KR100789796B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일한 처리를 가능하게 한 대구경 웨이퍼용 플라즈마 처리 장치를 제공한다.

내부에 웨이퍼(W)를 얹어 놓은 처리대(10)를 갖는 바닥을 지닌 통 형상체의 상부 개구를 석영판(8)으로 덮은 처리 용기(4), TE11 모드의 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 장치(50), 일단측이 이 공급 장치(50)에 접속되어 석영판(8)을 향하여 연장되고 내부에 도파 공간을 갖는 원통 도파관(52), 이 도파관(52)의 타단에 접속되어, 반경 방향 외측으로 플랜지형으로 확장한 후, 상기 석영판(8)을 향하여 아래쪽으로 측벽으로서 연장하여 내부에 도파 공간을 갖는 레이디얼 도파 상자(54), 이 도파 상자(54)의 하단 개구를 덮고 석영판(8)을 따라서 배치된 원반 형상 슬롯 안테나(60)를 갖는다.

또한, 마이크로파를 원통 도파관(52)의 축선 주위로 회전시켜 도파 상자(54)에 보내는 원편파 변환기(56)를 갖추더라도 좋다.

Description

플라즈마 처리 장치{APPARATUS FOR PLASMA PROCESSING}

본 발명은 마이크로파를 이용한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

종래, 평면 안테나를 갖는 플라즈마 처리 장치로는, 도 18에 도시한 바와 같은 것이 알려져 있다.

이 플라즈마 처리 장치(71)는 전체가 바닥을 지닌 통형으로 성형된 처리 용기(73)와, 이 처리 용기(73)의 천장부에 기밀하게 설치된 석영판(75)을 구비하여, 처리 용기(73) 내부에 밀폐된 처리 공간(S)을 형성하고 있다. 이 처리 용기(73) 내에는 상면에 반도체 웨이퍼(W)를 얹어 놓는 적재대(77)가 수용되어 있다. 이 적재대(77)는 급전선을 통해 바이어스용 고주파 전원(79)에 접속되어 있다. 또, 이 처리 용기(73)의 측벽에는 용기 내에 처리 가스를 도입하기 위한 가스 공급 노즐(81)이 설치되고, 이 노즐(81)은 처리 가스원(83)에 접속되어 있다. 또한, 처리 용기(73) 바닥부에는 도시하지 않는 진공 펌프에 접속된 배기구(85)가 형성되어 있다.

한편, 처리 용기(73)의 상부를 밀폐하는 석영판(75)의 상부에는 평면 안테나 부재(87)가 마련되어 있다. 이 평면 안테나 부재(87)는 높이가 낮고 원반 형상의 중공 원통형 용기로 이루어지는 레이디얼 도파 상자(89)의 바닥판으로서 구성되어, 석영판(75)의 상면에 부착되어 있다. 원반 형상의 레이디얼 도파 상자(89)의 상면 중심부에는 타단이 마이크로파 발생기(91)에 접속된 동축 도파관(93)의 외관(93A)이 접속되어 있다. 또, 이 동축 도파관(93) 내부의 내측 케이블(93B)은 원판형 안테나 부재(87)의 중심부에 접속되어 있다.

상기 원판형 안테나 부재(87)는 동판으로 이루어지고, 이 동판에는 다수의 슬릿(95)이 형성되어 있다. 또한, 레이디얼 도파 상자(89) 내에는 마이크로파의 파장을 짧게 하여 파장이 짧은 관내 파장으로 만들기 위하여 소정 유전율의 유전체(97)가 수용되어 있다.

이러한 구성에 있어서, 마이크로파 발생기(91)에서 발생된 마이크로파는 동축 도파관(93) 내를 전파하여, 레이디얼 도파 상자(89) 내에서 반경 방향으로 넓어져, 안테나 부재(87)의 슬롯(95)으로부터 아래쪽으로 방출되어 처리 용기(73) 내에서 플라즈마를 형성한다.

그러나, 상기 처리 장치(71)에 있어서는 동축 도파관의 내측 케이블이 발열하기 쉬워, 지나치게 가열되면 이상 방전이 일어나는 경우도 있다. 이것을 방지하려면, 냉각 기구를 가느다란 내측 케이블 내에 설치할 필요가 있지만, 구조가 복잡하게 되고 비용이 너무 많이 든다. 또, 내측 케이블의 지지 구조가 필요하게 되어, 그것에 따른 임피던스의 조정에 시간이 걸린다고 하는 문제점이 있었다.

또, 평면 안테나 부재(87) 아래쪽에 형성되는 전계에 불균일이 발생하고, 이 때문에, 웨이퍼(W)에 대한 처리가 고르지 못하게 된다고 하는 문제점이 있었다. 즉, 평면 안테나 부재(87)의 슬릿(95)에서 아래쪽으로 방출된 전계가, 처리 용기(73)의 내측벽에서 반사하여, 처리 용기 내의 전계가 균일하지 않게 된다. 이 때문에, 웨이퍼, 특히 대구경 웨이퍼의 처리가 고르지 못하게 되어 버린다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 동축 도파관의 내측 케이블의 발열을 방지할 수 있는 동시에, 처리 용기 내에 균일한 전자계를 형성할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 제1 특징은, 바닥을 지닌 통형으로 형성되어, 그 내부에 피처리체를 얹어 놓는 적재대를 구비한 처리 용기와; 이 처리 용기의 상부 개구를 기밀하게 덮는 유전체로 이루어지는 덮개와; 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 장치와; 일단측이 이 마이크로파 공급 장치에 접속되어 이 마이크로파 공급 장치로부터 상기 덮개를 향하여 연장되고, 내부에 도파 공간이 있는 원통 도파관과; 이 원통 도파관의 타단에 접속되어, 이 원통 도파관의 타단으로부터 반경 방향 외측으로 플랜지형으로 확장된 후 덮개를 향하여 아래쪽으로 측벽으로서 연장되고, 그 내부에 도파 공간이 있는 레이디얼 도파 상자와; 이 레이디얼 도파 상자의 하단 개구를 덮고 복수의 슬롯을 지니며 덮개를 따라 배치된 슬롯 안테나를 구비한다는 것이다. 이와 같이 함으로써, 동축 도파관 내의 내측 케이블의 발열을 고려할 필요가 없어지는 동시에, 처리 용기 내에 균일한 전자계를 형성하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 제2 특징은, 레이디얼 도파 상자 내부에 있어서, 슬롯 안테나의 원통 도파관의 타단 개구에 대향하는 부분에는 원통 도파관을 향하여 돌출되는 도체로 이루어지는 범프가 마련되어 있다는 것이다. 이와 같이 함으로써, 원통 도파 관에서 레이디얼 도파 상자로의 마이크로파의 도입 전파를 효율적으로 행할 수 있다.

본 발명의 제3 특징은, 범프가 대략 원추형이라는 것이다.

본 발명의 제4 특징은, 마이크로파 공급 장치에서부터 원통 도파관을 지나 레이디얼 도파 상자로 전파되는 마이크로파는 TM01 모드라는 것이다.

본 발명의 제5 특징은, 마이크로파 공급 장치에서부터 원통 도파관을 지나 레이디얼 도파 상자에 전파되는 마이크로파는 TE11 모드라는 것이다.

본 발명의 제6 특징은, 마이크로파 공급 장치와 레이디얼 도파 상자 사이의 원통 도파관에 설치되어 마이크로파 공급 장치로부터 공급된 TE11 모드의 마이크로파를 원통 도파관의 축선 주위로 회전시켜 원편파로서 레이디얼 도파 상자에 보내는 원편파 변환기를 더 구비한다는 것이다. 이와 같이 함으로써, 처리 용기 내의 전자계를 균일하게 하여, 플라즈마의 생성 불균형을 방지할 수 있다.

본 발명의 제7 특징은, 슬롯 안테나가 방사형의 안테나라는 것이다.

본 발명의 제8의 특징은, 슬롯 안테나의 슬롯이 동심원형으로 배치되어 있다는 것이다.

본 발명의 제9 특징은, 슬롯 안테나의 슬롯이 소용돌이형으로 배치되어 있다는 것이다.

본 발명의 제10 특징은, 슬롯 안테나가 누설형 안테나라는 것이다.

본 발명의 제11 특징은, 슬롯 안테나의 슬롯이 동심원형으로 배치되어 있다는 것이다.

본 발명의 제12 특징은, 슬롯 안테나의 슬롯이 소용돌이형으로 배치되어 있다는 것이다.

본 발명의 제13 특징은, 슬롯 안테나의 슬롯이 다각형의 둘레 위에 배치되어 있다는 것이다.

본 발명의 제14 특징은, 슬롯 안테나의 슬롯이 방사선 위에 배치되어 있다는 것이다.

본 발명의 제15 특징은, 슬롯 안테나와 처리 용기 사이의 주변부에 고주파를 흡수하는 흡수재를 배치했다는 것이다.

본 발명의 제16 특징은, 슬롯 안테나를 유전체로 이루어지는 기둥으로 지지한다는 것이다. 이와 같이 함으로써, 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.

본 발명의 제17 특징은, 레이디얼 도파 상자 내부가 유전체로 충전되어 있다는 것이다. 이와 같이 함으로써, 슬롯 안테나의 변형을 방지할 수 있다.

본 발명의 제18 특징은, 레이디얼 도파 상자 내부에서, 그 외주연부에 고주파를 흡수하는 흡수재를 배치했다는 것이다.

본 발명의 제19 특징은, 상기 마이크로파 공급 장치와 상기 원통 도파관 사이에, 상기 마이크로파 공급 장치로부터 연장되는 직사각형 도파관과, 이 직사각형 도파관과 상기 원통 도파관 사이에 설치된 원형 직사각형 변환기를 구비하여, 이 원형 직사각형 변환기와 상기 원편파 변환기 사이의 상기 원통 도파관에, 타단에 마이크로파 흡수체를 갖는 통형의 더미 로드(dummy load)가 접속된다는 것이다.

본 발명의 제20 특징은, 상기 더미 로드의 상기 원통 도파관에의 접속부에는 상기 원통 도파관의 내부와 상기 더미 로드의 내부를 구획하는 격벽이 형성되고, 이 격벽에는 상기 원통 도파관의 축방향과 평행한 슬릿이 형성되어 있다는 것이다.

본 발명의 제21 특징은, 상기 원통 도파관과 상기 원형 직사각형 변환기 사이의 도파관 내에는, 상기 원통 도파관의 축선에 대략 직교하고 상기 더미 로드의 연장 방향으로 대략 직교하는 방향에 걸쳐진 도체로 이루어지는 막대 형상의 반사체가 설치되어 있다는 것이다.

본 발명의 제22 특징은, 상기 반사체는 상기 원통 도파관의 축선을 포함하는 평면을 따르는 판형체라는 것이다.

본 발명의 제23 특징은, 상기 더미 로드의 축선은 이 원통 도파관 내에서의 파장의 1/4 파장만큼 상기 반사체에서부터 상기 원편파 변환기 방향을 향하여 떨어진 위치에 위치하고 있다는 것이다.

본 발명의 제24 특징은, 상기 원편파 변환기와 상기 레이디얼 도파 상자 사이의 상기 원통 도파관에는 도파관 내의 임피던스를 조정함으로써, 상기 레이디얼 도파 상자 측에서부터 반사하여 돌아오는 마이크로파를 레이디얼 도파 상자 측으로 반사하는 튜너가 설치되어 있다는 것이다.

본 발명의 제25 특징은, 상기 튜너는 상기 원통 도파관의 내주벽에서부터 반경 방향 내측으로 돌출량 조정이 가능하게 설치된 복수의 스터브(stub)와, 이 스터브를 반경 방향으로 구동하는 스터브 구동 장치와, 상기 스터브와 상기 원편파 변환기 사이의 상기 원통 도파관의 내측에 설치되어 상기 원통 도파관 내의 마이크로파의 전자계 강도를 측정하는 검파기와, 이 검파기에 의해서 측정된 마이크로파의 전자계 강도를 기초로 상기 스터브 구동 장치를 구동하여 상기 스터브의 반경 방향 위치를 변화시켜 임피던스를 조정하여, 상기 레이디얼 도파 상자 측에서부터 돌아오는 마이크로파를 상기 레이디얼 도파 상자 측으로 반사시키도록 제어하는 제어 장치를 구비한다는 것이다.

본 발명의 제26 특징은, 상기 스터브는 상기 원통 도파관의 내주면에 둘레 방향으로 등간격으로 4개, 축방향으로 3개, 합계 12개 설치되어 있다는 것이다.

본 발명의 제27 특징은, 내부에 피처리체를 수납하고, 상부 개구를 유전체로 이루어지는 덮개로 덮인 처리 용기와; 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 장치와; 일단측이 이 마이크로파 공급 장치에 접속되어 이 마이크로파 공급 장치에서부터 상기 덮개를 향하여 연장되며, 내부에 도파 공간이 있는 원통 도파관과; 이 원통 도파관의 타단에 접속되어 이 원통 도파관의 타단에서부터 반경 방향 외측으로 확장한 후 상기 덮개를 향하여 아래쪽으로 측벽으로서 연장되고, 그 내부에 도파 공간이 있는 레이디얼 도파 상자와; 이 레이디얼 도파 상자의 하단 개구를 덮는 슬롯 안테나와; 상기 마이크로파 공급 장치와 상기 레이디얼 도파 상자 사이의 상기 원통 도파관에 설치되어, 상기 마이크로파 공급 장치로부터 공급된 TE11 모드의 마이크로파를 상기 원통 도파관의 축선 주위로 회전시켜 원편파로서 상기 레이디얼 도파 상자로 보내는 원편파 변환기를 구비한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 마이크로파 공급 장치로부터 공급된 TE11 모드의 마이크로파를 상기 원통 도파관의 축선 주위로 회전시켜 원편파로서 상기 레이디얼 도파 상자로 보내는 공정과; 상기 레이디얼 도파 상자 측에서부터 반사되어 돌아온 마이크로파를 모니터하는 공정과; 이 모니터 결과를 기초로 반사파를 튜닝하는 공정과; 이 튜닝에 의해서 상기 처리 용기 내에 균일한 플라즈마를 생성하는 공정을 포함한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 플라즈마 처리 장치를 도시하는 종단면도.

도 2는 도 1에서 II-II을 따르는 단면을 도시한 도면.

도 3은 방사형 슬롯 안테나의 일례를 도시한 도면.

도 4는 방사형 슬롯 안테나의 다른 일례를 도시한 도면.

도 5는 누설형 슬롯 안테나의 일례를 도시한 도면.

도 6은 누설형 슬롯 안테나의 다른 일례를 도시한 도면.

도 7은 누설형 슬롯 안테나의 또 다른 일례를 도시한 도면.

도 8은 누설형 슬롯 안테나의 또 하나의 일례를 도시한 도면.

도 9는 원통 도파관과 원반 형상 레이디얼 도파 상자의 접속부에 있어서의 TE 모드의 마이크로파의 전파 상태를 도시하는 단면도.

도 10은 TE 모드마이크로파가 전파해 나가는 상태를 도시하는 평면도.

도 11은 본 발명의 제2 실시 형태를 생각하기에 이른 문제점을 도시한 도면.

도 12는 본 발명의 제2 실시 형태의 플라즈마 처리 장치를 도시하는 일부 절취 정면도.

도 13은 제2 실시 형태의 플라즈마 처리 장치를 도시하는 일부 절취 측면도.

도 14는 도 12에 도시하는 플라즈마 처리 장치의 더미 로드의 기능을 도시한 도면.

도 15는 도 12에 도시하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 더미 로드를 기능시키지 않는 상태에 있어서의 이온 포화 전류의 분포를 도시한 도면.

도 16은 도 12에 도시하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 더미 로드를 기능시킨 상태에 있어서의 이온 포화 전류의 분포를 도시한 도면.

도 17은 본 발명의 제3 실시 형태의 플라즈마 처리 장치를 도시하는 일부 절취 정면도.

도 18은 종래의 플라즈마 처리 장치를 도시하는 종단면도.

이하, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 한 가지 실시 형태를 첨부 도면을 기초로 하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 일례를 도시하는 단면도, 도 2는 도 1에서 II-II선을 따르는 원편파 변환기의 단면을 도시한 도면이다.

본 실시예에서는 플라즈마 처리 장치를 플라즈마 에칭 장치에 적용한 경우에 관해서 설명하지만, 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 이 플라즈마 에칭 장치(2)는 측벽이나 바닥부가 알루미늄 등의 도체에 의해 구성되어, 전체가 바닥을 지닌 통형상으로 형성된 처리 용기(4)를 갖고 있다. 이 처리 용기(4)의 천장부는 개방되어 이 부분에는 O링 등의 시일 부재(6)를 통해 진공압에 견딜 수 있는 두께를 갖는 석영판(8)이 기밀하게 설치되어, 용기 내부에 밀폐된 처리 공간(S)을 형성하고 있다.

이 처리 용기(4) 내에는 상면에 피처리체로서의 반도체 웨이퍼(W)를 얹어 놓은 적재대(10)가 수용된다. 이 적재대(10)는 알루마이트 처리한 알루미늄에 의해 중앙부가 볼록형으로 평탄하게 이루어진 대략 원주형으로 형성되어 있다. 이 적재대(10)의 하부는 마찬가지로 알루미늄에 의해 원주형으로 이루어진 지지대(12)에 의해 지지되는 동시에, 이 지지대(12)는 처리 용기(4) 내의 바닥부에 절연재(14)를 통해 설치되어 있다.

상기 적재대(10)의 상면에는 여기에 웨이퍼를 유지하기 위한 정전척이나 클램프 기구(도시하지 않음)가 설치되고, 이 적재대(10)는 급전선(16)을 통해 매칭 박스(18) 및 바이어스용 고주파 전원(20)에 접속되어 있다. 적재대(10)를 지지하는 지지대(12)에는 플라즈마 처리시의 웨이퍼를 냉각하기 위한 냉각수를 흘리는 냉각 자켓(22)이 설치된다.

상기 처리 용기(4)의 측벽에는 용기 내에 처리 가스로서의 에칭 가스를 도입하기 위한 석영 파이프제의 가스 공급 노즐(24)이 설치되어 있다. 이 노즐(24)은 가스 공급로(26)에 의해 질량 유량 제어기(28) 및 개폐 밸브(30)를 통해 처리 가스원(32)에 접속되고 있다.

또, 처리 용기(4) 측벽의 외주에는 그 둘레 방향을 따라 전자 코일이나 영구 자석 등의 자계 발생 수단(34)이 마련되어 있어, 처리 공간(S) 내에 자계를 발생시켜, 생성되고 있는 플라즈마를 감금하도록 되어 있다. 또한, 이 자계 발생 수단(34)은 플라즈마 발생을 위해서는 반드시 필요한 것은 아니며, 이것을 생략해도 좋다.

처리 용기(4)의 바닥부에는 도시하지 않는 진공 펌프에 접속된 배기구(36)가 형성되어 있어, 필요에 따라 처리 용기(4) 속을 소정 압력까지 진공 탈기할 수 있도록 되어 있다.

이러한 처리 용기(4)의 석영판(8) 위쪽에는 마이크로파 발생 장치(50)가 설치되어 있다. 이 마이크로파 발생 장치(50)에는 원통 도파관(52)이 접속되어 있어, 마이크로파 발생 장치(50)에서 발생된 마이크로파를 전파하도록 되어 있다. 여기에서, 마이크로파로서는 TM01 모드, TE11 모드가 사용되며, 특히, 플라즈마의 생성 불균형을 억제하기 위해서는 원편파의 TE11 모드를 사용하는 것이 바람직하다. 이하, 이 원편파의 TE11 모드를 사용하는 경우에 관해서 설명한다.

상기 원통 도파관(52)에는 레이디얼 도파 상자(54)가 접속되어 있다. 이 레이디얼 도파 상자(54)와, 마이크로파 발생 장치(50) 사이에는, 원편파 변환기(56)가 설치되어 있다. 원편파 변환기에는 각종 방식이 있지만, 일례로서 도 2에 도시한 바와 같이, 원통 도파관의 내벽에 대향하는 2개의 금속제 원주형 돌기(58)를, 축방향으로 1조 또는 복수 개 형성한 것이 이용되고 있다. 이들 원주형 돌기(58)는 마이크로파 발생 장치로부터 전파하여 온 TE11 모드 마이크로파의 전계의 주(主) 방향에 대하여 45도를 이루는 방향으로 배치되어 있다. 그리고, 이 원편파 변환기는 마이크로파 발생 장치(50)로부터의 TE11 모드 마이크로파의 전계의 주 방향을 원통 도파관의 축선을 중심으로 하여 회전시킨다.

원통 도파관(52)의 하단에 접속된 레이디얼 도파 상자(54)는 원통 도파 상자(34) 하단에서부터, 반경 방향 외측을 향하여 확장된 플랜지부(56)와, 이 플랜 지부(56)의 바깥 둘레에서 석영판(8)을 향하여 아래쪽으로 연장된 벽부(58)를 갖고 있다. 이 레이디얼 도파 상자(54)의 하단 개구에는 이 개구를 덮도록 원반 형상의 동판으로 만든 슬롯 안테나(60)가 설치되어 있어, 그 내부에 도파 공간을 형성하고 있다. 이 슬롯 안테나(60)는 상기 플랜지부(56)에서부터 아래쪽으로 돌출된 유전체로 이루어지는 기둥(130)에 의해 지지되어 변형을 방지하고 있다.

이 원반 형상의 슬롯 안테나(60)는 방사형 안테나이며, 통신에 이용되는 마이크로파용 평판 안테나와 같은 구성으로 이루어져, 안테나판으로부터 방사된 마이크로파에 의해서 플라즈마를 생성한다. 이 슬롯 안테나(60)의 슬롯 간격은 마이크로파의 방사에 효율적인 λg/2 혹은 λg(λg은 관내 파장)로 설정되어 있고, 도 3에 도시한 바와 같이, ハ자형으로 배치된 1쌍의 슬롯(101)이 동심원 상에 배치되어 있다. 또, 방사형 슬롯 안테나로는, 도 4에 도시한 바와 같이, ハ자형으로 배치된 1쌍의 슬롯(103)이 나선형으로 배치되어 있는 슬롯 안테나(105)라도 좋다.

또, 이 장치에 사용되는 슬롯 안테나로는, 안테나로부터 새어나온 마이크로파에 의해서 플라즈마를 생성하는 누설형 안테나라도 좋다. 이 누설형 안테나는 그 슬롯 간격이 방사형 안테나보다 좁아, 통상 λ/3에서 λ/40 정도이며, 도 5에 도시하는 슬롯 안테나(107)와 같이 다수의 슬롯(109)이 동심원형으로 배치되어 있다. 또, 누설형 슬롯 안테나로서는 도 6에 도시하는 슬롯 안테나(111)와 같이, 다수의 슬롯(113)이 나선형으로 배치되어 있는 것, 도 7에 도시하는 슬롯 안테나(115)와 같이, 다수의 슬롯(117)이 육각 형상으로 배치되어 있는 것, 도 8에 도시하는 슬롯 안테나(119)와 같이 다수의 슬롯(121)이 방사상으로 배치되어 있는 것이 있다.

레이디얼 도파 상자(54)의 내부에서, 원반 형상 안테나 부재(60)의 중심에는 금속제 범프(64)가 설치되어 있다. 이 범프(64)는 원통 도파관(52)의 하단 개구를 향하여 돌출되는 원추형으로 형성되어 있고, 그 선단은 구면형으로 둥글게 되어 있다. 이 범프(64)에 의해서, 원통 도파관(52)을 전파하여 온 전자계를 양호하게 레이디얼 도파 상자(54) 내로 도파 및 전파시킬 수 있다.

또, 이 레이디얼 도파 상자(54)와 원반 형상 안테나 부재(60)에 의해 구획되는 공간에는 유전체(66)가 충전되어 있다. 또한, 슬롯 안테나(60)와 처리 용기(4) 사이의 주변부에는 고주파를 흡수하는 흡수재(68)가 배치되어, 전자계의 반사를 방지하게 되어 있다. 이와 같은 흡수재는 레이디얼 도파 상자(54) 내의 외주연부에 배치하더라도 좋다.

다음에, 이상과 같이 구성된 본 실시예의 동작에 관해서 설명한다. 우선, 도시하지 않는 게이트 밸브를 통해 반도체 웨이퍼(W)를 반송 아암에 의해 처리 용기(4) 내에 수용하여, 리프터 핀(도시하지 않음)을 위아래로 움직임으로써 웨이퍼(W)를 적재대(10)의 상면의 적재면에 얹어 놓는다. 그리고, 처리 용기(4) 내를 소정의 프로세스 압력으로 유지하면서, 가스 공급 노즐(24)로부터 에칭 가스를 유량 제어하면서 공급한다. 동시에, 마이크로파 발생기(50)로부터의 마이크로파를 처리 공간(S)에 도입하여 플라즈마를 발생시켜 에칭 처리를 한다. 또한 이 경우, 적재대(10)에 바이어스 고주파 전력을 인가해 둠으로써, 적재대(10)에 마이너스의 전위를 발생시킬 수 있어, 플라즈마로부터의 이온 인출을 효율적으로 행할 수 있다. 또, 처리 용기(4)의 측벽에 설치한 자계 발생 수단(34)은 플라즈마 감금용의 자계 를 발생시키기 위한 것으로, 이것을 배치하지 않더라도 원반 형상 안테나 부재(60)로부터의 마이크로파에 의해 플라즈마를 생성할 수 있다.

이러한 구성에 있어서, 마이크로파 발생 장치(50)에서 발생한 TE11 모드의 마이크로파는 원통 도파관(52)을 지나 원편파 변환기(56)에 도달한다. 여기서, TE11 모드의 마이크로파는 원통 도파관(52)의 축선 주위로 회전하게 되어, 레이디얼 도파 상자(54)와의 접속부에 도달한다. 이 접속부에서, TE 모드 마이크로파의 수평 방향의 전계(E)는 도 9에 도시한 바와 같이, 범프(64)에 의해서 좌우로 분할되어, 그 전계 방향을 수직 방향으로 변화시키면서 레이디얼 도파 상자의 주연부 방향으로 전파해 나간다. 여기에서, 그 전계는 범프(64)의 양측에서 180도 틀어지게 된다. 그리고, 이 주변 방향으로 전파해 나가는 마이크로파는 원반 형상의 슬롯 안테나(60)를 통해 그 아래쪽의 처리 공간으로 전자계를 발생시켜, 이 전자계에 의해서 플라즈마를 생성한다.

여기에서, 원통 도파관(52)을 전파하여 오는 마이크로파는 TE 모드이기 때문에, 도 10에 도시한 바와 같이, 원반 형상 슬롯 안테나(60)를 통해 처리 용기(4) 내에 발생하는 전계(F)는 원통 도파관(52) 내의 전계(E) 방향으로 강하게 편재된 것으로 된다. 그러나, 원통 도파관(52)을 전파하여 오는 마이크로파는 원통 도파관의 축선 주위로 회전하고 있기 때문에, 전계가 강한 부분(F)도 회전한다. 따라서, 원반 형상 슬롯 안테나(60)의 아래쪽의 처리 공간(S)에서의 전자계의 강도는 평균화되며, 이에 따라 넓은 범위에 걸쳐 플라즈마를 한결같이 균일하게 생성할 수 있다. 따라서, 대구경 웨이퍼라도, 그 면 내에서 균일한 처리를 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 이 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 바닥을 지닌 통 형상으로 형성되어, 그 내부에 웨이퍼(W)를 얹어 놓는 적재대(10)를 갖는 처리 용기(4)와, 이 처리 용기(4)의 상부 개구를 기밀하게 덮는 석영판(8)과, TE11 모드의 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 수단(50)과, 일단측이 이 마이크로파 공급 수단(50)에 접속되어 석영판(8)을 향하여 연장되며, 내부에 도파 공간을 갖는 원통 도파관(52)과, 이 원통 도파관(52)의 타단에 접속되어, 이 원통 도파관(52)의 타단으로부터 반경 방향 외측으로 플랜지형으로 확장한 후, 상기 덮개를 향하여 아래쪽으로 측벽으로서 연장되고 그 내부에 도파 공간이 있는 레이디얼 도파 상자(54)와, 이 레이디얼 도파 상자(54)의 하단 개구를 덮고 복수의 슬롯(101)을 지니며 석영판(8)을 따라 배치된 원반 형상 슬롯 안테나(60)와, 마이크로파 공급 수단(50)과 레이디얼 도파 상자(54) 사이의 상기 원통 도파관(52)에 설치되어 마이크로파 공급 수단(50)으로부터 공급된 TE11 모드의 마이크로파를 원통 도파관(52)의 축선 주위로 회전시켜 레이디얼 도파 상자(54)로 보내는 원편파 변환기(56)를 구비하여 있으므로, 원통 도파관(52)을 전파하여 오는 TE11 모드의 마이크로파를 원통 도파관(52)의 축선 주위로 회전시킬 수 있는 동시에, 이 마이크로파를 그 위상을 반전하여 레이디얼 도파 상자(54)의 주연부를 향하여 전파할 수 있다. 따라서, 원반 형상 슬롯 안테나(60) 아래쪽의 처리 공간(S)에 있어서, 넓은 범위에 걸쳐 플라즈마 밀도를 한결같고 또 균일하게 할 수 있고, 따라서 대구경 웨이퍼라도 그 면 내에서 균일한 처리를 실시할 수 있다. 또, 동축 도파관을 사용한 경우에 생기는 내측 케이블의 발열을 방지할 수 있다.

상기한 바와 같이, 이 플라즈마 처리 장치에 따르면, 처리 공간에 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있지만, 더욱 정밀한 측정에 의하면, 플라즈마의 분포에는 약간의 불균일이 보였다. 이것은 다음과 같은 이유에 의한 것이라고 생각된다.

즉, 도 11에 도시한 바와 같이, 상부 원통 도파관(151) 속을 하강하는 TE11 모드의 진행파(155)는 원편파 변환기(56)에 의해 시계 방향으로 회전하게 되어, 부호 157로 도시한 바와 같이 회전하면서 하부 원통 도파관(153) 속을 하강한다. 이 마이크로파(157)는 범프(64)에 의해서 좌우로 분할되어, 레이디얼 도파 상자(54)를 주변 방향을 향하여 원반 형상의 슬롯 안테나(60)로부터 처리 공간으로 전파한다. 그러나, 이 마이크로파의 극히 일부는 슬롯 안테나(60), 처리 용기 내에서 반사되어, 상기 루트를 반대로 거슬러 올라가 하부 원통 도파관(153) 속을 부호 159로 나타낸 바와 같이 위쪽으로 전파한다. 이 마이크로파는 원편파 변환기(56)를 통과하여 상부 원통 도파관(151)에 이르면, 부호 161로 도시한 바와 같이 회전하지 않는 TE11 모드의 마이크로파가 된다. 이 마이크로파는 직사각형 도파관(171)과의 접속부(173)에서 반사되어 위상이 반전되어, 부호 163으로 나타낸 바와 같이 진행파로서 원통 도파관(151) 속을 하강한다. 이 마이크로파는 재차 원편파 변환기(56)를 통과하여 회전하며, 부호 165로 도시한 바와 같이 하부 원통 도파관(153) 속을 하강한다. 여기에서, 이 마이크로파(165)는 진행파(155)와 비교하여 편파면이 90° 다르기 때문에, 부호 157로 나타내는 경우와는 반대인 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이와 같이 하여, 이 반시계 방향의 마이크로파(165)가 본래의 시계 방향의 마이크로파(157)에 간섭하여 마이크로파의 분포가 불균일하게 되는 것으로 생각된 다.

이러한 결점을 개선하는 것으로서 생각해 낸 것이 도 12 내지 도 14에 도시하는 제2 실시 형태의 플라즈마 처리 장치(200)이다.

도 12에서, 부호 201은 직사각형 도파관을 나타내고 있다. 이 직사각형 도파관(201)은 도시하지 않는 마이크로파 발생기에 접속되어 있다. 이 직사각형 도파관(201)은 코너부(203)에서 90° 굴곡되어, 원형 직사각형 변환기(205)에 접속하고 있다. 이 원형 직사각형 변환기(205)에는 원통 도파관(207)이 접속되어 있다. 이 원통 도파관(207)의 하부에는 원편파 변환기(209)가 설치되어 있어서 TE11 모드의 마이크로파를 축선 주위로 회전시키도록 되어 있다. 원통 도파관(207)의 원편파 변환기(209)의 아래쪽에는 플랜지형의 레이디얼 도파 상자(211)가 접속되어, 이 레이디얼 도파 상자(211)의 하면에 설치된 슬롯 안테나로부터 처리 용기 속으로 마이크로파를 전파하도록 되어 있다.

이러한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 원통 도파관(207)의 상부에서, 원형 직사각형 변환기(205)와의 접속부(213) 근방에는, 직사각형 통 형상의 더미 로드(215)가 형성되어 있다. 이 더미 로드(215)는 원통 도파관(207)과 원형 직사각형 변환기(205)와의 접속부에서 거리(L)만큼 떨어진 위치에서부터 원통 도파관(207)의 축선에 대하여 수직 방향으로 연장되고 있다. 여기에서, 이 거리(L)는 원통 도파관(207) 내를 역방향으로 전파하여 온 마이크로파가 접속부(213)에서 반사하여 정재파를 형성했을 때, 그 정재파의 1/4 파장과 같아지도록 하여, 정재파의 배(腹) 부분에 더미 로드(215)의 축선이 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 이 더미 로드(215)의 단부에는 마이크로파 흡수재(217)가 마련되어 있다. 이 마이크로파 흡수재(217)는, 예컨대 도 14에 도시한 바와 같이, 물을 저장 유지한 콘 형상의 것이라도 좋으며, 이 부분에서 전파하여 온 마이크로파를 흡수하도록 되어 있다. 또, 더미 로드(215)의 원통 도파관(207) 근방 부분에는 셔터(219)가 형성되어 있어, 더미 로드(215)에 의한 마이크로파의 흡수를 임의로 차단할 수 있게 되어 있다. 또, 더미 로드(215)의 원통 도파관(207)에의 접속부에는 차폐판(221)이 설치되어 있고, 이 차폐판(221)에는 원통 도파관(207)의 축선에 평행한 슬릿(223)이 형성되어 있다. 이 슬릿(223)은, 예컨대 길이 50∼120 mm, 폭 2∼20 mm로 형성되어 있다. 또한, 접속부(213)에는 원통 도파관(207)의 축선에 직교하고 또한 더미 로드(215)의 돌출 방향에 직교하는 방향으로 연장되는 막대 형상의 반사판(225)이 설치되어 있다. 이 반사판(225)은 도체로 이루어져, 원통 도파관(207)의 축선을 포함하는 평면 방향으로 판형으로 형성되어 있다.

이러한 구성에 있어서, 레이디얼 도파 상자(211)에서 역방향으로 전파하여 온 마이크로파는 원편파 변환기(209)를 통과하여 원통 도파관(207)과 원형 직사각형 변환기(205)와의 접속부(213)에 이르면, 직사각형 도파관(201)에 침입할 수 없고 반사된다. 특히, 이 플라즈마 처리 장치(200)에 있어서는, 접속부(213)에 반사판(225)이 설치되어 있기 때문에, 도 14에 도시한 바와 같이, 이 부분에서 마이크로파가 반사되어, 이 반사판(225)을 마디로 하여 정재파(C)가 형성된다. 여기에서, 더미 로드(215)의 축선, 즉 슬릿의 중심부는 접속부(213)에서부터 정재파의 1/4 파장만큼 떨어진 위치에 있기 때문에, 발생한 정재파(C)의 배 부분이 슬릿(223)의 중심에 오게 된다. 그리고, 이 정재파는 슬릿(223)에서 더미 로드 내로 전파되어, 흡수체(217)에 의해서 흡수된다.

이와 같이 하여, 레이디얼 도파 상자(211)로부터 반사하여 온 마이크로파는 더미 로드에 의해 흡수되므로, 재차 레이디얼 도파 상자(211) 방향으로 전파되는 일은 없으며, 따라서 레이디얼 도파 상자(211)에서 처리 용기 내로 전파되는 마이크로파의 균일성을 교란시키는 일 없이, 처리 용기 내의 플라즈마의 균일성을 높은 레벨로 유지할 수 있다.

도 15 및 도 16은 전술한 효과를 보여주는 실험 결과를 도시한 도면이다. 이들 도면은 적재대 위에 있어서의 이온 포화 전류의 강도를 측정한 것이다. 측정은 적재대의 중심부(R1)에서부터 반경(R2, R3, R4)(가장 외주측)의 원주 상에 있어서, 둘레 방향으로 각각의 각도 위치에서 이루어져, 그 결과를 그래프로 나타낸 것이다.

이들 도면에 있어서, 도 15는 더미 로드(215)의 셔터(219)를 폐쇄한 상태, 즉 더미 로드(215)를 기능시키지 않고 있는 상태에 있어서의 이온 포화 전류치를 측정한 것이다. 이 도면으로부터도 알 수 있는 것과 같이, 더미 로드(215)가 기능하지 않고 있는 상태에서는 적재 대상의 이온 포화 전류에 둘레 방향으로 차이가 있으며, 특히 외주부에서 이 경향이 강한 것을 알 수 있다.

이에 대하여, 도 16은 셔터(219)를 개방한 상태, 즉 더미 로드(215)를 기능시킨 경우를 나타내고 있다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이, 적재대 상의 이온 포화 전류는 둘레 방향, 반경 방향 어디에서도 일정한 값을 나타내고 있으며, 마이크 로파의 반사에 의한 영향이 매우 적어지고 있음을 보이고 있다.

이어서, 상기 제2 실시 형태와 동일한 효과를 발휘하는 제3 실시 형태인 플라즈마 처리 장치(300)에 관해서 도 17을 참조하여 설명한다.

이 도면에서, 도 12와 마찬가지로, 부호 201은 직사각형 도파관, 부호 203은 코너부, 부호 205는 원형 직사각형 변환기, 부호 207은 원통 도파관, 부호 209는 원편파 변환기, 부호 211은 레이디얼 도파 상자를 나타내고 있다.

원통 도파관(207)의 하부에는 튜너(311)가 설치되어 있다. 이 튜너(311)는 복수의 스터브(313)를 갖고 있고, 원통 도파관(207)의 하부 내주면에서 반경 방향 내측을 향하여 돌출되어 설치되어 있다. 이 스터브(313)는 원통 도파관(207) 내로 돌출됨으로써 임피던스를 변화시켜, 레이디얼 도파 상자(211)로부터 반사하여 오는 마이크로파를 레이디얼 도파 상자(211)를 향하여 되돌려 보내기 위한 것이다. 이들 스터브(313)는 둘레 방향으로 90°로 각도 이격되어 4개씩, 원통 도파관의 축방향으로 등간격으로 이격되어 3조, 합계 12개가 설치되어 있다. 이들 스터브(313)에는 이들 스터브(313)를 반경 방향으로 구동하는 스터브 구동 장치(315)가 설치되어 있다.

이들 스터브(313)와 원편파 변환기(209) 사이의 원통 도파관(207)의 내주면에는 검파기(317)가 설치되어 있다. 이 검파기(317)는 레이디얼 도파 상자(211)로부터 반사하여 오는 마이크로파를 검지하기 위한 것으로, 둘레 방향으로 90도씩 이격되어 4개, 축방향으로 λg/8 간격으로 3조, 합계 12개가 배치되어 있다.

그리고, 이 검파기(317)에 의해서 측정된 마이크로파의 전자계 강도를 기초로 상기 스터브 구동 장치(315)를 구동하여 상기 스터브(313)의 반경 방향 위치를 변화시켜 임피던스를 조정하여 튜닝하는 제어 장치(319)가 설치되어 있다.

이러한 구성에 있어서, 레이디얼 도파 상자(211)로부터 역방향으로 전파하여 온 마이크로파는 검파기(317)에 의해서 측정되고, 그 결과는 제어 장치(319)로 보내진다. 이 제어 장치(319)에서는 검파기(317)에 의해서 측정된 마이크로파의 전자계 강도를 기초로, 레이디얼 도파 상자(211) 측에서부터 돌아오는 마이크로파를 레이디얼 도파 상자(211) 측으로 반사시키기 위해서 필요한 스터브(313)의 반경 방향 위치를 계산한다. 그리고, 이 제어 장치(319)는 스터브 구동 장치(315)에 대하여, 스터브(313)를 구동하는 구동 지령을 출력한다. 이 구동 지령에 따라, 스터브 구동 장치(315)는 스터브(313)의 반경 방향 위치를 변화시켜 임피던스를 조정하여 튜닝하여, 돌아오는 마이크로파를 레이디얼 도파 상자(211) 측으로 반사시킨다.

이와 같이, 이 플라즈마 처리 장치(300)에 있어서는, 레이디얼 도파 상자로부터의 반사파를 원편파 변환기(209)를 통과시키지 않고서 그 바로 앞에서 튜닝하여 반사 하기 때문에, 원편파의 회전 방향이 역전하는 일이 없다. 따라서, 슬롯 안테나로부터 균일한 마이크로파를 전파할 수 있어, 균일한 플라즈마 처리를 할 수 있다.

이어서, 이 튜너에 의한 원편파의 정합에 관해서 설명한다.

원형 도파관의 TE11 모드의 원편파에 있어서, 직사각형 도파관에서 원형 도파관으로 변환하여, 원형 도파관부에 위상판 등을 설치한 원편파 발생기에 의해 TE11 모드 원편파를 발생시킨다.

원형 도파관의 부하로부터의 반사파는 진행 방향이 진행파에 대하여 반대가 되고, 회전 방향은 동일하다.

따라서, 반사파에 의해서 가능한 정재파는 원형 도파관 부분에서는, 어느 일정한 각도 위치를 정하여, 도파관 축방향으로는 TE11의(원편파가 아닌 것) 정재파와 동일하게 된다.

각도 방향에 대해서는 원주에 대하여도 정재파가 발생하기 때문에, 이 방향에서의 검출도 가능하다.

정재파의 검출은 관내 파장의 λg/8 간격으로 3개∼5개의 프로브를 설치하고, 이에 따라 검출한 마이크로파를 검파기로 검출한다(원주 방향에서는 45° 각도로 3개∼5개).

예컨대, 4개 검출인 경우는, 전압의 절대치는

이 되고, 검출기 1, 2, 3, 4 각각의 전압은 제곱 검파하면

로 된다. 여기에서,

이 신호는 부하의 반사 계수 ｜Γ｜과 위상(θ)의 정보를 포함하고 있기 때문에, 4K｜Vi｜²로 정규화하면,

가 계산되어, 부하 임피던스를 계산할 수 있다.

또 3개 검출인 경우는,

이 되어, ｜Γ｜cosθ, ｜Γ｜sinθ가 계산되어, 부하 임피던스를 계산할 수 있다.

또한, 원형 도파관의 축방향으로 검출기를 설치하지 않고서, 원형 도파관의 원주 방향으로 45° 간격으로 3개 이상 검출 단자를 설치하더라도 동일하다.

따라서, 축방향으로 3∼4개나, 원주 방향으로 4개 사용함으로써, 자동 정합을 실현할 수 있다.

부하의 임피던스로부터 (λg/8)∼(λg/4)(장려) 간격으로 배치된 3개의 스터브를 마이크로 컴퓨터로 계산하여 조정해 주면, 정합이 달성된다.

스터브는 원주 방향으로 4개 등 여러개 배치해 주면, 원편파에 대한 원주 방 향으로의 밸런스가 좋아져, 보다 큰 부하 반사에 대하여 자동 정합이 가능해진다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 더미 로드(215)를 구비한 플라즈마 처리 장치(200)와 튜너(311)를 구비한 플라즈마 처리 장치(300)를 따로따로 설명하고 있지만, 양자를 함께 구비한 플라즈마 처리 장치라도 좋은 것은 물론이다.

또, 본 실시 형태에서는, 플라즈마 처리 장치를 플라즈마 에칭 장치에 적용한 경우에 관해서 설명했지만, 이것에 한할 필요는 없으며, 성막 처리나, 막 개질 등의 처리에 적용하더라도 좋다.

본 발명에서는, 바닥을 지닌 통형으로 형성되어, 그 내부에 피처리체를 얹어 놓은 적재대를 갖는 처리 용기와, 이 처리 용기의 상부 개구를 기밀하게 덮는 유전체로 이루어지는 덮개와, 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 수단과, 일단측이 이 마이크로파 공급 수단에 접속되어, 이 마이크로파 공급 수단으로부터 상기 덮개를 향해 연장되고, 내부에 도파 공간을 갖는 원통 도파관과, 이 원통 도파관의 타단에 접속되어, 이 원통 도파관의 타단으로부터 반경 방향 외측으로 플랜지형으로 확장한 후, 상기 덮개를 향하여 아래쪽으로 측벽으로서 연장되고, 그 내부에 도파 공간을 갖는 레이디얼 도파 상자와, 이 레이디얼 도파 상자의 하단 개구를 덮어, 복수의 슬롯을 지니며, 상기 덮개를 따라서 배치된 슬롯 안테나를 구비하고 있으므로, 동축 도파관을 사용한 경우에 생기는 내측 케이블의 발열을 방지할 수 있는 동시에, 처리 용기 내에 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 따라서 대구경의 웨이퍼라도 한결같은 처리를 할 수 있다.

Claims (27)

1. 바닥을 지닌 통형으로 형성되어, 그 내부에 피처리체를 적재하는 적재대를 갖는 처리 용기와;

   이 처리 용기의 상부 개구를 기밀하게 덮는 유전체로 이루어지는 덮개와;

   마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 장치와;

   일단측이 이 마이크로파 공급 장치에 접속되고, 이 마이크로파 공급 장치에서부터 상기 덮개를 향하여 연장되며, 내부에 도파 공간을 갖춘 원통 도파관과;

   이 원통 도파관의 타단에 접속되고, 이 원통 도파관의 타단으로부터 반경 방향 외측으로 플랜지형으로 확장한 후, 상기 덮개를 향하여 아래쪽으로 측벽으로서 연장되고, 그 내부에 도파 공간을 갖는 레이디얼 도파 상자와;

   이 레이디얼 도파 상자의 하단 개구를 덮고, 2 이상의 동심원 상에 배치된 복수의 슬롯을 지니며, 상기 덮개를 따라서 배치된 슬롯 안테나

   를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
2. 바닥을 지닌 통형으로 형성되어, 그 내부에 피처리체를 적재하는 적재대를 갖는 처리 용기와;

   이 처리 용기의 상부 개구를 기밀하게 덮는 유전체로 이루어지는 덮개와;

   마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 장치와;

   일단측이 이 마이크로파 공급 장치에 접속되고, 이 마이크로파 공급 장치에서부터 상기 덮개를 향하여 연장되며, 내부에 도파 공간을 갖춘 원통 도파관과;

   이 원통 도파관의 타단에 접속되고, 이 원통 도파관의 타단으로부터 반경 방향 외측으로 플랜지형으로 확장한 후, 상기 덮개를 향하여 아래쪽으로 측벽으로서 연장되고, 그 내부에 도파 공간을 갖는 레이디얼 도파 상자와;

   이 레이디얼 도파 상자의 하단 개구를 덮고, 복수의 슬롯을 지니며, 상기 덮개를 따라서 배치된 슬롯 안테나를 포함하고,

   상기 레이디얼 도파 상자 내부에 있어서, 상기 슬롯 안테나의 상기 원통 도파관의 타단 개구에 대향하는 부분에는 상기 원통 도파관을 향하여 돌출되는 도체로 이루어지는 범프가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 범프는 대략 원추형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마이크로파 공급 장치에서부터 상기 원통 도파관을 지나 상기 레이디얼 도파 상자로 전파되는 마이크로파는 TM01 모드인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마이크로파 공급 장치에서부터 상기 원통 도파관을 지나 상기 레이디얼 도파 상자로 전파되는 마이크로파는 TE11 모드인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 마이크로파 공급 장치와 상기 레이디얼 도파 상자 사이의 상기 원통 도파관에 설치되어, 상기 마이크로파 공급 장치로부터 공급된 TE11 모드의 마이크로파를 상기 원통 도파관의 축선 주위로 회전시켜 원편파로서 상기 레이디얼 도파 상자로 보내는 원편파 변환기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 슬롯 안테나는 방사형의 안테나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 슬롯 안테나의 슬롯은 동심원형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 슬롯 안테나의 슬롯은 소용돌이형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
10. 제2항에 있어서, 상기 슬롯 안테나는 누설형의 안테나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 슬롯 안테나의 슬롯은 동심원형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 슬롯 안테나의 슬롯은 소용돌이형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
13. 제10항에 있어서, 상기 슬롯 안테나의 슬롯은 다각형의 둘레 위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
14. 제10항에 있어서, 상기 슬롯 안테나의 슬롯은 방사선 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬롯 안테나와 상기 처리 용기 사이의 주변부에 고주파를 흡수하는 흡수재를 배치한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬롯 안테나는 유전체로 이루어지는 기둥에 의해 지지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이디얼 도파 상자 내부는 유전체가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이디얼 도파 상자 내부의 외주연부에 고주파를 흡수하는 흡수재를 배치한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
19. 제6항에 있어서, 상기 마이크로파 공급 장치와 상기 원통 도파관 사이에, 상기 마이크로파 공급 장치로부터 연장되는 직사각형 도파관과, 이 직사각형 도파관과 상기 원통 도파관 사이에 설치된 원형 직사각형 변환기를 구비하고, 이 원형 직사각형 변환기와 상기 원편파 변환기 사이의 상기 원통 도파관에는, 타단에 마이크로파 흡수체를 갖는 통 형상의 더미 로드가 접속된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 더미 로드의 상기 원통 도파관에의 접속부에는 상기 원통 도파관의 내부와 상기 더미 로드의 내부를 구획하는 격벽이 설치되고, 이 격벽에는 상기 원통 도파관의 축방향에 평행한 슬릿이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
21. 제19항에 있어서, 상기 원통 도파관과 상기 원형 직사각형 변환기 사이의 도파관 내에는, 상기 원통 도파관의 축선에 대략 직교하고 상기 더미 로드의 연장 방향으로 대략 직교하는 방향으로 걸쳐진 도체로 이루어지는 막대 형상의 반사체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 반사체는 상기 원통 도파관의 축선을 포함하는 평면을 따르는 판형체인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
23. 제21항에 있어서, 상기 더미 로드의 축선은 상기 반사체에서 반사되는 정재파의 관내 파장의 1/4 파장만큼 상기 반사체에서부터 상기 원편파 변환기 방향을 향하여 떨어진 위치에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
24. 제6항에 있어서, 상기 원편파 변환기와 상기 레이디얼 도파 상자 사이의 상기 원통 도파관에는 도파관 내의 임피던스를 조정함으로써, 상기 레이디얼 도파 상자 측으로부터 반사하여 돌아오는 마이크로파를 레이디얼 도파 상자 측으로 반사하는 튜너가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 튜너는,

    상기 원통 도파관의 내주벽에서부터 반경 방향 내측으로 돌출량이 조정 가능하게 설치된 복수의 스터브와,

    이 스터브를 반경 방향으로 구동하는 스터브 구동 장치와,

    상기 스터브와 상기 원편파 변환기 사이의 상기 원통 도파관의 내측에 설치되어, 상기 원통 도파관 내의 마이크로파의 전자계 강도를 측정하는 검파기와,

    이 검파기에 의해서 측정된 마이크로파의 전자계 강도를 기초로, 상기 스터브 구동 장치를 구동하여 상기 스터브의 반경 방향 위치를 변화시켜 임피던스를 조정하고, 상기 레이디얼 도파 상자 측에서부터 돌아오는 마이크로파를 상기 레이디얼 도파 상자 측으로 반사하도록 제어하는 제어 장치

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 스터브는 상기 원통 도파관의 내주면에 둘레 방향으로 등간격으로 4개, 축방향으로 3개, 합계 12개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
27. 내부에 피처리체를 수납하고 상부 개구를 유전체로 이루어지는 덮개로 덮은 처리 용기와; 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 장치와; 일단측이 이 마이크로파 공급 장치에 접속되고, 이 마이크로파 공급 장치에서부터 상기 덮개를 향하여 연장되며, 내부에 도파 공간을 갖춘 원통 도파관과; 이 원통 도파관의 타단에 접속되고, 이 원통 도파관의 타단으로부터 반경 방향 외측으로 확장한 후, 상기 덮개를 향하여 아래쪽으로 측벽으로서 연장되고, 그 내부에 도파 공간을 갖는 레이디얼 도파 상자와; 이 레이디얼 도파 상자의 하단 개구를 덮는 슬롯 안테나와; 상기 마이크로파 공급 장치와 상기 레이디얼 도파 상자 사이의 상기 원통 도파관에 설치되어, 상기 마이크로파 공급 장치로부터 공급된 TE11 모드의 마이크로파를 상기 원통 도파관의 축선 주위로 회전시켜 원편파로서 상기 레이디얼 도파 상자에 보내는 원편파 변환기를 포함하는 플라즈마 처리 장치에서의 플라즈마 처리 방법으로서,

    상기 마이크로파 공급 장치로부터 공급된 TE11 모드의 마이크로파를 상기 원통 도파관의 축선 주위로 회전시켜 원편파로서 상기 레이디얼 도파 상자에 보내는 공정과,

    상기 레이디얼 도파 상자 측에서부터 반사되어 돌아온 마이크로파를 모니터하는 공정과,

    이 모니터 결과를 기초로 반사파를 튜닝하는 공정과,

    이 튜닝에 의해서, 상기 처리 용기 내에 균일한 플라즈마를 생성하는 공정

    을 포함하는 것인 플라즈마 처리 방법.

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