의 표면 전체를 덮도록 형성되어 있어도 되며, 또는 이들의 표면을 통과하여 서셉터 전극 (8) 으로부터 고주파 전원 (1) 에 이르는 1 개 또는 복수의 선 형상 또는 띠 형상의 저저항 도전로가 설치되어 있어도 된다.

본 발명의 플라즈마 처리장치에 있어서, 섀시 (2), 하우징 (21), 챔버벽 (1O), 챔버 바닥부 (1OA), 벨로스 (11) 등의 표면은 필요에 따라 절연체로 이루어지는 절연피막에 의하여 덮여 있어도 된다. 절연피막으로는, 폴리이미드, PFA (테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌), ETFE (테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체) 등이 사용된다. 폴리이미드, PFA (테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌) 은 내열성이 우수하고, ETFE (테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체) 는 내마모성이 우수하므로, 적절히 구분하여 사용하거나 또는 다층피막을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 플라즈마 처리장치에 있어서는, 바람직하게는 13.56 ㎒ 정도 이상의 주파수의 전력, 구체적으로는 예를 들면 13.56 ㎒, 27.12 ㎒, 40.68 ㎒ 등의 주파수의 고주파 전력을 투입하여, 전극쌍 (14) 사이에서 플라즈마를 생성하고, 이 플라즈마에 의해, 서셉터 전극 (8) 에 탑재한 워크 (W) 에 CVD, 건식 에칭, 애싱 등의 플라즈마 처리를 할 수 있다.

플라즈마 처리가 예를 들면, RIE (reactive ion etching) 등인 경우, 워크 (W) 는 서셉터 전극 (8) 상에 탑재하지 않고, 플라즈마 여기전극 (4) 측에 장착하도록 해도 된다. 또한 전극쌍의 구성도, 평행평판형의 전극쌍으로 바꾸고, I CP (inductively coupled plasma) 유도 결합 플라즈마 여기형이나 RLSA (radial line s1ot antenna) 래디얼 라인 슬롯 안테나형 등이어도 된다.

상기 구성의 플라즈마 처리장치는, 예를 들면 워크 (W) 에 따른 성막조건, 어닐조건, 열처리조건 등, 여러 가지 처리 조건이나 처리 시퀀스를 오퍼레이터가 설정하는 것 외에는, 각 부의 동작이 도시하지 않은 제어부에 의하여 제어되고 있어, 자동운전하는 구성으로 되어 있다. 따라서 이 플라즈마 처리장치를 사용할 때에는, 처리전의 워크 (W) 를 도시하지 않은 로더 카세트에 세트하고, 오퍼레이터가 스타트 스위치를 조작하면 반송로봇이 워크 (W) 를 로더 카세트로부터 챔버 (60) 내로 반송하고, 챔버 (60) 내에서 일련의 처리가 순서대로 자동적으로 행해진 후, 다시 반송로봇이 처리 완료된 워크 (W) 를 언로더 카세트에 수용하도록 되어 있다.

(제 3 실시형태)

도 8 은 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리장치의 개략구성을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리장치의 주요구성은 도 13, 도 14 에 나타낸 종래의 플라즈마 처리장치와 동일하다. 따라서 동일한 기능의 부품에는 동일한 번호를 부여하고 있다. 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리장치가 도 14 에 나타내는 종래의 플라즈마 처리장치와 다른 점은 섀시 (2) 내의 정합회로 (2A) 의 구성뿐이다. 따라서, 정합회로 (2A) 의 구성에 관하여 상세히 설명한다.

도 8 에 나타내는 제 3 실시형태에서는, 2 개의 인덕턴스 코일 (23a, 23b) 이 병렬로 접속되어 플라즈마 챔버 (75) 가 구성되어 있다.

2 개의 인덕턴스 코일 (23a, 23b) 은 평행하고 또한 플라즈마 여기전극 (4) 의 중심에 대하여 축대칭, 즉 배전체 (3) 의 중심에 대하여 축대칭으로 설치되어 있다.

도 9 에 제 3 실시형태에 있어서의 튜닝 코일의 평면배치를 나타낸다. 도면에 나타내는 바와 같이, 정합회로를 평면적으로 보면, 바깥쪽에 원형의 플라즈마 여기전극 (4) 이 있으며, 그 안쪽에 원형 튜닝 콘덴서 (24) 의 전극판이 있고, 더욱 안쪽에 배전체 (3) 가 있다. 그리고 플라즈마 여기전극 (4) 의 중심 (40) 은 이들 튜닝 콘덴서 (24) 와 배전체 (3) 의 중심과 일치하고 있다.

2 개의 인덕턴스 코일 (23a, 23b) 은 플라즈마 여기전극 (4) 의 중심 (40) 에 대하여 축대칭으로, 또한 지면(紙面) 수직방향으로 평행하게 배치되어, 병렬 접속되어 있다.

제 3 실시형태에서는, 튜닝 코일이 2 개인 경우를 나타내었는데, 튜닝 코일은 2 개에 한정되지 않고 3 개, 4 개, 더 많아도 된다.

이와 같이 복수의 튜닝 코일을 플라즈마 여기전극 (4) 의 중심에 대하여 축대칭으로 병렬하여 접속함으로써, 기생 고주파 저항이 낮아져, 정합회로에 있어서의 전력손실을 적게 하는 것이 가능해진다.

(제 4 실시형태)

도 10 에, 제 4 실시형태에 있어서의 튜닝 코일의 배치를 평면도로 나타낸다. 플라즈마 여기전극 (4), 튜닝 콘덴서 (24) 및 배전체 (3) 의 배치는 도 9 에 나타내는 제 3 실시형태의 경우와 동일하다.

도 10 에 나타내는 바와 같이, 제 4 실시형태에 있어서의 튜닝 코일의 평면배치는 3 개의 인덕턴스 코일 (23a, 23b, 23c) 이 평면배치로 정삼각형 (T) 을 이루도록 배치되어 있다. 그리고 이 튜닝 코일의 정삼각형의 중심은 평면상에서 플라즈마 여기전극 (4) 의 중심 (40), 즉 튜닝 콘덴서 (24) 의 중심 및 배전체 (3) 의 중심과 일치하고 있다. 입체적으로는 3 개의 튜닝 코일 (23a, 23b, 23c) 은 서로 평행하게, 도 8 과 같이 병렬 접속되어 있다.

튜닝 코일을 이렇게 구성함으로써, 기생 고주파 저항이 더욱 낮아져, 정합회로에 있어서의 전력손실을 적게 하는 것이 가능해진다.

(제 5 실시형태)

도 11 에, 제 5 실시형태에 있어서의 튜닝 코일의 배치를 평면도로 나타낸다. 플라즈마 여기전극 (4), 튜닝 콘덴서 (24) 및 배전체 (3) 의 배치는 도 9 에 나타내는 제 3 실시형태의 경우와 동일하다.

도 11 에 나타내는 바와 같이, 제 5 실시형태에 있어서의 튜닝 코일의 평면배치는 4 개의 인덕턴스 코일 (23a, 23b, 23c, 24d) 이 평면배치로 정방형 (Q) 을 이루도록 배치되어 있다. 그리고 이 튜닝 코일의 정방형의 중심은 평면상에서 플라즈마 여기전극 (4) 의 중심 (40), 즉 튜닝 콘덴서 (24) 의 중심 및 배전체 (3) 의 중심과 일치하고 있다. 입체적으로는 4 개의 튜닝 코일 (23a, 23b, 23c, 24d) 은 서로 평행하게, 도 8 과 같이 병렬 접속되어 있다.

튜닝 코일을 이렇게 구성함으로써, 기생 고주파 저항이 더욱 낮아져, 정합회로에 있어서의 전력손실을 적게 하는 것이 가능해진다.

(제 6 실시형태)

도 12 에, 본 발명의 제 6 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리장치의 개략구성을 단면도로 나타낸다.

제 6 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리장치에 있어서는, 플라즈마를 여기하기 위한 플라즈마 여기전극 (4) 이 상기 제 5 실시형태에 있어서의 고주파 전원과의 임피던스 정합을 얻기 위한 정합회로의 튜닝 콘덴서 (24) 의 한쪽 전극을 겸하여 플라즈마 챔버 (76) 가 구성되어 있다.

다른 주요구성은, 도 8 에 나타내는 제 3 실시형태의 경우와 동일하다. 튜닝 코일의 수도 제 3 실시형태의 경우와 마찬가지로 23a, 23b 의 2 개의 경우를 나타내었다. 물론 튜닝 코일의 수는 3 개 이상의 복수개이어도 된다.

정합회로를 상기와 같이 구성함으로써, 장치가 간략화된 상태에서 복수화한 튜닝 코일의 효과를 유지하여, 기생 고주파 저항을 더욱 낮게 할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 플라즈마 처리장치에 있어서, 임피던스 정합회로를 수용한 섀시의 귀전로는 소정 주파수에 있어서의 임피던스가 축대칭으로 등가로 되어 있으므로, 플라즈마 처리실에 있어서의 플라즈마 밀도의 편향을 방지하여, 워크의 처리면에 균일한 플라즈마 처리를 할 수 있다.

본 발명은 플라즈마 처리장치에 있어서, 고주파 전원의 정합회로에 사용되는 튜닝 코일을 복수 사용함으로써, 기생 고주파 저항을 작게 하는 작용을 이용한 것이다.

본 발명의 플라즈마 처리장치에 의하면, 정합회로의 튜닝 코일의 기생 고주파 저항을 작게 할 수 있으므로, 정합회로에 있어서의 전력손실을 작게 할 수 있어, 플라즈마 공간에서 소비되는 실효적인 전력을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 플라즈마 처리장치를 사용하면, CVD, 스퍼터링, 건식 에칭, 애싱 등의 플라즈마 처리를 능률적으로 행하는 장치로서 유용하다.

Claims (11)

1. 플라즈마를 여기하기 위한 플라즈마 여기전극과 플라즈마 처리되는 워크를 사이에 두고 상기 플라즈마 여기전극에 대향하는 서셉터 전극으로 이루어지는 전극쌍을 수용한 플라즈마 처리실과, 고주파 전원으로부터 상기 플라즈마 여기전극에 고주파 전력을 공급하는 급전로에 삽입되어 상기 고주파 전원과 상기 플라즈마 처리실의 임피던스를 정합시키기 위한 임피던스 정합회로를 수용한 섀시를 가지며, 상기 섀시가 상기 서셉터 전극으로부터 상기 고주파 전원으로 귀환하는 귀전로의 일부를 형성하여 이루어지는 플라즈마 처리장치로서,

   상기 섀시의 귀전로는 상기 고주파 전원으로 귀환하는 전류의 방향에 관하여 상기 고주파 전력의 소정 주파수에 있어서의 임피던스가 축대칭으로 등가가 된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 섀시는 그 중심축에 수직인 단면이 정다각형 또는 원형으로 성형된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 고주파 전원과 상기 임피던스 정합회로를 접속하는 배선이 동축 케이블로 이루어지고, 또한 이 동축 케이블이 상기 섀시의 정상부 중앙으로부터 상기 고주파 전원을 향하여 도출된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라즈마 처리실이 축대칭 형상으로 성형되고, 또한 그 중심축이 상기 섀시의 임피던스의 대칭축과 일치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 서셉터 전극이 축대칭 형상으로 성형되고, 또한 그 중심축이 상기 섀시의 임피던스의 대칭축과 일치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 임피던스는 상기 고주파 전원이 출력한 고주파 전력의 주파수에 있어서의 값인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
7. 플라즈마를 여기하기 위한 전극을 갖는 플라즈마 처리실과,

   상기 전극에 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파 전원과,

   입력단자와 출력단자를 가지며, 상기 입력단자에는 고주파 전력급전체를 통하여 상기 고주파 전원이 접속되고, 상기 출력단자에는 고주파 전력 배전체를 통하여 상기 전극이 접속되며, 이들 입출력단자 사이에 접지전위 부분이 접속되는 동시에, 상기 플라즈마 처리실과 상기 고주파 전원의 임피던스 정합을 얻기 위한 정합회로를 구비하는 플라즈마 처리장치로서,

   상기 정합회로는 적어도 2 개 이상의 병렬접속된 튜닝 코일을 구비하며, 상기 튜닝 코일은 상기 전극의 중심에 대하여 축대칭으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   병렬접속된 2 개 이상의 상기 튜닝 코일이 서로 평행상태로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
9. 삭제
10. 제 8 항에 있어서,

    서로 평행상태로 설치된 상기 튜닝 코일이 상기 전극의 중심에 대하여 축대칭으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 플라즈마를 여기하기 위한 전극이 상기 고주파 전원과의 임피던스 정합을 얻기 위한 정합회로의 튜닝 콘덴서의 한쪽 전극을 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.

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