KR100796867B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
평면 안테나 부재(3)에 복수의 동심원으로 링 형상의 슬롯(300~304)을 형성하여, 중심부의 도체(310, 311)의 두께를 상대적으로 얇게 형성하고, 주변부의 도체(312~315)의 두께를 상대적으로 두껍게 형성함으로써, 슬롯(300~304)에 의해 마이크로파가 감쇠하지 않고 통과하기 쉽게 되어, 균일한 전계 분포가 얻어져 처리 공간 내에 평균적으로 균일한 고밀도의 플라즈마를 생기게 할 수 있기 때문에, 피처리체를 안테나 부재(3)에 가까이 할 수 있어, 피처리체를 고속으로 균일하게 처리하는 것이 가능하게 된다.
Description
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 마이크로파를 평면 안테나 부재에 공급하여 플라즈마를 발생시켜 반도체 장치 등을 처리하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
도 9는 일본 특허 공개 제3136054호 공보에 기재된 플라즈마 처리 장치의 단면도이고, 도 10은 평면 안테나 부재를 나타내는 평면도이다.
도 9에서, 플라즈마 처리 장치(2)는 전체가 통 형상으로 형성된 처리 용기(4)를 갖고 있다. 처리 용기(4)의 천장부는 개방되고, 밀봉 부재(5)를 사이에 두고 석영판(8)이 기밀하게 마련되어, 처리 용기(4) 내부에 밀폐된 처리 공간 S가 형성되어 있다.
처리 용기(4) 내에는 상면에 피처리체로서의 반도체 웨이퍼 W를 탑재하는 탑재대(10)가 수납되어 있다. 탑재대(10)는 지지대(12)에 의해서 처리 용기(4) 내의 바닥부에 절연재(14)를 사이에 두고 설치되어 있다. 탑재대(10)에는 바이어스용 고주파 전원(20)으로부터 예를 들어 13.56㎒의 바이어스 전압이 공급되고 있다.
처리 용기(4)의 상부를 밀폐하는 석영판(8)의 상부에는 평면 안테나 부재(3)가 마련되어 있다. 이 평면 안테나 부재(3)는 높이가 낮은 속이 빈 원통 형상 용기로 이루어지는 방사상 도파 상자(40)의 바닥판으로서 구성되고, 석영판(8)의 상면에 부착되어 있다. 평면 안테나 부재(3)의 상부에는 유전체(50)가 마련되어 있다.
평면 안테나 부재(3)는 예를 들어 직경 50㎝, 두께 1㎜ 이하의 동판으로 형성되어 있다. 이 동판에는 도 10에 나타내는 바와 같이 중심부보다 조금 바깥쪽으로 예를 들면 수㎝ 정도 떨어진 위치로부터 개시되어 다수의 슬릿(31)이 소용돌이 형상으로, 점차적으로 주연부를 향해서 2회 소용돌이쳐서 형성되어 있다. 평면 안테나 부재(3)의 중심부에는 마이크로파 발생기(42)로부터 동축 도파관(44)의 안쪽 케이블(44B)을 거쳐서 마이크로파가 공급되고 있고, 슬릿(31)은 마이크로파를 받아서 아래쪽에 위치한 처리 공간 S에 대하여 균일한 전계 분포를 형성한다. 또한, 도 10에서, 대략 1턴(turn)의 방사 소자(32)가 그 단부를 서로 반경 방향을 다르게 해서 형성되어 있지만, 이는 안테나 효율을 올리기 위함이다.
일본 특허 공개 제3136054호 공보에 기재된 플라즈마 처리 장치에 의해서 행해지는 플라즈마 CVD, 에칭, 산화, 질화 등의 플라즈마 프로세스에서는, 대구경 기판을 일괄적으로 고속으로 균일하게 처리하는 것이 요구된다.
일반적으로, 플라즈마에 의한 처리를 고속화하기 위해서는, 반도체 웨이퍼 W 상에서의 플라즈마 밀도를 높게 할 필요가 있다. 그리고, 마이크로파 여기에 의한 고밀도 플라즈마에 있어서는, 플라즈마 밀도는 석영판(8)으로부터 멀어질수록 낮아 지기 때문에, 평면 안테나 부재(3)에 접하는 석영판(8)에 되도록 가까운 곳에서 균일한 플라즈마를 형성하고, 거기에 반도체 웨이퍼 W를 설치하도록 할 필요가 있다.
그런데, 마이크로파는 유전체(50) 안을 중심으로부터 밖을 향해서 넓어지도록 전파해 가기 때문에, 중심에 가까운 슬롯일수록 슬롯으로부터 방사하는 전계가 강하다. 이 때문에, 종래 장치에서는, 석영판(8)과 플라즈마의 경계에 형성되는 전계 강도도 중심인 쪽이 높아지는 데 반하여, 주변부에서는 전계 강도가 약해지는 경향이 있다. 그 결과, 석영판(8) 근방에서는 플라즈마 분포는 불균일하게 되어 버려, 평면 안테나 부재(3)와 반도체 웨이퍼 W의 간격 D를 소정 거리 이상 떼지 않으면, 반도체 웨이퍼 W에 작용하는 플라즈마 분포를 균일하게 할 수 없었다.
그러나, 효율을 좋게 하기 위해서는 반도체 웨이퍼 W를 평면 안테나 부재(3)에 접근시키는 것이 요구되고 있다.
발명의 개시
그래서, 본 발명의 목적은 피처리체를 접근시키더라도 고속으로 균일하게 처리할 수 있는 안테나 부재를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 피처리체를 탑재하는 탑재대를 내부에 마련한 처리 용기와, 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생기와, 마이크로파 발생기에서 발생된 마이크로파를 처리 용기로 유도하기 위한 도파관과, 도파관에 접속되어 탑재대와 대향하여 배치된 평면 안테나 부재를 구비하고, 평면 안테나 부재는 실질적으로 폐쇄된 루프 홈에 의해서 내부 도체 영역과 외부 도체 영역으로 구분하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 평면 안테나 부재에 폐쇄된 루프 홈에 의해서 내부 도체와 외부 도체로 구분하고 있기 때문에, 평면 안테나 부재의 두께를 두껍게 하더라도 마이크로파가 감쇠하지 않고 통과하기 쉽게 되어, 균일한 전계 분포를 얻을 수 있기 때문에 평면적으로 균일한 플라즈마 분포를 얻을 수 있고, 피처리체를 안테나 부재에 가까이 할 수 있어, 피처리체를 고속으로 균일하게 처리하는 것이 가능하게 된다.
일실시예에서는, 루프 홈은 복수 마련되어 있고, 그것들은 동심원으로 배치되어 있으며, 보다 구체적으로는 루프 홈은 복수 마련되어 있고, 그것들은 동심의 직사각형으로 배치되어 있다.
바람직하게는, 루프 홈은 평면 안테나 부재의 두께 방향으로 관통한 슬롯이다.
다른 실시예에서는, 내부 도체와 외부 도체가 루프 홈을 가로지르는 접속 부재에 의해서 접속되어 있다. 접속 부재에 의해 내부 도체 영역과 외부 도체 영역을 접속함으로써, 내부 도체 영역과 외부 도체 영역을 동일 전위로 함으로써 불필요한 이상 방전이 발생할 우려를 없앨 수 있다.
바람직하게는, 접속 부재는 루프 홈 내의 높이 방향에서 내부 도체 영역과 외부 도체 영역을 접속하고 있다.
평면 안테나 부재는 루프 홈으로 구분된 절연 부재와, 절연 부재의 표면을 코팅하여 루프 홈으로 구분된 내부 도체 영역과 외부 도체 영역을 구성하는 도전성 부재를 포함한다.
바람직하게는, 평면 안테나 부재는 주변부의 두께가 상대적으로 두껍게 형성되고, 중심부가 상대적으로 얇게 형성되어 있다.
일실시예에서는, 평면 안테나 부재는 루프 홈으로 구분된 내부 도체 영역과 외부 도체 영역을 구성하는 금속 부재와, 금속 부재를 덮는 절연 부재를 포함하고, 다른 실시예에서는, 평면 안테나 부재는 루프 홈으로 구분된 절연 부재와, 절연 부재의 표면을 코팅하여 루프 홈으로 구분된 내부 도체 영역과 외부 도체 영역을 구성하는 도전성 부재를 포함한다.
바람직하게는, 루프 홈을 경계로 하여 내부 도체가 상대적으로 얇게 형성되고, 외부 도체가 상대적으로 두껍게 형성되어 있다. 내부 도체를 얇게 하고 외부 도체를 두껍게 함으로써, 안테나 부재의 중심에서의 전자 밀도를 작게 하고 주변부의 전자 밀도를 크게 할 수 있어, 피처리체를 균일하게 처리하는 것이 가능하게 된다.
바람직하게는, 주변부가 두껍게 형성된 부분에 냉각로가 형성된다. 냉각로를 형성함으로써, 안테나 부재의 온도를 제어하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 안테나 부재의 평면도,
도 2는 도 1에 나타내는 선 Ⅱ-Ⅱ를 따르는 종단면도,
도 3(a)는 본 발명의 일실시예의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 안테나 부재의 다른 예의 반경 부분을 나타내는 단면도,
도 3(b)는 본 발명의 일실시예의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 안테나 부재의 또 다른 예의 반경 부분을 나타내는 단면도,
도 4(a)는 전체를 얇게 형성한 안테나 부재의 반경 부분을 나타내는 단면도,
도 4(b)는 주변부의 두께가 두껍고 중심부의 두께가 얇게 형성되어 있는 안테나 부재의 반경 부분을 나타내는 단면도,
도 4(c)는 전체의 두께를 두껍게 형성한 안테나 부재의 반경 부분을 나타내는 단면도,
도 4(d)는 주변부를 얇게 중심부를 두껍게 형성한 안테나 부재의 반경 부분을 나타내는 단면도,
도 5(a)는 도 4(a)~도 4(d)에 나타낸 안테나 부재(3a~3d)를 안테나면으로부터 Z=70㎜의 위치에 배치했을 때의 전자 밀도 분포를 나타낸 도면,
도 5(b)는 도 4(a)~도 4(d)에 나타낸 안테나 부재(3a~3d)를 안테나면으로부터 Z=80㎜의 위치에 배치했을 때의 전자 밀도 분포를 나타낸 도면,
도 5(c)는 도 4(a)~4(d)에 나타낸 안테나 부재(3a~3d)를 안테나면으로부터 Z=100㎜의 위치에 배치했을 때의 전자 밀도 분포를 나타낸 도면,
도 5(d)는 도 4(a)~도 4(d)에 나타낸 안테나 부재(3a~3d)를 안테나면으로부터 Z=150㎜의 위치에 배치했을 때의 전자 밀도 분포를 나타낸 도면,
도 6은 안테나 부재의 다른 예를 나타내는 도면,
도 7(a)는 안테나 부재의 각 도체간을 도전체로 접속한 예를 나타내는 평면도,
도 7(b)는 안테나 부재의 각 도체간을 도전체로 접속한 예를 나타내는 도 7(a)의 선 B-B를 따르는 단면도,
도 7(c)는 안테나 부재의 각 도체간을 도전체로 접속한 다른 예를 나타내는 단면도,
도 8(a)는 안테나 부재의 평면도,
도 8(b)는 안테나 부재의 각 슬롯간의 결합 부분을 확대한 단면도,
도 8(c)는 안테나 부재의 각 슬롯간의 결합 부분의 다른 예를 확대한 단면도,
도 9는 일본 특허 공개 제3136054호 공보에 기재된 플라즈마 처리 장치의 단면도,
도 10은 평면 안테나 부재를 나타내는 평면도.
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
도 1은 본 발명의 일실시예의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 안테나 부재의 평면도이고, 도 2는 도 1에 나타내는 선 Ⅱ-Ⅱ을 따르는 종단면도이다.
도 1에서, 안테나 부재(3)는 구리 등의 도전 재료로 형성되어 있고, 복수의 동심원으로 루프 형상의 폐쇄된 홈으로서의 슬롯(300~304)이 형성되고 내부 도체 영역과 외부 도체 영역으로 구분되어 있다. 이들 슬롯(300~304)은 안테나 부재(3) 의 두께 방향의 한쪽 면으로부터 다른쪽 면으로, 예를 들어 거의 1㎜의 폭으로 관통해서 형성되어 있다. 각 슬롯(300, 301, 302, 303)의 각각의 간격 L은 마이크로파의 관내 파장의 정수배로 선택하고, 보다 바람직하게는 마이크로파의 관내 파장의 길이로 선택하고 있으며, 가장 바깥 둘레의 슬롯(304)과 안테나 부재(3)의 바깥 둘레의 간격은 거의 L/2로 선택하고 있다. 슬롯(304)과 안테나 부재(3)의 바깥 둘레의 간격을 거의 L/2로 선택한 것은, 가장 바깥 둘레의 슬롯에 도달한 마이크로파와, 해당 슬롯을 통과하여 벽에서 반사한 후 되돌아 온 마이크로파의 위상이 동일하게 되므로(왕복 거리가 L이므로), 쌍방의 마이크로파가 공명하여 강한 전계를 형성할 수 있기 때문이다.
안테나 부재(3)는 슬롯(300~304)에 의해서 도체(310~315)로 분리되어 있다. 중심측 도체(310, 311)의 두께는 상대적으로 얇고, 예를 들면 2㎜의 두께로 형성되어 있는 데 반하여, 주위의 도체(312~315)의 두께는 상대적으로 두꺼워 관내 파장의 λ/8 이상, 보다 바람직하게는 λ/4 이상이고 구체적으로는 예를 들면 20㎜의 두께로 형성되어 있다. 이와 같이 안테나 부재(3)의 두께를 변경함으로써, 두께가 두꺼운 도체(312~315) 사이에 형성된 슬롯(302~304)의 선단과 플라즈마의 거리를 접근시킬 수 있기 때문에, 국소적으로 플라즈마 밀도를 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 전계의 균일성을 개선할 수 있어, 소망하는 플라즈마 분포를 얻을 수 있다.
전술한 도 9에 나타낸 슬릿(31)은 안테나 부재(3)의 두께를 두껍게 하면 마이크로파가 감쇠해 버려, 처리 효율이 나빠져 버리기 때문에, 두께를 얇게 하지 않 을 수 없었다. 이에 반하여, 본 실시예에서는, 안테나 부재(3)의 두께를 두껍게 하더라도, 복수의 슬롯(300~304)이 형성되어 있고, 예를 들면 슬롯(301)을 주목하면, 도체(311)는 동축 도파관의 내부 도체로 되고 도체(312)는 외부 도체로 되어 웹 가이드(web guide)로서 작용하기 때문에 마이크로파가 통과하기 쉽게 된다. 그 결과, 안테나 부재(3)의 하부에서의 처리 공간 S의 전계 분포를 균일하게 할 수 있다. 또한, 도 1에서는 복수의 슬롯(300~304)을 동심 형상으로 형성하고 있지만, 하나의 슬롯만을 형성해도 된다.
또한, 주변부의 도체(312~314)의 두께를 두껍게 함으로써, 이 부분에 냉매를 흘리기 위한 냉각로를 형성하여, 슬롯(300~304) 자신 및 안테나 부재(3)의 온도를 제어하는 것도 가능하게 된다고 하는 부차적인 효과도 얻어진다.
도 3(a)~도 3(b)는 본 발명의 일실시예의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 안테나 부재의 다른 예의 반경 부분을 나타내는 단면도이다. 도 2에 나타낸 안테나 부재(3)는 구리 등의 도전 재료로 형성한 데 반하여, 도 3(a)에 나타낸 안테나 부재(3e)는 예를 들면 세라믹 등의 절연 부재(351)의 표면에 도전성 재료(352)를 코팅하고, 또한 그 위를 절연 부재(353)로 덮은 것이다.
금속은 열팽창율이 크기 때문에, 온도 상승한 경우에 치수 변화의 영향이 있는 데 반하여, 절연 부재(351)는 상대적으로 열팽창율이 작기 때문에, 도전성 재료(352)를 절연 부재(351)의 표면에 코팅해 놓으면 평면 안테나 부재로서 사용 가능해진다. 또한, 도전성 재료(352)의 표면에 절연 부재(353)를 코팅함으로써 이상 방전 내성이 개선된다.
또한, 도 3(b)에 나타낸 안테나 부재(3f)는 세라믹스 등의 절연 부재(351)의 표면에 도전성 재료(352)를 코팅하여, 상부 및 하부를 절연 부재(353) 대신에 유전체(30)로 덮은 것이다.
도 4(a)~도 4(d)에는 두께가 상이한 여러 가지의 안테나 부재의 반경 부분을 나타내는 단면도이다. 도 4(a)~도 4(d)에 나타낸 어떤 안테나 부재(3a~3d)도 복수의 동심원으로 링 형상의 슬롯이 형성되어 있지만, 두께가 상이하게 형성되어 있다.
즉, 도 4(a)에 나타낸 안테나 부재(3a)는 전체를 얇게 형성한 것이다. 도 4(b)에 나타낸 안테나 부재(3b)는 본 발명의 일실시예에 적용되는 것으로서, 주변부의 두께가 두껍고 중심부의 두께가 얇게 형성되어 있다. 도 4(c)에 나타낸 안테나 부재(3c)는 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 것으로서, 전체의 두께를 두껍게 형성한 것이고, 그 두께는 관내 파장의 λ/8 이상, 보다 바람직하게는 λ/4 이상이다. 여기서, 복수의 링 형상 슬롯이 있는 경우, 내부 도체 및 외부 도체를 구분하는 슬롯은 어떤 것이더라도 무방하며, 선택한 하나의 슬롯에 대하여 안쪽에 있는 도체를 내부 도체로 하고, 바깥쪽에 있는 도체를 외부 도체로 할 수 있다. 도 4(d)에 나타낸 안테나 부재(3d)는 주변부를 얇게 중심부를 두껍게 형성한 것이다.
도 5(a)~도 5(d)는 안테나 부재(3a~3d)의 처리 공간 S측의 아래 방향(Z방향)에 있어서, 안테나면의 상면을 Z=0으로 했을 때, Z=70㎜, 80㎜, 100㎜, 150㎜의 위치에 있어서의 각각의 전자 밀도 분포를 나타낸 것으로서, 세로축에 전자 밀도 ne(㎝-3)을 나타내고, 가로축에 반경 방향의 거리(r)를 나타내고 있다. 또한, 도 5(a)~도 5(d)는 모두 처리 공간 S 내의 압력을 0.5Torr로 하고, 마이크로파의 입사 전력을 3000W로 했을 때의 전자 밀도 분포를 나타내고 있다.
도 5(a)~도 5(d)의 파형 a는 도 4(a)의 안테나 부재(3a)에 의한 전자 밀도 분포를 나타내고, 파형 b는 도 4(b)의 안테나 부재(3b)에 의한 전자 밀도 분포를 나타내고, 파형 c는 도 4(c)의 안테나 부재(3c)에 의한 전자 밀도 분포를 나타내고, 파형 d는 도 4(d)의 안테나 부재(3d)에 의한 전자 밀도 분포를 나타내고 있다.
도 5(a)~도 5(d)의 각 파형을 대비하면 명백한 바와 같이, 도 5(a)에 나타내는 Z=70㎜ 부근에서는, 파형 d는 중심 부근의 전자 밀도 분포가 커서 주변과의 차가 크다. 이는 안테나 부재(3d)의 중심부 부근의 두께가 두껍게 형성되어 있는 데 반하여 주변부의 두께를 얇게 형성한 것에 따른 것이다. 파형 a는 안테나 부재(3d)의 파형 d보다 중심에서의 전자 밀도는 작지만 역시 주변부의 전자 밀도에 비해서 크게 되어 있다. 이는 안테나 부재(3a)가 전체적으로 얇게 형성되어 있는 것에 따른다. 이에 반하여, 파형 b, c는 중심 부분과 주변 부분과의 전자 밀도의 차가 작아 균일한 전계가 얻어지는 것을 알 수 있다. 이는 안테나 부재(3b, 3c)의 주변부를 두껍게 형성한 것에 따른 것이다.
도 5(b)에 나타내는 Z=80㎜ 부근에서는, 안테나 부재(3a, 3d)에 의한 파형 a, d는 중심부 부근과 주변부 부근에서의 전자 밀도 분포의 차가 크고, 안테나 부재(3b, 3c)에 의한 파형 b, c는 중심부와 주변부와의 전자 밀도 분포의 차가 작아 균일하게 할 수 있다. 도 5(c)에 나타내는 Z=100㎜ 부근 및 도 5(d)에 나타내는 Z=150㎜와 같이 Z방향의 거리가 커질수록 파형 a~d의 전자 밀도의 절대값은 저하한다.
이들 특성에 의해, r=0~150㎜에서 예컨대 전자 밀도차가 ±10% 정도의 균일성이 얻어지는 것은, 안테나 부재(3a, 3d)에서는 150㎜ 부근이고, 안테나 부재(3b)에서는 80㎜ 부근이며, 안테나 부재(3c)에서는 Z=100㎜ 부근이라는 결과로 되었다. 따라서, 고밀도이고 균일한 플라즈마 분포를 실현하기 위해서는 도 4(b)에 나타내는 안테나 부재(3b)가 가장 우수한 것으로 된다.
도 6은 안테나 부재의 다른 예를 나타내는 도면이다. 이 예는, 안테나 부재(30)를 전체가 직사각형 형상으로 되도록 형성한 것으로서, 복수의 동심의 직사각형으로 루프 형상의 폐쇄된 홈으로서의 슬롯(330~334)이 형성되어 있고, 이들 슬롯(330~334)에 의해 도체(340~345)로 분리되어 있다. 이 예에서도, 도 1에 나타낸 안테나 부재(3)와 마찬가지로 하여, 중심측 도체(340, 341)의 두께는 상대적으로 얇고, 주위의 도체(342~345)의 두께가 상대적으로 두껍게 형성되어 있다. 그 밖의 조건 등은 도 1과 마찬가지로 선택하고 있다.
도 7(a)~도 7(c)는 안테나 부재의 각 도체간을 도전체로 접속한 예를 나타내며, 도 7(a)는 평면도이고, 도 7(b)는 도 7(a)의 선 B-B를 따른 단면도이고, 도 7(c)는 도전체의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 안테나 부재(3)에 있어서, 각 도체(310~315)는 각 슬롯(300~304)에 의해 전기적으로 분리되어 있기 때문에, 마이크로파는 각 슬롯을 통 과할 때에 감쇠하는 일이 없다고 하는 이점이 있다. 그러나, 각 도체(310~315)에서 전하가 충전되어 버려, 불필요한 이상 방전이 발생할 우려가 있다.
그래서, 도 7(a)에 나타낸 예는 각 도체(310~315) 사이를 복수의 접속 부재로서의 도전체(320)에 의해 전기적으로 접속하여, 각 도체(310~315)의 각각을 동일 전위로 함으로써 불필요한 이상 방전이 발생할 우려를 없앨 수 있다.
도전체(320)는 도 7(b)에 나타내는 바와 같이 높이 방향의 하반분이 도체(314, 315)를 접속하고, 상반분이 도체(314, 315)의 표면으로부터 돌출해 있다. 또는, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 도전체(320)의 높이 방향의 모든 부분이 도체(314, 315)를 접속하도록 해도 된다. 요컨대, 각 도체(310~315) 사이에 마련되어 있는 슬롯(300~304)의 높이 방향의 전부가 아니라, 그 일부가 도전체(320)로 접속되어 있으면 무방하고, 도전체(320)의 두께는 가능한 한 얇게 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 6에 나타낸 안테나 부재(30)에 있어서도 도 7에 나타낸 도전체(320)를 마련하도록 해도 된다.
도 8(a)~도 8(c)는 안테나 부재의 각 슬롯간에 결합 부분을 형성한 예를 나타내는 도면이다. 도 8(a)는 안테나 부재의 평면도이고, 도 8(b)는 결합 부분을 확대한 단면도이고, 도 8(c)는 결합 부분의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 8(a)에 나타낸 예는, 각 도체(311~315)의 각각의 전위를 동일하게 하기 위해서, 각 슬롯(300~304)의 일부를 관통시키지 않고 일부분을 남기도록 접속 부재로서의 결합 부분(321)을 형성한 것이다. 이 예에서도, 각 도체(310~315) 사이에 서 불필요한 이상 방전이 발생할 우려를 없앨 수 있다. 또한, 결합 부분(321)은 도 6에 나타낸 안테나 부재(30)에 적용해도 된다.
도 8(b)에 나타낸 예는, 슬롯(301)에 의해 두께가 얇은 도체(311)와 두께가 두꺼운 도체(312)로 구분되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 도 8(c)에 나타내는 바와 같이 높이 방향에서 두께가 얇은 부분과 두께가 두꺼운 부분으로 이루어지는 단차부를 갖는 도체(316)를 마련하도록 해도 된다. 즉, 슬롯을 경계로 하여 두께가 얇은 도체와, 두께가 두꺼운 도체를 마련할 필요는 없고, 또한, 도 8(c)에서의 내부 도체로서는 도체(310, 311, 316)에 상당한다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명했지만, 본 발명은 도시한 실시예에 한정되지 않는다. 도시된 실시예에 대하여, 본 발명과 동일한 범위 내에서 또는 균등한 범위 내에서 여러 가지의 수정이나 변형을 가하는 것이 가능하다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치는 마이크로파를 공급함으로써 안테나 부재 근방에 균일한 전계를 형성하여, 처리 공간 내에 평면적으로 균일한 고밀도 플라즈마를 발생시킬 수 있기 때문에, 반도체 웨이퍼 등을 플라즈마 CVD, 에칭, 산화, 질화 등의 플라즈마 프로세스 처리하는 데 이용할 수 있다.
Claims (17)
- 피처리체를 탑재하는 탑재대를 내부에 마련한 처리 용기와,마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생기와,상기 마이크로파 발생기에서 발생된 마이크로파를 상기 처리 용기로 유도하기 위한 도파관과,상기 도파관에 접속되어 상기 탑재대와 대향하여 배치된 평면 안테나 부재를 구비하고,상기 평면 안테나 부재는, 주변부의 두께가 상대적으로 두껍게 형성되고 중심부가 상대적으로 얇게 형성되어 있어, 실질적으로 폐쇄된 루프 홈에 의해서 내부 도체 영역과 외부 도체 영역으로 구분되어 있는것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 루프 홈은 복수 마련되어 있고, 그것들은 동심원으로 배치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 루프 홈은 복수 마련되어 있고, 그것들은 동심의 직사각형으로 배치되 어 있는 플라즈마 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 루프 홈은 상기 평면 안테나 부재의 두께 방향으로 관통한 슬롯인 플라즈마 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 내부 도체 영역과 상기 외부 도체 영역은 상기 루프 홈을 횡단하는 접속 부재에 의해서 접속되어 있는 플라즈마 처리 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 접속 부재는 상기 루프 홈 내의 높이 방향에서 상기 내부 도체 영역과 상기 외부 도체 영역을 접속하고 있는 플라즈마 처리 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 평면 안테나 부재는,상기 루프 홈으로 구분된 상기 내부 도체 영역과 상기 외부 도체 영역을 구성하는 금속 부재와,상기 금속 부재를 덮는 절연 부재를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 평면 안테나 부재는,상기 루프 홈으로 구분된 절연 부재와,상기 절연 부재의 표면을 코팅하여 상기 루프 홈으로 구분된 상기 내부 도체 영역과 상기 외부 도체 영역을 구성하는 도전성 부재를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 루프 홈을 경계로 하여 상기 내부 도체 영역이 상대적으로 얇게 형성되고, 상기 외부 도체 영역이 상대적으로 두껍게 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 루프 홈에 인접하는 내부 도체 영역은, 두께 방향으로 얇은 부분과 두꺼운 부분이 형성된 단차부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 주변주의 두껍게 형성된 부분에 냉각로가 형성되는 플라즈마 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 평면 안테나 부재는 그 두께가 λ/8 이상으로 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 평면 안테나 부재는, 실질적으로 폐쇄된 유전체로 이루어지는 루프 홈에 의해서 내부 도체 영역과 외부 도체 영역으로 구분되어 있으며, 상기 내부 도체 영역과 상기 외부 도체 영역은 도전 재료로 구성되고, 상기 유전체에 의해서 상기 도전 재료가 덮여져 있는 플라즈마 처리 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 도전 재료는 구리로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 도전 재료는 절연 부재와, 상기 절연 부재의 표면에 코팅된 도전성 재료를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
- 피처리체를 탑재하는 탑재대를 내부에 마련한 처리 용기와,마이크로파를 발생하는 마이크로 발생기와,상기 마이크로파 발생기에서 발생된 마이크로파를 상기 처리 용기로 유도하기 위한 도파관과,상기 도파관에 접속되어 상기 탑재대와 대향하여 배치된 평면 안테나 부재를 구비하고,상기 평면 안테나 부재는, 실질적으로 폐쇄된 유전체로 이루어지는 루프 홈에 의해서 내부 도체 영역과 외부 도체 영역으로 구분되어 있으며, 상기 내부 도체 영역과 상기 외부 도체 영역은 도전 재료로 구성되고, 상기 유전체에 의해서 상기 도전 재료가 덮여져 있는플라즈마 처리 장치.
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