KR101016147B1 - 플라즈마 처리 장치, 안테나, 플라즈마 처리 장치의 사용방법, 및 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치, 안테나, 플라즈마 처리 장치의 사용방법, 및 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법 Download PDF

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고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠
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Abstract

플라즈마 처리 장치(10)는 처리 용기(100)와, 마이크로파를 출력하는 마이크로파원(900)과, 마이크로파를 전송시키는 동축관의 내부 도체(315a)와, 관통 구멍(305a)를 갖고, 내부 도체(315a)가 전송한 마이크로파를 투과시켜서 처리 용기(100)의 내부에 방출하는 유전체판(305)과, 관통 구멍(305a)을 거쳐서 내부 도체(315a)에 연결되고, 적어도 일부가 유전체판(305)의 기판 측의 면에 인접한 상태에서 유전체판(305)의 기판 측의 면으로부터 노출한 금속 전극(310)을 갖는다. 금속 전극(310)의 노출면 중 일면이 유전체 커버(320)로 덮여져 있다.

Description

플라즈마 처리 장치, 안테나, 플라즈마 처리 장치의 사용 방법, 및 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법{PLASMA PROCESSING SYSTEM, ANTENNA, AND USE OF PLASMA PROCESSING SYSTEM}
본 발명은 전자파에 의해 가스를 여기시켜서 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 저주파수의 전자파를 처리 용기 내에 공급하는 안테나를 포함한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
종래부터, 도파관이나 동축관을 이용하여 전자파를 플라즈마 처리실에 도입하는 방법이 개발되고 있다. 예를 들면, 유전체 원판의 중심에 형성된 원형 관통 구멍 내에 도파관의 원통 형상의 중심 도체의 하부가 감입되어 있고, 그 중심 도체의 하단부 내에는 여기용 금속 캡이 감입되어 있다. 이 캡의 바닥면 및 외주면에는, 이들 면이 직접 플라즈마 발생실에 노출하지 않도록 보호 캡이 장착되어 있다. 보호 캡은, 플라즈마 발생실에서 발생된 플라즈마에 의해 금속 캡에 전계가 집중되어 금속 캡이 손상되는 것을 방지한다.
그러나, 금속 캡의 전체를 보호 캡으로 덮는 경우, 금속 캡의 바닥면이나 외주면 등의 일면을 보호 캡에 밀착시키면 금속 캡의 다른 면에서 간극이 발생하고, 그 간극에서 이상 방전이 발생하여, 플라즈마가 불균일하고 또한 불안정해질 가능성이 있다. 이에 대하여, 금속 캡의 어느 쪽의 면도 보호 캡에 밀착시켜서, 간극이 발생하지 않도록 가공 정밀도를 높게 하면, 비용이 높아진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 소정의 실시예에 의하면, 전자파에 의해 가스를 여기시켜서 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치로서, 처리 용기와, 전자파를 출력하는 전자파원과, 상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송시키는 도체봉과, 관통 구멍이 형성되고, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 상기 처리 용기의 내부에 방출하는 유전체판과, 상기 유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체 측의 면으로부터 노출한 금속 전극을 구비하고, 상기 금속 전극의 노출면 중 일부가 유전체 커버로 덮여져 있는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 금속 전극의 노출면 중 일부가 유전체 커버로 덮여져 있다. 이에 의하면, 금속 전극 근방의 전계를 약하게 하여, 플라즈마의 균 일성을 높일 수 있다. 이때, 기계 가공의 정밀도상, 가공면을 2면 이상으로 하면 간극이 발생하고, 그 간극에 의해 이상 방전이 발생할 우려가 있다.
그러나, 이러한 구성에 의하면, 상기 금속 전극의 노출 부분 중 일면이, 유전체 커버에 의해 덮어져 있다. 이와 같이 상기 금속 전극의 노출 부분 중, 금속 전극의 바닥면이나 외주면 등의 일면만을 유전체 커버에 의해 덮은 경우에는, 금속 전극과 유전체 커버를 밀착시킬 수 있다. 이에 따라, 금속 전극과 유전체 커버 사이에 간극이 발생하지 않기 때문에, 이상 방전을 방지하여, 플라즈마를 균일하고 또한 안정적으로 발생시킬 수 있다. 또한, 고정밀도 가공도 불필요해지기 때문에, 비용을 억제할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 전자파에 의해 가스를 여기시켜서 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치로서, 처리 용기와, 전자파를 출력하는 전자파원과, 상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송시키는 도체봉과, 관통 구멍이 형성되고, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 상기 처리 용기의 내부에 방출하는 유전체판과, 상기 유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체 측의 면으로부터 노출한 금속 전극을 구비하고, 상기 금속 전극의 노출면은 피처리체에 대하여 대략 평행한 면을 갖지 않는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
발명자들은 독자적인 시뮬레이션에 의해, 도 7에 나타낸 바와 같이, 유전체판의 피처리체 측의 면에 노출한 금속 전극 중, 피처리체에 대하여 평행한 면(면 C)에서 전계 강도가 높아지는 것을 발견하였다.
따라서, 금속 전극의 노출면을 피처리체에 대하여 대략 평행한 면을 갖지 않도록 형성함으로써, 금속 전극 근방의 전계를 약하게 하여 플라즈마의 균일성을 높일 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 전자파를 전송시키는 도체봉과, 관통 구멍이 형성되고, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 상기 처리 용기의 내부에 방출하는 유전체판과, 상기 유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체 측의 면으로부터 노출한 금속 전극을 구비하고, 상기 금속 전극의 노출면 중 일면이 유전체 커버로 덮여져 있는 안테나가 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 전자파를 전송시키는 도체봉과, 관통 구멍이 형성되고, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 상기 처리 용기의 내부에 방출하는 유전체판과, 상기 유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체 측의 면으로부터 노출한 금속 전극을 구비하고, 상기 금속 전극의 노출면은 피처리체에 대하여 대략 평행한 면을 갖지 않는 안테나가 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 전자파원으로부터 주파수가 1㎓ 이하인 전자파를 출력하여, 상기 전자파를 도체봉에 전송시키고, 유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체 측의 면으로부터 노출한 금속 전극에 의해서 처리 용기의 내벽에 보지(保持)된 상기 유전체판에, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 처리 용기의 내부에 방출하고, 상기 방출된 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 처리 가스를 여기시켜서 피처리체에 소망의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 사용 방법이 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 전자파원으로부터 주파수가 1㎓ 이하인 전자파를 출력하여, 상기 전자파를 도체봉에 전송시키고, 유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체 측의 면으로부터 노출한 금속 전극에 의해서 처리 용기의 내벽에 보지된 상기 유전체판에, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 처리 용기의 내부에 방출하고, 상기 방출된 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 클리닝 가스(cleaning gas)를 여기시켜서 플라즈마 처리 장치를 클리닝하는 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법이 제공된다.
이에 의하면, 예를 들면, 1㎓ 이하의 주파수의 전자파를 이용함으로써, 2.45㎓ 주파수의 전자파의 어느 정도의 파워에서는 단일 가스의 상태에 의해 표면파가 넓어지지 않아, 균일하고 안정한 플라즈마를 여기할 수 없었던 F계 단일 가스이더라도 균일하고 안정한 플라즈마를 여기시킬 수 있다. 이에 따라, 실용적인 전자파의 파워를 이용하여 클리닝 가스를 여기시키고, 이에 따라 생성된 플라즈마에 의해서 플라즈마 처리 장치의 내부를 클리닝할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 금속 전극과 유전체 커버 사이에 간극이 발생하지 않기 때문에, 이상 방전을 방지하여, 플라즈마를 균일하고 또한 안정적으로 발생시킬 수 있고, 고정밀도 가공도 불필요해지기 때문에 비용을 억제할 수 있다.
(제 1 실시형태)
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 먼저 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치에 대해서, 본 장치를 종방향으로 절단한 단면도인 도 1(도 2의 단면 O-O), 및 처리 용기의 천장면을 나타낸 도 2를 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 첨부 도면에 있어서, 동일한 구성 및 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
(플라즈마 처리 장치의 구성)
플라즈마 처리 장치(10)는 그 내부에서 유리 기판[이하, 「기판(G)」이라고 함]을 플라즈마 처리하기 위한 처리 용기(100)를 갖고 있다. 처리 용기(100)는 용기 본체(200)와 덮개(300)로 구성된다. 용기 본체(200)는 그 상부가 개구되고 바닥을 갖는 입방체 형상을 갖고 있고, 그 개구는 덮개(300)에 의해 폐색되어 있다. 용기 본체(200)와 덮개(300)의 접촉면에는 O링(205)이 마련되어 있고, 이에 따라 용기 본체(200)와 덮개(300)가 밀폐되어, 처리실(U)이 형성된다. 용기 본체(200) 및 덮개(300)는, 예를 들면 알루미늄 등의 금속으로 이루어져, 전기적으로 접지되어 있다.
처리 용기(100)의 내부에는 기판(G)을 탑재하기 위한 서셉터(105)(스테이지)가 마련되어 있다. 서셉터(105)는, 예를 들면 질화 알루미늄으로 이루어지고, 그 내부에는 급전부(110) 및 히터(115)가 마련되어 있다.
급전부(110)에는 정합기(120)(예를 들면, 콘덴서)를 거쳐서 고주파 전원(125)이 접속된다. 또한, 급전부(110)에는 코일(130)을 거쳐서 고압 직류 전원(135)이 접속된다. 정합기(120), 고주파 전원(125), 코일(130) 및 고압 직류 전원(135)은 처리 용기(100)의 외부에 마련되어 있다. 또한, 고주파 전원(125) 및 고압 직류 전원(135)은 접지되어 있다.
급전부(110)는 고주파 전원(125)으로부터 출력된 고주파 전력에 의해 처리 용기(100)의 내부에 소정의 바이어스 전압을 인가하도록 되어 있다. 또한, 급전부(110)는 고압 직류 전원(135)으로부터 출력된 직류 전압에 의해 기판(G)을 정전 흡착하도록 되어 있다.
히터(115)에는 처리 용기(100)의 외부에 마련된 교류 전원(140)이 접속되어 있고, 교류 전원(140)으로부터 출력된 교류 전압에 의해 기판(G)을 소정의 온도로 보지(保持)하도록 되어 있다. 서셉터(105)는 지지체(145)에 지지되어 있고, 그 주위에는 처리실(U)의 가스의 흐름을 바람직한 상태로 제어하기 위한 배플판(150)이 마련되어 있다.
처리 용기(100)의 바닥부에는 가스 배출관(155)이 마련되어 있고, 처리 용기(100)의 외부에 마련된 진공 펌프(도시하지 않음)를 이용하여 가스 배출관(155)으로부터 처리 용기(100) 내의 가스가 배출됨으로써, 처리실(U)은 소망의 진공도까지 감압된다.
덮개(300)에는 복수의 유전체판(305), 복수의 금속 전극(310) 및 복수의 동축관의 내부 도체(315a)가 마련되어 있다. 도 2를 참조하면, 유전체판(305)은 알루미나(Al2O3)에 의해 형성된, 148㎜×148㎜의 대략 정사각형의 플레이트가 분기 동축관(640)의 관내 파장을 λg(915㎒에서 328㎜)로 했을 때, λg/2의 정수배(여기서는 1배)의 등간격으로 종횡으로 배치되어 있다. 이에 따라, 224장(=14×16)의 유전체판(305)이 2277.4㎜×2605㎜의 처리 용기(100)의 천장면에 균등하게 배치된다.
이와 같이, 유전체판(305)은 대칭성이 좋은 형상을 하고 있기 때문에, 1장의 유전체판(305) 내에서 균일한 플라즈마가 발생하기 쉽다. 또한, 복수의 유전체판(305)이 λg/2의 정수배의 등간격으로 배치됨으로써, 동축관의 내부 도체(315a)를 이용하여 전자파를 도입하는 경우, 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
다시 도 1로 되돌아가면, 덮개(300)의 금속면에는, 도 1에 나타낸 홈(300a)이 잘려져 있어 도체 표면파의 전파를 억제하도록 되어 있다. 또한, 도체 표면파란 금속면과 플라즈마 사이를 전파하는 파장을 말한다.
유전체판(305)을 관통한 내부 도체(315a)의 선단에는 금속 전극(310)이 기판(G) 측에 노출하도록 마련되어 있어, 내부 도체(315a) 및 금속 전극(310)에 의해서 유전체판(305)을 보지하도록 되어 있다. 금속 전극(310)의 기판 측의 면에는 유전체 커버(320)가 마련되어, 전계의 집중을 방지하도록 되어 있다.
도 2의 단면 A-A'-A를 나타낸 도 3을 참조하면서 설명을 더욱 계속한다. 동축관(315)은 상자 형상의 내부 도체(축부)(315a)와 외부 도체(315b)로 구성되어 있고, 금속(바람직하게는, 동)에 의해 형성되어 있다. 덮개(300)와 내부 도체(315a) 사이에는, 그 중앙에서 내부 도체(315a)가 관통한 링 형상의 유전체(410)가 마련되어 있다. 링 형상의 유전체(410)의 내주면 및 외주면에는, O링(415a, 415b)이 마련되어 있고, 이에 따라 처리실(U)의 내부를 진공 밀봉하도록 되어 있다.
내부 도체(315a)는 덮개부(300d)를 관통하여 처리 용기(100)의 외부로 돌출해 있다. 내부 도체(315a)는 연결부(510), 스프링 부재(515) 및 단락부(520)로 이루어지는 고정 기구(500)에 의해, 스프링 부재(515)의 탄성력을 이용하여 처리 용기(100)의 바깥쪽을 향해서 올려져 있다. 또한, 덮개부(300d)는 덮개(300)의 상면으로서, 내부 도체(315a)의 올려진 부분의 근방에서, 덮개(300)와 외부 도체(315b)와 일체화되어 있는 부분을 말한다.
내부 도체(315a)의 관통 부분에는 단락부(520)가 마련되어, 동축관(315)의 내부 도체(315a)와 덮개부(300d)를 전기적으로 단락시키도록 되어 있다. 단락부(520)는 쉴드 스파이럴(shield spiral)로 구성되어, 내부 도체(315a)를 상하로 슬라이드 가능하게 마련되어 있다. 또한, 단락부(520)에 금속 브러쉬를 이용할 수 도 있다.
이와 같이, 단락부(520)를 마련한 것에 의해, 플라즈마로부터 금속 전극(310)에 유입한 열을 내부 도체(315a) 및 단락부를 통해서 효율적으로 덮개에 방출할 수 있기 때문에, 내부 도체(315a)의 가열을 억제하여 내부 도체(315a)에 인접한 O링(415a, 415b)의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 단락부(520)는 내부 도체(315a)를 통해서 스프링 부재(515)에 마이크로파가 전해지는 것을 방지하기 때문에, 스프링 부재(515) 주변에서의 이상 방전이나 전력 손실이 발생하지 않는다. 또한, 단락부(520)는 내부 도체(315a)의 축 흔들림을 방지하여, 확실히 보지할 수 있다.
또한, 단락부(520)에서 덮개부(300d)와 내부 도체(315a) 사이, 및 후술하는 유전체(615)와 덮개부(300d) 사이를 O링(도시하지 않음)으로 진공 밀봉하고, 덮개부(300d) 내의 공간에 불활성 가스를 충전함으로써, 대기중의 불순물이 처리실 내에 혼입하는 것을 방지할 수 있다.
도 1의 냉매 공급원(700)은 냉매 배관(705)에 접속되어 있고, 냉매 공급원(700)으로부터 공급된 냉매가 냉매 배관(705) 내를 순환하여 다시 냉매 공급원(700)으로 되돌아감으로써, 처리 용기(100)를 소망하는 온도로 유지하도록 되어 있다. 가스 공급원(800)은 가스 라인(805)을 거쳐서 도 3에 나타낸 내부 도체(315a) 내의 가스 유로로부터 처리실 내에 도입된다.
2대의 마이크로파원(900)으로부터 출력된, 120㎾[=60㎾×2(2W/㎠)]의 파워를 갖는 마이크로파는, 분기 도파관(905)(도 4 참조), 8개의 동축 도파관 변환기(605), 8개의 동축관(620), 도 1의 배면 방향에 평행하게 위치하는 8개의 분기 동축관(640)(도 2 참조)에 7개씩 연결된 동축관(600), 분기판(610)(도 5 참조) 및 동축관(315)을 전송하고, 복수의 유전체판(305)을 투과하여 처리실 내에 공급된다. 처리실(U)에 방출된 마이크로파는, 가스 공급원(800)으로부터 공급된 처리 가스를 여기시키고, 이에 따라 생성된 플라즈마를 이용하여 기판(G) 상에 소망의 플라즈마 처리가 실행된다.
(금속 전극에 의한 유전체판의 보지)
다음에, 이상과 같이 구성된 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 안테나 부분[유전체판(305), 금속 전극(310), 동축관(315)]의 구성, 및 금속 전극(310)을 이용한 유전체판(305)의 보지 기구에 대해서 상세히 설명한다.
도 3 및 금속 전극 근방을 확대한 도 6에 나타낸 바와 같이, 동축관(315, 600)은 원통 형상의 내부 도체(315a, 600a)와 외부 도체(315b, 600b)로 구성되어 있고, 모두 금속에 의해 형성되어 있다. 내부 도체(315a)는 도체봉의 일례이다. 특히, 본 실시형태에서는 동축관(315, 600)은 열전도율 및 전기 전도율이 높은 동에 의해 형성되어 있어, 마이크로파나 플라즈마로부터의 열을 방출함과 아울러, 마이크로파를 양호하게 전송시키도록 되어 있다.
금속 전극(310)은 알루미늄(Al) 등의 금속으로 형성되어 있다. 금속 전극(310)이 플라즈마 측에 노출해 있으면, 급전점 근방의 금속 전극(310)에 전계가 집중하여, 유전체판(305)의 표면보다 높은 밀도의 플라즈마가 발생하고, 플라즈마의 균일성이 손상될 뿐만 아니라, 금속 전극(310)이 에칭되어 금속 오염이 발생할 우려가 있다. 특히, 기판(G)에 대하여 대략 평행한 면에서의 전계 강도는 높아지게 된다.
(시뮬레이션)
도 7에 나타낸 시뮬레이션 모델 P1, P2의 면 A-C, 면 A-E의 근방의 시스(sheath) 내의 마이크로파의 전계 강도에 대해서 설명한다. 발명자들은 금속 전극(310)의 노출 부분 중, 기판(G)에 평행한 면 C를 그대로 기판(G) 측에 노출시킨 경우(P1)와, 기판(G)에 평행한 면을 유전체 커버(320)에 의해 덮은 경우(P2)에 대해서, 면 A~면 C, 면 A~면 E의 근방의 전계 강도(즉, 시스 내의 마이크로파의 전계 강도)를 시뮬레이션에 의해 구하였다. 이 결과를 나타낸 도 7의 그래프를 보면, 금속 전극(310)의 표면 중, 기판(G)에 평행하게 노출한 면 C에서는 현저히 전계 강도가 높아지는 것을 알 수 있었다.
보다 상세히 설명하면, 기판(G)에 평행한 면 C를 플라즈마 측에 노출시킨 경우(P1), 유전체판 하부의 면 A 근방의 전계 강도는 비교적 낮았다. 한편, 금속 전극(310)의 노출 부분의 측면 B 근방의 전계 강도는, 면 A로부터 멀어짐에 따라서 높아져 갔지만, 기판(G)에 평행한 면 C 근방의 전계 강도에 비하면 낮고, 기판(G)에 평행한 면 C 근방의 전계 강도는 다른 면 A, B보다 현저히 높아지게 되었다.
다음에, 발명자들은 기판(G)에 평행한 면 C를 알루미나의 유전체 커버(320)에 의해 덮은 경우(P2)에 대해서 시뮬레이션을 행하였다. 그 결과, 평탄부를 유전체 커버(320)로 덮음으로써, 평탄부의 전계 강도가 현저히 작아지는 것을 알 수 있었다. 경사진 면 B에서도 전계 강도는 강해지지만, 기껏해야 유전체 커버(320)로 덮어져 있지 않은 경우의 절반 정도이었다. 이 결과, 발명자들은 평탄부를 유전체 커버(320)로 덮음으로써, 플라즈마의 집중을 방지하여 보다 균일한 플라즈마를 생성할 수 있음을 증명하였다.
또한, P1과 P2의 비교로부터, 기판(G)에 평행한 면 C를 유전체 커버(320)에 의해서 덮음으로써, 금속 전극 근방의 전계를 약하게 하여, 플라즈마의 균일성을 높일 수 있음을 알 수 있었다.
그래서, 도 6의 금속 전극(310)의 노출 부분 중, 기판(G)에 대하여 대략 평행한 면에는, 유전체 커버(320)에 의한 커버가 이루어져 있다. 특히, 금속 전극의 바닥면이나 외주면 등의 일면만을 유전체 커버(320)에 의해 덮기 때문에, 금속 전극(310)과 유전체 커버(320)를 밀착시킬 수 있다. 이에 따라, 금속 전극(310)과 유전체 커버(320) 사이에 간극이 발생하지 않기 때문에, 이상 방전을 방지하여 플라즈마를 균일하고 또한 안정적으로 발생시킬 수 있다. 또한, 고밀도 가공도 불필요해지기 때문에, 비용을 억제할 수 있다. 또한, 유전체 커버(320)는 다공질 세라믹으로 형성되어 있다.
금속 전극(310)은 유전체판(305)의 대략 중앙에 마련된 관통 구멍(305a)을 거쳐서 동축관(315)의 내부 도체(315a)에 연결되면서, 유전체판(305)의 기판 측의 면에 노출한다. 금속 전극(310)의 직경은 내부 도체(315a)의 직경보다 크고, 금속 전극(310)의 기판에 평행한 면과 유전체판(305)의 기판(G)에 평행한 면은 일부 인접해 있다. 이에 따라, 유전체판(305)은 금속 전극(310)에 의해서 기판 측으로부터 보지된 상태에서 내부 도체(315a)에 의해 올려져서, 처리 용기(100)의 내벽에 확실히 고정된다.
이와 같이, 금속 전극(310)은 동축관(315)의 내부 도체(315a)보다 바깥쪽으로 돌출하면서 유전체판(305)의 기판 측의 면에 노출해 있다. 또한, 금속 전극(310)은 금속이기 때문에, 유전 부재보다 기계적 강도가 강하다. 이에 따라, 금속 전극(310)은 구조적으로도 재질적으로도 강고하게 유전체판(305)을 보지할 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 동축관(315)에는 내부 도체(315a)의 내부를 관통하는 가스 도입로(315c)가 마련되어 있다. 도 1에 나타낸 가스 공급원(800)은 가르 라인(805)을 거쳐서 가스 도입로(315c)에 연통해 있다. 가스 도입로(315c)는 금속 전극(310)의 내부에 마련된 가스 통로(310a)에 연통해 있다. 가스 통로(310a)는 2개의 환상(環狀) 유로에 분기하고, 금속 전극(310)의 하면으로부터 유전체 커버(320)로 방출된다.
유전체 커버(320)에 유입된 가스는, 유전체 커버(320)를 형성하는 다공질 세라믹의 기공 사이를 흐르는 동안에 그 속도를 약하게 하여, 어느 정도 감속된 상태에서 유전체 커버(320)의 표면 전면으로부터 전부 처리실(U)에 도입된다. 가스가 층류 형상으로 규칙성을 갖고서 흐름으로써, 균일하고 양호한 프로세스를 실현할 수 있다.
각 유전체판(305)의 기판 측의 면은 대략 정사각형으로 형성되어 있고, 금속 전극(310)에 대하여 대칭성을 갖고 있다. 이 때문에, 마이크로파는 천장면에 전면에 걸쳐서 배치된 복수의 유전체판(305)으로부터 균일하게 방출된다. 이 결과, 유 전체판(305)의 아래쪽에 있어서 플라즈마를 보다 균일하게 생성할 수 있다. 각 유전체판(305)은 알루미나(Al2O3)로 형성되어 있다.
(금속 전극 및 유전체 커버의 최적 형상)
발명자들은, 이상 방전을 발생시키지 않기 위해서, 금속 전극(310) 및 알루미나에 의해 형성된 유전체 커버(320)의 최적 형상을 시뮬레이션에 의해 다음과 같이 구하였다.
금속 전극(310)의 형상에서는, 도 15 및 도 16에 나타낸 폭 D, 높이 H로서 선단부가 둥글게 되어 있는 기본형, 도 17 및 도 18에 나타낸 직경 32㎜, 높이 H의 원추 형상, 도 19에 나타낸 직경 32㎜, 높이 10㎜의 원추 형상, 도 20에 나타낸 반구 형상을 시뮬레이션의 대상으로 하였다. 금속 전극(310)과 유전체 커버(320)의 조합 형상에서는, 도 21에 나타낸 원추형, 도 22 및 도 23에 나타낸 원추형의 선단이 플랫(flat)한 형상을 시뮬레이션 대상으로 하였다.
(시뮬레이션 결과)
이상의 조건으로 시뮬레이션을 실행한 결과 얻어진 금속 전극(310) 및 유전체판(305) 하면의 전계 강도의 분포를 도 15~도 23을 이용하여 설명한다. 먼저, 발명자들은 상기 시뮬레이션 조건의 하, 폭 D를 32㎜로 고정하고, 높이 H를 4㎜, 7㎜, 10㎜로 변화시켰다. 도 15는 이 경우의 유전체판(305) 하부의 전계 강도를 나타낸다. Γ은 반사 계수의 절대값(괄호 안은 위상)을 나타낸다. 반사 계수는 금속 전극 측에서 본 마이크로파의 반사를 나타내는 지표이다.
도 15에 나타낸 결과에 의해, 발명자들은 기본형에서는, 금속 전극(310)의 하면의 수평면에서 전계가 강해지는 것을 알 수 있었다. 또한, 발명자들은 금속 전극(310)의 높이를 변화시키더라도, 전계의 집중은 개선되지 않는 것을 확인하였다.
그래서, 발명자들은, 도 16에 나타낸 바와 같이, 높이 H를 7㎜로 고정하고, 폭 D(금속 전극의 직경)을 24㎜, 32㎜, 40㎜로 변화시켰다. 그러나, 이 결과에 의해서도, 금속 전극 하면의 수평면에 있어서 전계의 집중은 개선되지 않았다.
다음에, 발명자들은, 도 17에 나타낸 바와 같이, 금속 전극(310)을 원추 형상으로 하고, 높이 H를 7, 10, 13㎜로 변화시켰다. 이 결과, 전계의 집중은 개선되고, 특히 금속 전극(310)의 경사진 면에는 전계가 집중하기 어려운 것을 알 수 있었다. 또한, 상기 7, 10, 13㎜의 범위에서는, 금속 전극(310)의 높이를 높게 하는 편이 전계가 집중하기 어려운 것을 알 수 있었다.
그러나, 도 18에 나타낸 바와 같이, 높이 H를 16, 19, 25㎜로 더욱 높게 하면, 금속 전극(310)의 선단에서 다시 전계가 강해져 오는 것을 알 수 있었다.
다음에, 발명자들은, 도 19에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 유전율 εr를 변동시켰을 때의 원추형의 금속 전극(310) 및 유전체판(305) 하면의 분포 상태를 시뮬레이션에 의해 구하였다. 이때, 원추 직경의 금속 전극(310)의 직경을 32㎝로 하고, 높이를 10㎜로 고정하였다.
또한, 유전 정접 Tδ을 -0.1로 하였다. 플라즈마의 유전율 εr 및 유전 정접 Tδ은 플라즈마의 상태를 나타내고 있고, 플라즈마의 유전율 εr는 플라즈마에 있어서의 분극 상태를 나타내고, 플라즈마의 유전 정접 Tδ는 가스를 여기시킴으로써 생성된 플라즈마 내의 저항에 의한 전하의 손실 상태를 나타내고 있다.
도 19에서는, 플라즈마의 유전율 εr를 -40, -20, -10으로 변동시켰다. 플라즈마의 유전율 εr가 클수록 플라즈마의 밀도가 높은 것을 나타내고 있다. 도 19에 나타낸 결과로부터, 발명자는 플라즈마의 밀도가 낮을수록 금속 전극(310)의 전계가 강하게 되어, 마이크로파가 넓어지지 않는 것을 확인하였다.
다음에, 발명자들은, 도 20에 나타낸 바와 같이, 금속 전극(310)의 형상을 직경 32㎜의 반구형으로 하여 시뮬레이션을 실행하였다. 이 경우에도, 금속 전극(310) 및 유전체판(305)의 하면에서 전계의 집중은 보이지 않았다. 단, 반구형의 금속 전극(310)은 원추형의 금속 전극(310)보다 높이가 높게 되어 버린다. 또한, 금속 전극(310)을 반구 형상으로 하는 것은 원추 형상으로 하는 것보다 가공이 어렵다.
다음에, 발명자들은, 도 21에 나타낸 바와 같이, 금속 전극(310)의 피처리체에 수평한 면에 원추형의 유전체 커버(320)를 마련하고, 금속 전극(310) 및 유전체 커버(320)의 노출면을 대략 원추 형상으로 하였다. 금속 전극(310)의 바닥면의 직경을 54㎜, 높이를 7㎜로 하고, 금속 전극(310)의 바닥면으로부터 유전체 커버(320)의 선단부까지의 높이를 27㎜로 하였다. 이 경우에도, 금속 전극(310)의 근방에서 전계의 집중은 보이지 않았다.
또한, 발명자들은, 도 22 및 도 23에 나타낸 바와 같이, 유전체 커버(320)의 선단을 플랫하게 한 구조의 경우의 전계 집중도를 시뮬레이션하였다. 도 22에서는, 금속 전극(310)의 바닥면의 직경을 54㎜, 높이를 7㎜로 하고, 유전체 커버(320)의 높이 W를 12, 10, 8, 6㎜로 변동시켰다. 이 결과, 발명자들은 유전체 커버의 두께가 10㎜ 이상인 경우, 전계의 집중은 보이지 않는 것을 확인하였다.
그래서, 발명자들은 도 23에 나타낸 모델을 상정하였다. 즉, 금속 전극(310)의 바닥면의 직경을 54㎜, 높이를 7㎜로 하여, 유전체 커버(320)의 높이 W를 10㎜로 변동시키고, 플라즈마의 유전율 εr를 -10, -20, -40, -60으로 변동시켰다. 이 결과, 유전체 커버(320)의 두께를 10㎜로 고정한 경우, 고밀도이더라도 금속 전극(310)의 근방에서 전계의 집중은 보이지 않았다.
(실험)
그래서, 발명자는 상기 시뮬레이션 결과에 근거하여 실험을 행하였다. 실험의 플라즈마 조건은 다음의 4계통이다.
(1) Ar 단일 가스: 3, 1, 0.5, 0.1, 0.05Torr
(2) Ar/O2 혼합 가스: Ar/O2=160/40, 100/100, 0/200sccm
(3) Ar/N2 혼합 가스: Ar/N2=160/40, 100/100, 0/200sccm
(4) Ar/NF3 혼합 가스: Ar/NF3=180/20, 160/40, 100/100sccm
이 실험 결과에 대해서, 주목해야 할 사항을 간단히 설명한다. 금속 전극(310)이 원추 형상인 경우, 금속 전극(310)의 근방에 전계가 집중하는 일은 없 고, 또한, Ar 가스의 압력, O2, N2, NF3 등의 가스종에 대한 의존성도 거의 없어 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 금속 전극(310)이 반구 형상인 경우, 아르곤 가스와 함께 O2 또는 NF3의 가스를 공급할 때, O2 및 NF3에 대한 압력 의존성이 비교적 높았다. 금속 전극(310)에 유전체 커버(320)를 부착하여, 원추 형상으로 형성한 경우, 유전체 커버(320)(여기서는 알루미나)의 플라즈마 휘도가 금속 전극(310)보다 어두웠다. 또한, 금속 전극(310)의 알루미늄 부분의 휘도에는 가스종 의존성이 있는 것을 알 수 있었다. 기본형에서는, O2의 압력 의존성이 비교적 높았다.
이상의 고찰에 근거하여, 발명자는 다음과 같은 결론을 도출하였다. 먼저, 금속 전극(310)은 전계를 집중시키지 않기 때문에 대략 원추 형상 또는 대략 반구 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 특히, 대략 원추 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 금속 전극(310)에 유전체 커버(320)를 부착하는 경우에도, 금속 전극(310) 및 유전체 커버(320)의 노출면을 대략 원추 형상으로 하는 것이 바람직하다. 그때, 유전체 커버(320)의 선단이 플랫하게 형성되어 있는 쪽이, 플랫하게 형성되어 있지 않은 경우보다 선단에 전계가 집중하지 않기 때문에 더욱 바람직하다. 또한, 선단이 플랫하게 형성되어 있는 유전체 커버(320)의 기판(G)에 수직한 방향의 높이가 10㎜ 이내이면 더욱 바람직한 것을 도출하였다.
(보호막)
금속 전극(310)의 표면은 내식성이 높은 산화 이트륨(Y2O3), 알루미 나(Al2O3), 테프론(등록 상표)의 보호막으로 덮여져 있다. 이에 따라, F계 가스(불소 라디칼)나 염소계 가스(염소 라디칼) 등에 의해 금속 전극(310)이 부식되는 것을 회피할 수 있다.
이 보호막의 재질에 대해서 구체적으로 설명한다. 금속 전극(310)의 표면에 피막하는 보호막은, 알루미늄을 주성분으로 하는 금속의 산화막으로 이루어지는 막으로서, 막두께가 10nm 이상이며, 상기 막으로부터의 방출 수분량이 1E18분자/㎠ 이하(1×1018개/㎠ 이하)인 금속 산화막이더라도 좋다. 또한, 이하의 설명에서는 E표기법(E-Notation)을 이용하여 분자 수를 나타낸다.
이 방출 수분은 금속 산화물막의 표면 흡착수에 유래하고 있고, 방출 수분량은 금속 산화물막의 실효 표면적에 비례하기 때문에, 방출 수분량을 저감하기 위해서는 실효 표면적을 최소로 하는 것이 유효하다. 이 때문에, 금속 산화물막은 표면에 기공[포어(pore)] 등이 없는 배리어형 금속 산화물막인 것이 바람직하다.
일부 원소의 함유량을 억제한 알루미늄을 주성분으로 하는 금속에 있어서, 특정한 화성액을 이용함으로써 형성된 금속 산화물막은, 보이드(void)나 가스 포켓(gas pocket)이 형성되지 않아, 가열에 의한 산화물막의 크랙 발생 등이 억제됨으로써, 초산, 불소 등의 약액 및 할로겐 가스, 특히 염소 가스에 대하여 양호한 내식성을 갖는다.
금속 산화물막으로부터의 방출 수분량은, 금속 산화물막을 23℃에서 10시간, 그 후 승온하고 또한 200℃에서 2시간 보지하는 동안에 막으로부터 방출되는 단위 면적당의 방출 수분자 수[분자/㎠]를 말한다(승온 시간 동안도 측정에 포함됨). 방출 수분량은, 예컨대, 대기압 이온화 질량 분석 장치(Renesas Eastern Japan UG-302P)를 이용하여 측정 가능하다.
바람직하게는, 금속 산화물막은 알루미늄을 주성분으로 하는 금속 또는 고순도 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 pH4~10의 화성액 내에서 양극 산화하여 얻어진다. 화성액은 초산, 인산 및 유기 카르복실산 및 그것들의 염분으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 화성액이 비수용매를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 금속 산화물막은 양극 산화 후 100℃ 이상에서 가열 처리되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 100℃ 이상의 가열로 내에서 어닐(anneal) 처리할 수 있다. 단, 금속 산화물막은 양극 산화 후 150℃ 이상에서 가열 처리하면 보다 바람직하다.
금속 산화물막의 상하에는, 필요에 따라서 다른 층을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 금속 산화물막 위에 또한, 금속, 서멧(cermet) 및 세라믹으로부터 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상을 원료로 한 박막을 형성하여 다층 구조로 할 수도 있다.
또한, 알루미늄을 주성분으로 하는 금속이란, 알루미늄을 50질량% 이상 포함하는 금속을 말한다. 순알루미늄이더라도 좋다. 바람직하게는, 이 금속은 알루미늄을 80질량% 이상 포함하고, 보다 바람직하게는 알루미늄을 90질량% 이상, 더욱 바람직하게는 94질량% 이상 포함한다. 또한, 알루미늄을 주성분으로 하는 금속은 바람직하게는, 마그네슘, 티탄 및 지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어 도 1종 이상의 금속을 포함한다.
또한, 고순도 알루미늄을 주성분으로 하는 금속이란, 알루미늄을 주성분으로 하는 금속으로서, 특정 원소(철, 동, 망간, 아연, 크롬)의 총 함유량이 1% 이하인 금속을 말한다. 또한, 고순도 알루미늄을 주성분으로 하는 금속은, 바람직하게는 마그네슘, 티탄 및 지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 금속을 포함한다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 금속 전극(310)은 유전체판(305)의 관통 구멍(305a)을 거쳐서 동축관(315)과 연결하고, 내부 도체(315a)로부터 돌출하면서 유전체판(305)의 기판 측의 면에 노출한다. 이에 따라, 금속 전극(310)을 이용하여 유전체판(305)을 견고히 보지할 수 있다. 또한, 금속 전극(310)의 일면에 유전체 커버(320)를 마련함으로써, 금속 전극 근방의 전계를 약하게 하여, 플라즈마의 균일성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 유전체판은 224장의 유전체판(305)으로 형성된다. 이에 의하면, 유전체판이 복수의 유전체판(305)으로 구성되어 있기 때문에, 부품의 교환 등 유지 보수가 쉽고, 또한 기판의 대면적화에 따라서 확장성이 높은 플라즈마 처리 장치(10)를 제공할 수 있다.
(제 1 실시형태의 변형예)
다음에, 본 실시형태에 따른 금속 전극(310)의 변형예 1, 2에 대해서 설명한다.
(변형예 1)
상술한 시뮬레이션 결과에 의하면, 금속 전극(310)의 노출 부분에서는, 특히, 기판(G)에 대하여 평행한 면에 전계가 집중하는 것을 알 수 있었다. 따라서, 금속 전극(310)의 노출 부분은 기판(G)에 대하여 평행한 면을 가지지 않는 형상으로 하는 쪽이 좋다. 그러한 변형예로서는, 예를 들면, 도 8의 원추형을 들 수 있다. 또한, 도 9에 나타낸 바와 같이 반구 형상이더라도 좋다. 도 8 및 도 9에 나타낸 금속 전극(310)에서는, 유전체 커버가 없기 때문에 비용적으로 유리한 것, 기판(G)에 대하여 평행한 면이 없기 때문에 전계가 집중하기 어려운 것을 이점으로서 들 수 있다.
금속 전극(310)의 노출 부분이 도 8에 나타낸 원추형인 경우, 가스는 예를 들면 등간격으로 마련된 6개의 가스 통로(310a)로부터 경사 45° 아래를 향해서 도입되도록 해도 좋다. 또한, 도 8에 나타낸 원추형의 선단을 둥글게 하면, 전계의 집중을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 금속 전극(310)의 노출 부분이 도 9에 나타낸 반구 형상인 경우, 가스는 예를 들면 등간격으로 방사 형상으로 마련된 가스 통로(310a)로부터 방사 형상으로 도입되도록 해도 좋다.
또한, 금속 전극(310)에 형성된 가스 통로(310a)는 도 10과 같이 기판(G)에 대하여 평행한 방향으로 가스가 도입되도록 형성되어 있어도 좋고, 기판(G)에 대하여 수직인 방향으로 가스가 도입되도록 형성되어 있어도 좋다. 또한, 도 10의 유전체 커버(320)는 알루미나 세라믹으로 형성되어 있다.
또한, 금속 전극(310)의 노출 부분에 다공질체 세라믹의 유전체 커버(320)를 마련한 경우, 도 6에 나타낸 바와 같이, 금속 전극(310)의 가스 통로(310a)로부터 유전체 커버(320)를 거쳐서 처리실(U)에 도입되도록 해도 좋다.
(변형예 2)
도 11의 X-X 단면을 도 12에 나타낸다. 도 11은 도 12를 Y-Y 면으로 절단한 도면이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 금속 전극(310)은 그 근본이 유전체판(305)의 관통 구멍(305a)에 삽입되도록 신장해 있고, 동축관(315)의 내부 도체(315a)와 금속 전극(310)은 내부 도체(315a)의 단부에 마련된 수컷 나사(315d)와 금속 전극(310)의 근본에 마련된 암컷 나사(310b)에 의해 계합함으로써 연결되어 있다.
도 6의 링 형상의 유전체(410)와 O링(415b)에서는, 먼저 O링(415b)을 끼워 넣고, 그 후 링 형상의 유전체(410)를 장착한다. 링 형상의 유전체(410)를 장착할 때 O링(415b)이 손상되는 경우가 있다. 그러나, 도 11의 구조에서는 유전체판(305)의 상부 각부가 테이퍼 형상으로 되어 있다. 이에 따라, 유전체판(305)을 부드럽게 끼워 넣을 수 있음과 아울러, 유전체판(305)의 장착시에 O링(415b)을 손상시키기 어려운 구조로 되어 있다.
또한, 본 변형예에서는 유전체판(305)과 도 3에 나타낸 링 형상의 유전체(410)는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 일체적으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 유전체판(305)의 내주면과 동축관(315) 사이 및 유전체판(305)의 외주면과 덮개(300) 사이에 2개의 O링(415a, 415b)을 마련하는 대신에, 유전체판(305)의 내주면과 금속 전극(310) 사이에 O링(415b)을 마련하고, 유전체판(305)의 외주면과 덮개(300) 사이에 O링(415a)을 마련하도록 해도 좋다. 이에 의해서도, 금속 전 극(310) 및 내부 도체(315a)에 의해 유전체판(305)을 천장면에 확실히 보지하여, 처리실(U)의 내부를 진공 밀봉할 수 있다.
상기 실시형태에 있어서, 각 부분의 동작은 서로 관련되어 있어, 서로의 관련을 고려하면서, 일련의 동작으로서 치환할 수 있다. 그리고, 이와 같이 치환함으로써, 플라즈마 처리 장치의 발명의 실시형태를 플라즈마 처리 장치의 사용 방법이나 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법의 실시형태로 할 수 있다.
(주파수의 한정)
상기 각 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여, 주파수가 1㎓ 이하인 마이크로파를 마이크로파원(900)으로부터 출력함으로써, 양호한 플라즈마 처리를 실현할 수 있다. 그 이유를 이하에 설명한다.
화학 반응에 의해 기판 표면에 박막을 퇴적시키는 플라즈마 CVD 프로세스에서는, 기판 표면뿐만 아니라 처리 용기 내면에도 막이 부착된다. 처리 용기 내면에 부착된 막이 벗겨져서 떨어져 기판에 부착되면, 제품 수율을 악화시킨다. 또한, 처리 용기 내면에 부착된 막으로부터 발생한 불순물 가스가 박막에 취입되어, 막질을 악화시키는 일이 있다. 따라서, 고품질 프로세스를 행하기 위해서는, 챔버 내면을 정기적으로 클리닝해야 한다.
실리콘 산화막이나 실리콘 질화막의 클리닝에는, F 라디칼이 잘 이용된다. F 라디칼은 이들 막을 고속으로 에칭한다. F 라디칼은 NF3이나 SF6 등의 F를 포함하는 가스로 플라즈마를 여기하여, 가스 분자를 분해함으로써 생성된다. F와 O를 포함하는 혼합 가스로 플라즈마를 여기하면, F나 O가 플라즈마 내의 전자와 재결합하기 때문에, 플라즈마 내의 전자 밀도가 저하한다. 특히, 모든 물질 중에서 전기 음성도가 가장 큰 F를 포함하는 가스로 플라즈마를 여기하면, 전자 밀도가 현저히 저하한다.
이것을 증명하기 위해서, 발명자는 마이크로파 주파수 2.45㎓, 마이크로파 전력 밀도 1.6W/㎝-2, 압력 13.3Pa의 조건으로 플라즈마를 생성하여 전자 밀도를 계측하였다. 그 결과, 전자 밀도는, Ar 가스의 경우에는 2.3×1012㎝-3이었던 것인데 반하여, NF3 가스의 경우에는 그것보다 1자리수 이상 작은 6.3×1010㎝-3이었다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 마이크로파의 전력 밀도를 증가시키면, 플라즈마 내의 전자 밀도가 증가한다. 구체적으로는, 전력 밀도를 1.6W/㎠ 내지 2.4W/㎠로 하면, 플라즈마 내의 전자 밀도는 6.3×1010㎝-3로부터 1.4×1011㎝-3까지 증가한다.
한편, 2.5W/㎠ 이상의 마이크로파를 인가하면, 유전체판이 가열하여 깨어지거나 각 부분에서 이상 방전할 위험성이 높아져서 비경제적이기 때문에, NF3 가스에서는 실용상 1.4×1011㎝-3 이상의 전자 밀도로 하는 것은 곤란하다. 즉, 전자 밀도가 극히 낮은 NF3 가스이더라도 균일하고 안정한 플라즈마를 생성하기 위해서는, 표면파 공명 밀도 ns가 1.4×1011㎝-3 이하이어야 한다.
표면파 공명 밀도 ns는 유전체판과 플라즈마 사이를 표면파가 전파 가능한 최저의 전자 밀도를 나타내고, 전자 밀도가 표면파 공명 밀도 ns보다 작으면, 표면파가 전파하지 않기 때문에 극히 불균일한 플라즈마밖에 여기할 수 없다. 표면파 공명 밀도 ns는 식(1)의 컷오프 밀도 nc와 식(2)로 표시되는 비례 관계가 있다.
nc=εomeω2/e2 … (1)
ns=nc(1+εr) … (2)
여기서, εo는 진공의 유전율, me는 전자의 질량, ω은 마이크로파 각주파수, e는 전기소량, εr는 유전체판의 비유전률이다.
상기 식(1) (2)로부터, 표면파 공명 밀도 ns는 마이크로파 주파수의 제곱에 비례하는 것을 알 수 있다. 따라서, 낮은 주파수를 선택한 쪽이, 보다 낮은 전자 밀도에서도 표면파가 전파하여 균일한 플라즈마를 얻을 수 있다. 예를 들면, 마이크로파 주파수를 1/2로 하면, 1/4의 전자 밀도에서도 균일한 플라즈마를 얻을 수 있게 되어, 마이크로파 주파수의 저감은 프로세스 윈도우의 확대에 극히 유효하다.
표면파 공명 밀도 ns가, NF3 가스를 이용한 경우의 실용적인 전자 밀도인 1.4×1011㎝-3와 동등하게 되는 주파수는 1㎓이다. 즉, 마이크로파의 주파수로서 1㎓ 이하를 선택하면, 어떤 가스를 이용하더라도 실용적인 전력 밀도로 균일한 플라즈마를 여기할 수 있다.
이상으로부터, 예를 들면 주파수가 1㎓ 이하인 마이크로파를 마이크로파원(900)으로부터 출력함으로써, 이에 따라 피처리체[예를 들면, 기판(G)]에 양호한 플라즈마 처리를 실시할 수 있다.
예를 들면, 상기 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 마이크로파원(900)으로부터 주파수가 1㎓ 이하인 마이크로파를 출력함으로써, 마이크로파원(900)으로부터 출력된 마이크로파를 동축관[예를 들면, 동축관(600, 315)]에 전송시켜서, 유전체판(305)에 형성된 관통 구멍(305a)을 거쳐서 동축관의 내부 도체(315a)에 연결되고, 적어도 일부가 유전체판(305)의 기판 측의 면에 인접한 상태에서 유전체판(305)의 기판 측의 면으로부터 노출한 금속 전극(310)에 의해 처리 용기(100)의 내벽에 보지된 유전체판(305)에, 동축관(315)을 전송한 마이크로파를 투과시켜서 처리 용기(100)의 내부에 방출하고, 방출된 마이크로파에 의해 처리 용기(100)에 도입된 처리 가스를 여기시켜서 피처리체에 소망하는 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 사용 방법으로 할 수 있다.
또한, 예를 들면, 상기 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 마이크로파원(900)으로부터 주파수가 1㎓ 이하인 마이크로파를 출력함으로써, 마이크로파원(900)으로부터 출력된 마이크로파를 동축관(예를 들면, 동축관(600, 315))에 전송시켜서, 유전체판(305)에 형성된 관통 구멍(305a)을 거쳐서 동축관의 내부 도체(315a)에 연결되고, 적어도 일부가 유전체판(305)의 기판 측의 면에 인접한 상태에서 유전체판(305)의 기판 측의 면으로부터 노출한 금속 전극(310)에 의해 처리 용기(100)의 내벽에 보지된 유전체판(305)에, 동축관(315)을 전송한 마이크로파를 투과시켜서 처리 용기(100)의 내부에 방출하고, 방출된 마이크로파에 의해 처리 용기(100)에 도입된 클리닝 가스를 여기시켜서 플라즈마 처리 장치를 클리닝하는 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법으로 할 수 있다.
또한, 전기 학회ㆍ마이크로파 플라즈마 조사 전문 위원회 편저 「마이크로파 플라즈마의 기술」 옴사 출판, 2003년 9월25일 발행된 서문에는, 본서에서는 「「마이크로파대」는 UHF대의 300㎒ 이상의 주파수 영역을 가리키고 있음」이라고 있기 때문에, 본 명세서 내에 있어서도 마이크로파의 주파수는 300㎒ 이상으로 한다.
단, 상기 실시형태에서는, 915㎒의 마이크로파를 출력하는 마이크로파원(900)을 들었지만, 896㎒, 922㎒, 2.45㎓의 마이크로파를 출력하는 마이크로파원이더라도 좋다. 또한, 마이크로파원은 플라즈마를 여기하기 위한 전자파를 발생하는 전자파원에 상당한다.
이상에 설명한 각 실시형태의 각 부재나 부재간의 관련에 대해서 이하에 간단히 정리한다. 예를 들면, 금속 전극의 노출면을 대략 원추형 또는 대략 반구 형상으로 형성하도록 해도 좋다.
이때, 금속 전극의 노출 부분을 유전체판의 피처리체 측의 면의 일부 또는 전부에 인접하게 마련해도 좋다. 이에 의하면, 금속 전극에 의해서 유전체판을 확실히 보지할 수 있다.
또한, 상기 금속 전극의 노출 부분의 적어도 처리체에 대하여 대략 평행한 면을 유전체 커버에 의해 덮도록 해도 좋다. 유전체 커버의 표면에서는, 전계가 집중하기 어렵다. 따라서, 금속 전극의 노출 부분을 유전체 커버로 덮음으로써, 급전점 근방의 금속 전극의 표면에 전계가 집중하고, 금속 전극 근방에서 밀도가 높은 플라즈마가 생성되는 것을 회피하며, 이에 따라 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
상기 유전체 커버는 다공질 세라믹에 의해 형성되어 있어도 좋다. 이에 의하면, 가스를 다공질 세라믹에 의해 형성된 유전체 커버의 기공 사이에 가스를 흘림으로써 처리 용기의 내부에 가스를 도입할 수 있다.
상기 금속 전극 및 유전체 커버의 노출면은 대략 원추형으로 형성되어 있더라도 좋다. 상기 유전체 커버의 선단은 플랫하게 형성되어 있더라도 좋다. 상기 유전체 커버의 피처리체에 수직인 방향의 높이는 10㎜ 이내이더라도 좋다. 이에 의하면, 유전체 커버의 표면에서 전계가 집중하지 않아, 균일한 플라즈마를 생성할 수 있음과 아울러 금속 오염을 효과적으로 회피할 수 있다.
상기 유전체판의 관통 구멍은 상기 유전체판의 대략 중앙에 마련되어 있어도 좋다. 이에 의하면, 금속 전극을 이용하여 유전체판을 밸런스 좋게 보지할 수 있다. 또한, 전자파를 동축관으로부터 유전체판을 통해서 균일하게 처리 용기 내에 공급할 수 있다.
상기 금속 전극의 표면은 보호막으로 덮여져 있어도 좋다. 예를 들면, 상기 금속 전극의 표면은 내식성이 높은 산화 이트륨(Y2O3), 알루미나(Al2O3), 테프론(등록 상표)의 보호막으로 보호되어 있어도 좋다. 이에 따라, F계 가스(불소 라디칼) 나 염소계 가스(염소 라디칼) 등에 의해 금속 전극이 부식되는 것을 회피할 수 있다.
상기 동축관의 내부에는 가스를 흘리는 가스 도입로가 형성되고, 상기 금속 전극에는 상기 동축관의 내부에 형성된 가스 도입로와 연통하여, 상기 가스 도입로를 흐르는 가스를 상기 처리 용기의 내부에 도입하는 가스 통로가 형성되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 가스는 금속 전극에 마련된 가스 통로로부터 처리 용기 내에 도입된다. 금속은 전자파를 투과하지 않기 때문에, 가스는 금속 전극 내의 가스 통로에서 여기하는 일은 없다. 이에 따라, 금속 전극 내에서 플라즈마가 생성되는 것을 회피할 수 있다.
또한, 상기 금속 전극에 형성된 가스 통로는 피처리체에 대하여 대략 평행한 방향으로 가스가 도입되도록 형성되어 있어도 좋고, 피처리체에 대하여 대략 수직인 방향으로 가스가 도입되도록 형성되어 있어도 좋고, 방사 형상으로 가스가 도입되도록 형성되어 있어도 좋다.
가스는 금속 전극에 형성된 가스 통로로부터 직접 상기 처리 용기의 내부에 도입되어도 좋다. 또한, 가스는 상기 가스 통로로부터 다공질 세라믹에 의해 형성된 유전체 커버를 거쳐서 처리 용기의 내부에 도입되어도 좋다. 특히, 가스가 다공질 세라믹으로부터 공급되는 경우, 가스는 다공질 세라믹의 기공 사이를 흐르는 동안에 그 속도를 약하게 하여, 어느 정도 감속된 상태에서 다공질 세라믹의 표면으로부터 전부 방출된다. 이에 따라, 처리 용기 내에서 가스가 불필요하게 확산되 는 것을 방지할 수 있고, 이 결과, 가스를 지나치게 해리시키지 않고 소망하는 플라즈마를 생성할 수 있다.
상기 유전체판은 알루미나로 형성되어 있어도 좋다.
상기 유전체판은 복수의 유전체판으로 형성되고, 상기 금속 전극은 상기 복수의 유전체판에 대응하여 복수 마련되어 있어도 좋다. 이에 의하면, 유전체판이 복수의 유전체판으로 구성되어 있기 때문에, 부품의 교환 등 유지 보수가 쉽고, 또한 피처리체의 대면적화에 따라서 확장성이 높은 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 복수의 유전체판의 각 유전체판은, 피처리체 측의 면이 대략 직사각형 형상으로 되도록 형성되어 있어도 좋다. 복수의 유전체판의 각 유전체판은, 피처리체 측의 면이 대략 정사각형으로 되도록 형성되어 있어도 좋다. 이에 의하면, 각 유전체판은 대칭성이 있는 형상을 갖고 있기 때문에, 전자파는 천장면에 전면에 걸쳐서 배치된 복수의 유전체판으로부터 균일하게 방출된다. 이 결과, 유전체판의 아래쪽에 있어서 플라즈마를 보다 균일하게 생성할 수 있다.
상기 전자파원은 주파수가 1㎓ 이하인 전자파를 출력해도 좋다. 이에 의하면, 컷오프 밀도를 낮게 하고, 프로세스 윈도우를 넓게 할 수 있어, 하나의 장치로 여러 가지의 프로세스를 실현할 수 있다.
프로세스 중, 상기 유전체판의 측면은 플라즈마에 접촉해 있어도 좋다. 유전체판의 주위에서 유전체판과 다른 부재와가 접촉해 있으면, 간극이 발생하고, 간극에 플라즈마가 들어감으로써 이상 방전이 발생할 우려가 있다. 간극을 없애기 위해서는, 고정밀도 가공이 필요하지만, 고비용으로 이어진다. 그러나, 이에 의하면, 상기 유전체판의 측면이 플라즈마에 닿아 있다. 따라서, 유전체판의 주위에서 간극이 발생하지 않아, 고정밀도 가공이 불필요해져 비용을 억제할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예를 상도할 수 있는 것은 분명하고, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.
예컨대, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에 마련된 유전체판은, 각형의 복수의 유전체판(305)을 갖는 플라즈마 처리 장치이더라도 좋고, 도 14에 나타낸 바와 같이, 대면적의 1장의 원형의 유전체판(305)을 갖는 플라즈마 처리 장치이더라도 좋다.
이에 의하면, 1개의 내부 도체(315a)에 연결된 하나의 금속 전극(310)에 의해 1장의 유전체판(305)이, 처리 용기(100)의 천장부에 배치된다. 이에 의하면, 복수의 유전체판(305)을 갖는 플라즈마 처리 장치의 경우와 마찬가지로, 프로세스 중, 유전체판(305)의 측면은 플라즈마에 접촉한다.
이러한 상태이면, 유전체판(305)의 측면에서 유전체판(305)이 다른 부재(예를 들면, 금속 테두리 등)와 접촉해 있던 경우에, 유전체판(305)과 그들 부재와의 간극에 플라즈마가 들어가서, 이상 방전이 발생하는 현상을 회피할 수 있다.
또한, 링 형상의 유전체(410)의 상부로서, 덮개(300)와 내부 도체(315a) 사 이에는, 그 중앙에서 내부 도체(315a)가 관통한 링 형상의 유전체(420)가 마련되어 있다. 링 형상의 유전체(420)의 외주면 및 내주면의 일부는 덮개(300) 및 내부 도체(315a)에 매립되어 있다. 링 형상의 유전체(420)와 덮개(300) 사이로서 처리 용기의 안쪽을 향하는 면(하면)에는, O링(425)이 마련되어 있다.
이와 같이, 도 14에 나타낸 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 유전체판(305)을 올리기 위해서, O링(425)이 마련되어 있다. 이에 의하면, 처리 용기(100)에 대한 O링(425)의 탄성력(반발력)에 의해, 동축관의 내부 도체(315a)를 처리 용기(100)의 바깥쪽으로 밀어 올릴 수 있다.
또한, 2개의 링 형상의 유전체(410, 420)를 더 마련함으로써, 유전체판(305)을 보지하는 내부 도체(315a)를 2점에서 지탱하기 때문에, 동축관(315)의 축 흔들림을 방지할 수 있다. 이렇게 해서, 스프링의 탄성력 및 내부 도체(315a)의 가이드 기능에 의해, 유전체판(305)은 덮개(300)의 내벽에 확실히 밀착된다. 이 결과, 플라즈마가 덮개(300)의 내벽과 유전체판(305)과의 간극에 들어감으로써 발생하는 이상 방전을 회피하여, 플라즈마를 균일하고 또한 안정적으로 생성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 대면적의 유리 기판, 원형의 실리콘 웨이퍼나 각형의 SOI(Silicon On Insulator) 기판을 처리할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 성막 처리, 확산 처리, 에칭 처리, 애싱 처리 등의 모든 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도,
도 2는 상기 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 천장면을 나타낸 도면,
도 3은 상기 실시형태에 따른 분기 도파관을 나타낸 도면,
도 4는 상기 실시형태에 따른 유전체판의 고정 기구 및 그 근방을 나타낸 도면,
도 5는 상기 실시형태에 따른 분기판을 나타낸 도면,
도 6은 상기 실시형태에 따른 금속 전극 및 그 근방을 나타낸 도면,
도 7은 상기 실시형태에 따른 금속 전극의 형상과 전계 강도의 관계를 나타낸 그래프,
도 8은 상기 실시형태에 따른 금속 전극의 변형예를 나타낸 도면,
도 9는 상기 실시형태에 따른 금속 전극의 다른 변형예를 나타낸 도면,
도 10은 상기 실시형태에 따른 금속 전극의 다른 변형예를 나타낸 도면,
도 11은 상기 실시형태에 따른 금속 전극의 다른 변형예를 나타낸 도면,
도 12는 도 11의 X-X 단면도,
도 13은 마이크로파의 전력 밀도와 플라즈마의 전자 밀도의 관계를 나타내는 그래프,
도 14는 그 밖의 변형예를 나타낸 도면,
도 15는 금속 전극의 형상(기본형)을 최적화하기 위한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면,
도 16은 금속 전극의 형상(기본형)을 최적화하기 위한 다른 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면,
도 17은 금속 전극의 형상(원추형)을 최적화하기 위한 다른 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면,
도 18은 금속 전극의 형상(원추형)을 최적화하기 위한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면,
도 19는 금속 전극의 형상(원추형)을 최적화하기 위한 다른 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면,
도 20은 금속 전극의 형상(반구형)을 최적화하기 위한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면,
도 21은 유전체 커버의 형상을 최적화하기 위한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면,
도 22는 유전체 커버의 형상을 최적화하기 위한 다른 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면,
도 23은 유전체 커버의 형상을 최적화하기 위한 다른 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 플라즈마 처리 장치 100 : 처리 용기
200 : 용기 본체 300 : 덮개
300a : 홈 305 : 유전체판
305a : 관통 구멍 310 : 금속 전극
315, 600 : 동축관 315a, 600 : 내부 도체
320 : 유전체 커버 410, 420 : 링 형상의 유전체
205, 415a, 415b, 425 : O링 500: 고정 기구
520 : 단락부 600 : 동축관
600a : 내부 도체 610 : 분기판
800 : 가스 공급원 900 : 마이크로파원
905 : 분기 도파관 U : 처리실

Claims (26)

  1. 전자파에 의해 가스를 여기시켜서 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    처리 용기와,
    전자파를 출력하는 전자파원과,
    상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송시키는 도체봉과,
    관통 구멍이 형성되고, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 상기 처리 용기의 내부에 방출하는 유전체판과,
    상기 유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체 측의 면으로부터 노출한 금속 전극을 구비하고,
    상기 금속 전극의 노출면 중 일면이 유전체 커버로 덮여 있는
    플라즈마 처리 장치.
  2. 전자파에 의해 가스를 여기시켜서 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    처리 용기와,
    전자파를 출력하는 전자파원과,
    상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송시키는 도체봉과,
    관통 구멍이 형성되고, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 상기 처리 용기의 내부에 방출하는 유전체판과,
    상기 유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체 측의 면으로부터 노출한 금속 전극을 구비하고,
    상기 금속 전극의 노출면은 피처리체에 대하여 평행한 면을 갖지 않는
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 전극의 직경은 상기 도체봉의 직경보다 큰
    플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 전극의 노출면은 원추 형상 또는 반구 형상으로 형성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 전극의 노출면 중 피처리체에 대하여 평행한 면이, 상기 유전체 커버에 의해 덮어져 있는
    플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 커버는 다공질 세라믹으로 형성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체판의 관통 구멍은 상기 유전체판의 중앙에 마련되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 전극의 표면은 보호막으로 덮여져 있는
    플라즈마 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도체봉의 내부에는 가스를 흘리는 가스 도입로가 형성되고,
    상기 금속 전극에는, 상기 도체봉의 내부에 형성된 가스 도입로와 연통하여, 상기 가스 도입로를 흐르는 가스를 상기 처리 용기의 내부에 도입하는 가스 통로가 형성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속 전극에 형성된 가스 통로는, 피처리체에 대하여 평행한 방향으로 가스가 도입되도록 형성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속 전극에 형성된 가스 통로는, 피처리체에 대하여 수직인 방향으로 가스가 도입되도록 형성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속 전극에 형성된 가스 통로는, 방사상(放射狀)으로 가스가 도입되도록 형성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스는 상기 가스 통로로부터 직접 상기 처리 용기의 내부로 도입되는
    플라즈마 처리 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스는 상기 가스 통로로부터 상기 유전체 커버를 거쳐서 상기 처리 용기의 내부로 도입되는
    플라즈마 처리 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체판은 복수 마련되고,
    상기 금속 전극은 상기 복수의 유전체판에 대응하여 복수 마련되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 유전체판의 각 유전체판은, 피처리체 측의 면이 직사각형 형상으로 되도록 형성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 유전체판의 각 유전체판은, 피처리체 측의 면이 정사각형으로 되도록 형성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자파원은 주파수가 1㎓ 이하인 전자파를 출력하는
    플라즈마 처리 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    프로세스 중, 상기 유전체판의 측면은 플라즈마에 접촉하는
    플라즈마 처리 장치.
  20. 전자파를 전송시키는 도체봉과,
    관통 구멍이 형성되고, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 처리 용기의 내부에 방출하는 유전체판과,
    상기 유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체 측의 면으로부터 노출한 금속 전극을 구비하고,
    상기 금속 전극의 노출면 중 일면이 유전체 커버로 덮여져 있는
    안테나.
  21. 전자파를 전송시키는 도체봉과,
    관통 구멍이 형성되고, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 처리 용기의 내부에 방출하는 유전체판과,
    상기 유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체 측의 면으로부터 노출한 금속 전극을 구비하고,
    상기 금속 전극의 노출면은 피처리체에 대하여 평행한 면을 갖지 않는
    안테나.
  22. 전자파원으로부터 주파수가 1㎓ 이하인 전자파를 출력하고,
    상기 전자파를 도체봉에 전송시키고,
    유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체측의 면으로부터 노출한 금속 전극에 의해서 처리 용기의 내벽에 보지(保持)된 상기 유전체판에, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 처리 용기의 내부에 방출하고,
    상기 방출된 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 처리 가스를 여기시켜서 피처리체에 소망의 플라즈마 처리를 실시하는
    플라즈마 처리 장치의 사용 방법.
  23. 전자파원으로부터 주파수가 1㎓ 이하인 전자파를 출력하고,
    상기 전자파를 도체봉에 전송시키고,
    유전체판에 형성된 관통 구멍을 거쳐서 상기 도체봉에 연결되고, 적어도 일부가 상기 유전체판의 피처리체 측의 면에 인접한 상태에서 상기 유전체판의 피처리체 측의 면으로부터 노출한 금속 전극에 의해서 처리 용기의 내벽에 보지된 상기 유전체판에, 상기 도체봉이 전송한 전자파를 투과시켜서 처리 용기의 내부에 방출하고,
    상기 방출된 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 클리닝 가스(cleaning gas)를 여기시켜서 플라즈마 처리 장치를 클리닝하는
    플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법.
  24. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속 전극 및 유전체 커버의 노출면은 원추 형상으로 형성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 유전체 커버의 선단은 플랫(flat)하게 형성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 유전체 커버의 피처리체에 수직인 방향의 높이는 10㎜ 이내인
    플라즈마 처리 장치.
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