KR101088876B1 - 플라즈마 처리 장치, 급전 장치 및 플라즈마 처리 장치의 사용 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치, 급전 장치 및 플라즈마 처리 장치의 사용 방법 Download PDF

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고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

동축관을 이용한 마이크로파의 전송 선로를 제공한다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는 마이크로파원(900)으로부터 분기 도파관(905)을 거쳐 동축관(600)으로 전송시킨 마이크로파를 분기판(610)에 의해 복수의 마이크로파로 분배시켜 복수의 동축관의 내부 도체(315a)로 전송시킨다. 각 동축관의 내부 도체(315a)를 통해 전송된 마이크로파는, 각 내부 도체(315a)와 연결된 각 유전체판(305)으로부터 처리 용기(100)의 내부로 방출된다. 방출된 마이크로파에 의해 처리 용기(100)에 도입된 처리 가스를 여기시켜 기판(G)에 원하는 플라즈마 처리를 실시한다. 복수의 유전체판(305)을 이용함으로써 대면적화에 대응하여 확장성이 높고, 또한 전송 선로에 동축관을 이용함으로써 전송 선로의 컴팩트한 설계와 저주파수인 마이크로파의 공급의 양립을 도모할 수 있다.

Description

플라즈마 처리 장치, 급전 장치 및 플라즈마 처리 장치의 사용 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS, POWER SUPPLY APPARATUS AND METHOD FOR USING PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 전자파에 의해 가스를 여기시켜 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히 동축관(同軸管)을 이용한 전자파의 전송 선로에 관한 것이다.
종래부터 플라즈마 처리 장치에 전자파를 공급하는 전송 선로로서 도파관 또는 동축관이 이용되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1을 참조.). 특허 문헌 1에서는, 동축관을 통해 전송된 마이크로파는 래디얼 라인 슬롯 안테나에 설치된 라인 형상의 슬롯을 통과하고 대면적의 유전체 플레이트를 투과하여 처리실 내로 공급된다.
처리실 내로 공급된 마이크로파는, 플라즈마의 전자 밀도(ne)가 컷오프 밀도(nc)(보다 엄밀하게는, 표면파 공명 밀도(ns))보다 높은 경우, 플라즈마 내로 들어가지 못하고 표면파가 되어 유전체판과 플라즈마의 사이를 전반(傳搬)한다.
표면파는 일반적으로 복수 모드의 중합(重合)으로 표현된다. 한편, 표면파의 모드는 플라즈마 밀도에 대해 이산적(離散的)이다. 따라서, 멀티 모드로 생성된 표 면파로부터는 처리에 부적합한 불균일한 플라즈마가 생성될 가능성이 있다.
그러나, 대면적의 유전체 플레이트에 마이크로파를 투과시키면, 유전체 플레이트를 전반하는 중에 마이크로파의 모드를 제어하지 못하고 멀티 모드가 된다. 근래의 피처리체의 대면적화로부터 유전체 플레이트도 점차 대면적화되고 있는 요즘 상황에서는, 유전체 플레이트를 투과한 다수 모드의 마이크로파의 표면파에 의해 불균일한 플라즈마가 생성될 가능성은 보다 높아지고 있다.
이 때문에, 유전체 플레이트를 복수의 유전체판으로 나누어 각 유전체판의 면적을 작게 함으로써 각 유전체판에 마이크로파를 투과시켰을 때의 마이크로파의 전반 모드를 적게 하고, 이에 따라 플라즈마를 균일하게 생성하는 방법이 생각된다.
이 경우, 다수의 유전체판으로 마이크로파를 전송시키기 위해서는 전송 선로를 다분기(多分岐)시킬 필요가 있다. 그 일례로서는, 예를 들어 도파관을 분기시킴으로써 마이크로파를 분배하면서 전송시키는 방법이 있다(예를 들어, 특허 문헌 2, 3을 참조.).
특허 문헌 1 : 일본특허공개공보 평11-297672호
특허 문헌 2 : 일본특허공개공보 2004-200646호
특허 문헌 3 : 일본특허공개공보 2005-268653호
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 다분기에 의해 처리 용기의 상방에 설치되는 전송 선로가 복잡하고 또한 거대해지면 보수 작업에 방해가 된다. 특히, 마이크로파의 주파수를 2.45 GHz보다 작게 하면 마이크로파의 주파수의 제곱에 비례하는 컷오프 밀도(nc)를 비약적으로 작게 할 수 있는 한편, 마이크로파의 파장이 길어지기 때문에 도파관의 사이즈가 커진다.
예를 들어, 마이크로파의 주파수를 915 MHz로 한 경우, 사용되는 도파관의 단면적은 247.7 mm × 123.8 mm가 된다. 이는, 마이크로파의 전송에 2.45 GHz에 대응되는 도파관을 사용했을 때의 약 5 배의 단면적이며, 이와 같이 큰 도파관을 소형의 플라즈마 처리 장치의 상방에 컴팩트하게 일괄적으로 설치하는 것은 어렵다. 따라서, 저주파 마이크로파를 전송시킬 수 있도록 동축관을 이용하여 다분기하는 전송 선로를 컴팩트하게 설계할 필요가 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 어느 태양에 따르면, 전자파에 의해 가스를 여기시켜 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치로서, 처리 용기와, 전자파를 출력하는 전자파원과, 상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송시키는 전송 선로와, 상기 처리 용기의 내벽에 설치되고 전자파를 투과시켜 상기 처리 용기의 내부로 방출하는 복수의 유전체판과, 상기 복수의 유전체판에 인접 또는 근접하고 전자파를 상기 복수의 유전체판으로 전송시키는 복수의 도체봉과, 상기 전송 선로를 통해 전송된 전자파를 복수의 전자파로 분배시켜 상기 복수의 도체봉으로 전송시키는 분기부를 구비하고, 각 유전체판에는 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉이 인접 또는 근접하고 있는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
이에 따르면, 전자파원으로부터 전송 선로로 전송된 전자파는 분기부에 의해 복수의 전자파로 분배되어 복수의 도체봉으로 전송된다. 각 유전체판에는 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉이 인접 또는 근접하고 있다. 각 도체봉은, 각각이 인접 또는 근접하고 있는 유전체판으로 전자파를 전송하고 각 유전체판으로부터 처리 용기 내로 전자파가 공급된다.
이와 같이 전자파의 전송에 도체봉을 사용함으로써, 저주파인 전자파의 공급을 가능하게 하면서 간단하고 또한 컴팩트한 전송 선로를 설계할 수 있다. 이 결과, 보수 작업을 용이하게 할 수 있다. 또한, 복수의 유전체판을 이용하여 전자파를 전반시키기 때문에, 대면적인 1 매의 유전체판의 경우보다 전반 모드를 용이하게 제어할 수 있고, 보다 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
상기 전송 선로는 제 1 동축관을 포함하고, 상기 분기부는 상기 제 1 동축관의 내부 도체와 도체봉을 각각 연결하는 분기 부재여도 좋다. 또한, 상기 전송 선로는 제 1 동축관을 포함하고, 상기 분기부는 내부에 상기 제 1 동축관의 내부 도체와 상기 복수의 도체봉이 삽입된 분배 도파관이어도 좋다.
이 때, 상기 복수의 도체봉은 서로 대략 평행한 상태로 상기 제 1 동축관의 내부 도체의 중심축에 대해 동일 원주 상에 등간격으로 배치되어 있어도 좋고, 서로 대략 평행한 상태로 상기 제 1 동축관의 내부 도체의 중심축에 대해 점대칭인 위치에 배치되어 있어도 좋다.
이에 따르면, 도체봉은 제 1 동축관의 내부 도체에 대해 대칭적으로 배치된다. 이에 의해, 제 1 동축관의 내부 도체를 통과하여 복수의 도체봉에 분배하여 전송시키는 전자파의 위상 및 전력을 컨트롤할 수 있다.
또한, 상기 분기부는, 상기 복수의 유전체판에 대략 평행하게 설치되고 상기 전송 선로와 상기 복수의 도체봉을 연결하는 제 2 동축관의 내부 도체여도 좋다. 이 때 상기 전송 선로는 제 1 동축관 또는 도파관이어도 좋다.
이에 따르면, 제 2 동축관의 내부 도체를 분기부로 함으로써, 전송 선로를 통해 전송된 전자파를 제 2 동축관의 내부 도체를 거쳐 복수의 도체봉에 분배할 수 있다.
상기 복수의 도체봉은 서로 대략 평행한 상태로 상기 제 2 동축관의 내부 도체에 등간격으로 접속되어 있어도 좋다. 상기 복수의 유전체판의 피치는 상기 제 2 동축관을 통해 전송되는 전자파의 관내 파장 λg, 정수 n1(n1은 1 이상)에 대해 대략 n1 × λg/2가 되도록 설계되어 있어도 좋다.
상기 제 2 동축관을 통해 전송된는 전자파의 관내 파장 λg, 정수 n1(n1은 1 이상)에 대해 상기 복수의 유전체판의 피치를 대략 n1 × λg/2로 함으로써, 각 분기 위치에서 분배되는 전자파의 위상의 동기를 취하면서 그 전력을 균등하게 분배하여 전자파를 전송시킬 수 있다.
상기 처리 용기의 덮개부와 상기 각 도체봉을 단락시키는 단락부를 구비하고, 상기 분기 부재와 각 도체봉이 연결된 위치로부터 상기 단락부까지의 길이는 상기 각 도체봉을 통해 전송되는 전자파의 파장 λg에 대해 대략 λg/4가 되도록 설계해도 좋다.
상기 처리 용기의 덮개부와 상기 각 도체봉을 단락시키는 단락부를 구비하고, 상기 제 2 동축관의 내부 도체와 각 도체봉이 연결된 위치로부터 상기 단락부까지의 길이는 상기 각 도체봉을 통해 전송되는 전자파의 파장 λg에 대해 대략 λg/4로 설계되어 있어도 좋다.
마찬가지로, 상기 처리 용기의 덮개부와 상기 각 도체봉을 단락시키는 단락부를 구비하고, 상기 처리 용기의 덮개부의 단부(端部)는 상기 분배 도파관의 길이 방향의 단부 또는 상기 분배 도파관의 양단에서 L 자 형상으로 형성된 단부 중 어느 하나를 포함하고, 상기 각 도체봉으로부터 상기 처리 용기의 덮개부의 단부까지의 길이는 상기 분배 도파관을 통해 전송되는 전자파의 관내 파장 λg에 대해 대략 λg/4로 설계되어 있어도 좋다.
마찬가지로, 상기 처리 용기의 덮개부와 상기 제 2 동축관의 내부 도체를 단락시키는 단락부를 구비하고, 상기 제 2 동축관의 내부 도체와 각 도체봉이 연결된 위치로부터 상기 단락부까지의 길이는 상기 제 2 동축관을 통해 전송되는 전자파의 관내 파장 λg에 대해 대략 λg/4로 설계되어 있어도 좋다.
예를 들어, 도 3의 좌측에 도시한 바와 같이, 위치(Dp)에 마이크로파의 피크를 맞추면, 단락부(520)에서의 마이크로파의 전력은 0이 된다. 단락부와 위치(Dp) 간은 일단(一端)이 단락된 분포 상수 선로로 간주될 수 있다. 이와 같이, 일단이 단락된 길이가 λg/4인 분포 상수 선로는 다른 일단에서 보면 임피던스가 거의 무한대로 보이므로, 마이크로파의 전송에 있어서 위치(Dp)로부터 단락부까지의 부분은 존재하지 않는 것과 동일한 경우가 되어 전송 선로의 설계가 용이해진다.
상기 분기부의 분기 부분에는 임피던스의 정합을 취하기 위한 유전체가 설치되어 있어도 좋다. 전송 선로에서의 반사를 억제하여 효율적으로 전자파를 전송시키기 위해서이다.
상기 전송 선로는 복수의 제 1 동축관을 포함하고, 상기 복수의 제 1 동축관의 각각은 상기 분기부를 개재하여 상기 복수의 도체봉에 전자파를 전송시키도록 구성되고, 상기 전송 선로는 상기 복수의 유전체판에 대략 평행하게 배치된 적어도 1 개의 제 3 동축관을 더 포함하고, 상기 복수의 제 1 동축관의 내부 도체는 상기 제 3 동축관의 내부 도체에 연결되어 있어도 좋다.
상기 제 3 동축관의 내부 도체에 연결된 상기 복수의 제 1 동축관의 내부 도체는 상기 제 3 동축관을 통해 전송되는 전자파의 관내 파장 λg, 정수 n2(n2는 1 이상)에 대해 대략 n2 × λg/2의 간격으로 배치되어 있어도 좋다.
상기 전송 선로는 상기 제 3 동축관을 복수개 포함하고, 또한 복수의 제 4 동축관을 더 포함하고, 상기 제 4 동축관의 각각의 내부 도체는 상기 제 3 동축관의 각각의 내부 도체에 접속되고, 상기 복수의 제 1 동축관의 내부 도체의 상층에 위치하고, 또한 상기 복수의 제 4 동축관의 내부 도체는 정수 n2(n2는 1 이상)에 대해 대략 n2 × λg/2의 간격으로 배치되어 있어도 좋다.
이들에 따르면, 소정의 규칙성을 가지고 제 1 ~ 제 4 동축관을 계층적으로 연결 및 분기시킬 수 있다. 이에 따라, 각 분기 위치에서 전자파의 위상의 동기를 취하고, 또한 그 전력을 균등하게 분배하면서 전자파를 전송시킬 수 있다.
n1 및 n2의 값은 1 또는 2인 편이 바람직하다. n1, n2의 값이 커지면 전자파의 전송 거리가 길어지기 때문에, 위상의 동기 및 전력의 분배에 불균일이 생겨 전자파를 균등하게 분배하면서 전송시키는 것이 어려워지기 때문이다. 또한, n1, n2의 값이 커지면 전송 선로 주위가 복잡하고 또한 거대화되어 보수 작업이 곤란해지기 때문이다. 또한, n1, n2의 값이 1인 경우, 제 2 동축관의 내부 도체 간의 간격은 λg/2가 된다. 이 경우, 고주파 전자파를 공급하는 것보다 저주파 전자파를 공급하는 편이 좋다. 고주파 전자파를 공급하면 전자파의 관내 파장(λg)이 작아지기 때문에, 제 2 동축관의 내부 도체 간의 간격이 좁아지고 유전체의 매수가 많아져 고비용이 된다.
상기 전자파원에는 2 분기를 1 회 이상 반복하는 토너먼트식 구조를 가지는 분기 도파관이 연결되어 있어도 좋다. 상기 분기 도파관의 분기 부분은 T 분기여도 좋고, Y 분기여도 좋다.
이에 따르면, 토너먼트식으로 복수로 분기된 분기 도파관의 분기 단부에서 복수의 동축관의 내부 도체 또는 임의의 도파관을 연결시킬 수 있다. 또한, 이에 의해 분기 도파관의 입구로부터 각 분기 단부까지의 길이를 동일하게 할 수 있다. 이에 따르면, 위상을 동기시키고 또한 전력을 균일하게 분배하면서 전자파를 전송시킬 수 있다.
상기 제 2 동축관의 내부 도체에는 그 내부에 냉매 유로가 설치되어 있어도 좋다. 또한, 상기 제 3 동축관의 내부 도체에는 그 내부에 냉매 유로가 설치되어 있어도 좋다.
상기 제 2 또는 제 3 동축관의 내부 도체는 외측의 파이프와 내측의 파이프로 이루어지는 이중 구조를 가지고 있어도 좋다.
또한, 제 2 또는 제 3 동축관의 내부 도체는 2 개 이상으로 분단되고, 분단된 2 개 이상의 제 2 또는 제 3 동축관의 내부 도체는 커넥터에 의해 연결되어 있어도 좋다. 또한, 상기 커넥터는 상기 외측 파이프에 설치되어 있어도 좋다. 이에 따르면, 파이프를 전기적으로 접촉시키고 또한, 열팽창 또는 열수축에 따라 파이프에 스트레스가 가해지지 않도록 커넥터에 의해 열팽창 또는 열수축을 흡수할 수 있다.
또한, 파이프를 이중 구조로 하고 또한 커넥터를 설치함으로써, 외측 파이프가 내측의 파이프에 영향을 주지 않고 횡방향으로 슬라이드한다. 이에 의해, 전송 선로의 열팽창 또는 열수축에 기인하는 변형을 보다 스트레스 없이 커넥터에 의해 흡수할 수 있다.
이 때, 상기 내측 파이프의 내부로 냉매를 흐르게 함으로써 열전도에 의해 보다 효과적으로 내부 도체(파이프)를 냉각할 수 있다. 또한, 상기 커넥터의 근방에 상기 제 2 또는 제 3 동축관을 유지하는 유지부를 설치함으로써, 외부의 파이프의 중앙에 내부의 파이프가 배치되도록 위치 결정할 수 있다.
상기 복수의 도체봉과 상기 제 2 동축관의 내부 도체와의 연결 부분은 상기 제 2 동축관의 길이 방향으로 슬라이딩 가능하게 계합되어 있어도 좋다. 또한, 상기 복수의 도체봉은 상기 단락부에서 상기 처리 용기의 덮개부에 대해 슬라이딩 가능하게 계합되어 있어도 좋다. 이에 따르면, 열응력에 따라 이들 도체봉 또는 내부 도체가 슬라이딩함으로써 전송 선로에 스트레스가 가해지는 것을 회피할 수 있다.
상기 전자파원은 주파수가 1 GHz 이하인 전자파를 출력하도록 해도 좋다. 이에 따르면 컷오프 밀도를 낮출 수 있다. 이에 의해, 프로세스 윈도우를 넓힐 수 있어 1 개의 장치로 다양한 프로세스를 실현할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 태양에 따르면, 주파수가 1 GHz 이하인 전자파를 플라즈마 처리 장치로 공급 가능한 급전 장치로서, 전자파를 출력하는 전자파원과, 상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송시키는 전송 선로와, 상기 처리 용기의 내벽에 설치된 복수의 유전체판에 인접 또는 근접하고 전자파를 상기 복수의 유전체판으로 전송시키는 복수의 도체봉과, 상기 전송 선로를 통해 전송된 전자파를 복수의 전자파로 분배시켜 상기 복수의 도체봉으로 전송시키는 분기부를 구비하고, 각 유전체판에는 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉이 인접 또는 근접하고 있는 급전 장치가 제공된다.
이에 따르면, 1 GHz 이하인 전자파에 대해서는 그 사이즈가 전자파의 파장에 의존하지 않는 동축관을 전송 선로에 사용함으로써, 저주파인 전자파의 공급을 가능하게 하면서도 저주파인 전자파를 공급할 때의 전송 경로의 대형화를 해소하여 간단하고 또한 컴팩트한 전송 선로를 설계할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 태양에 따르면, 주파수가 1 GHz 이하인 전자파를 전자파원으로부터 출력하고, 상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송 선로로 전송시키고, 상기 전송 선로를 통해 전송된 전자파를 분기부에 의해 복수의 전자파로 분배시켜 복수의 도체봉으로 전송시키고, 각 유전체판에 인접 또는 근접하고 있는 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉으로부터 상기 각 유전체판을 거쳐 전자파를 처리 용기 내로 방출하고, 상기 방출된 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 처리 가스를 여기시켜 피처리체에 원하는 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 사용 방법이 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 태양에 따르면, 주파수가 1 GHz 이하인 전자파를 전자파원으로부터 출력하고, 상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송 선로로 전송시키고, 상기 전송 선로를 통해 전송된 전자파를 분기부에 의해 복수의 전자파로 분배시켜 복수의 도체봉으로 전송시키고, 각 유전체판에 인접 또는 근접하고 있는 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉으로부터 상기 각 유전체판을 거쳐 전자파를 상기 처리 용기 내로 방출하고, 상기 방출된 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 클리닝 가스를 여기시켜 플라즈마 처리 장치를 클리닝하는 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법이 제공된다.
이들에 따르면, 주파수가 1 GHz 이하인 전자파를 플라즈마 처리 장치로 공급함으로써, 전자파의 주파수의 제곱에 비례하는 컷오프 밀도(nc)를 비약적으로 작게 할 수 있어 프로세스 윈도우가 넓어져 1 개의 장치로 다양한 프로세스를 실현할 수 있다.
예를 들어, 1 GHz 이하인 주파수의 전자파를 이용함으로써, 2.45 GHz인 주파수의 전자파가 어느 정도의 파워로는 단일 가스 상태에서 표면파가 퍼지지 않아 균일하고 안정된 플라즈마를 여기하지 못한 F 계 단일 가스로도 균일하고 안정된 플라즈마를 여기시킬 수 있다. 이에 따라, 실용적인 전자파의 파워를 이용하여 클리닝 가스를 여기시키고, 이에 의해 생성된 플라즈마에 의해 플라즈마 처리 장치의 내부를 클리닝할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 X-Z 면에서 절단한 종단면도이다.
도 2는 이 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 천장면을 도시한 도이다.
도 3은 이 실시예에 따른 분기판 근방을 확대한 단면도이다.
도 4는 이 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 Y-Z 면에서 절단한 종단면도의 상부를 도시한 도이다.
도 5는 이 실시예에 따른 분기 동축관을 확대한 단면도이다.
도 6는 이 실시예에 따른 토너먼트식의 도파관을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 도 3의 단면(C-C)을 도시한 도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.
도 9는 도 8의 단면(X-X)을 도시한 도이다.
도 10은 도 8의 단면(F-F)을 도시한 도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예의 변형예에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.
도 12는 도 11의 단면(G-G)을 도시한 도이다.
도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.
도 14는 도 13의 단면(P-P)을 도시한 도이다.
도 15는 도 13의 단면(U-U)을 도시한 도이다.
도 16은 제 3 실시예의 변형예에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.
도 17은 제 3 실시예의 변형예에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.
도 18은 분기 동축관의 일부를 확대한 도 및 그 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.
도 20은 도 19의 단면(V-V)을 도시한 도이다.
도 21은 도 19의 단면(W-W)을 도시한 도이다.
도 22는 변형예에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.
도 23은 도 22의 단면(Z-Z)을 도시한 도이다.
도 24는 마이크로파의 전력 밀도와 플라즈마의 전자 밀도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 25는 분기 도파관의 변형예를 도시한 도이다.
도 26은 도 25의 1-1 단면도이다.
부호의 설명
10 : 플라즈마 처리 장치
100 : 처리 용기
200 : 용기 본체
205, 415a, 415b, 530 : O 링
300 : 덮개체
300d : 덮개부
305 : 유전체판
315 : 동축관
315a : 내부 도체
410, 615, 630 : 유전체
500 : 고정 기구
520, 640 : 단락부
525 : 링 형상의 유전체
535 : 쿠션 링
600, 620 : 동축관
600a, 620a, 670a : 내부 도체
605 : 동축 도파관 변환기
635 : 고정구
670 : 분기 동축관
610 : 분기판
645, 665 : 커넥터
900 : 마이크로파원
905 : 분기 도파관
910 : 분배 도파관
U : 처리실
(제 1 실시예)
이하에 첨부 도면을 참조하여, 우선 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 대해 본 장치의 종단면을 모식적으로 도시한 도 1(도 2의 단면 Ｏ-Ｏ) 및 처리 용기의 천장면을 도시한 도 2를 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 첨부 도면에서 동일한 구성 및 기능을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
(플라즈마 처리 장치의 구성)
플라즈마 처리 장치(10)는 그 내부에서 글라스 기판(이하, 「기판(G)」이라고 한다.)을 플라즈마 처리하기 위한 처리 용기(100)를 가지고 있다. 처리 용기(100)는 용기 본체(200)와 덮개체(300)로 구성된다. 용기 본체(200)는 그 상부가 개구된 바닥이 있는 정육면체 형상을 가지고 있고, 그 개구는 덮개체(300)에 의해 폐색(閉塞)되어 있다. 용기 본체(200)와 덮개체(300)의 접촉면에는 Ｏ 링(205)이 설치되어 있고, 이에 의해 용기 본체(200)와 덮개체(300)가 밀폐되어 처리실(U)이 형성된다. 용기 본체(200) 및 덮개체(300)는, 예를 들어 알루미늄 등의 금속으로 이루어지고 전기적으로 접지되어 있다.
처리 용기(100)의 내부에는 기판(G)을 재치하기 위한 서셉터(105(스테이지))가 설치되어 있다. 서셉터(105)는, 예를 들어 질화 알루미늄으로 이루어지고 그 내 부에는 급전부(110) 및 히터(115)가 설치되어 있다.
급전부(110)에는 정합기(120)(예를 들어, 콘덴서)를 개재하여 고주파 전원(125)이 접속된다. 또한, 급전부(110)에는 코일(130)을 개재하여 고압 직류 전원(135)이 접속된다. 정합기(120), 고주파 전원(125), 코일(130) 및 고압 직류 전원(135)은 처리 용기(100)의 외부에 설치되어 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 설치된 교류 전원(140)이 접속되어 있고, 교류 전원(140)으로부터 출력된 교류 전압에 의해 기판(G)을 소정의 온도로 유지하도록 되어 있다. 서셉터(105)는 지지체(145)에 지지되어 있고, 그 주위에는 처리실(U)의 가스의 흐름을 바람직한 상태로 제어하기 위한 배플판(150)이 설치되어 있다.
처리 용기(100)의 저부에는 가스 배출관(155)이 설치되어 있고, 처리 용기(100)의 외부에 설치된 진공 펌프(도시하지 않음)를 이용하여 가스 배출관(155)으로부터 처리 용기(100) 내의 가스가 배출됨으로써 처리실(U)은 원하는 진공도까지 감압된다.
덮개체(300)에는 복수의 유전체판(305), 복수의 금속 전극(310) 및 복수의 동축관의 내부 도체(315a)가 설치되어 있다. 도 2를 참조하면, 유전체판(305)은 알루미나(Al2O3)에 의해 형성된 148 mm × 148mm인 대략 정사각형의 플레이트가 분기 동축관(670)의 관내 파장을 λg(915 MHz에 328 mm)로 했을 때, λg/2의 정수배(여기서는 1 배)의 등간격으로 종횡으로 배치되어 있다. 이에 따라, 224 매(= 14 ×16)의 유전체판(305)이 2277.4 mm × 2605 mm인 처리 용기(100)의 천장면에 균등하게 배치된다.
이와 같이 유전체판(305)은 대칭성이 좋은 형상을 하고 있기 때문에, 1 매의 유전체판(305)에서 균일한 플라즈마를 생성하기 쉽다. 또한, 복수의 유전체판(305)이 λg/2의 정수배의 등간격으로 배치됨으로써, 동축관의 내부 도체(315a)를 이용하여 마이크로파를 도입하는 경우 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
재차 도 1로 돌아가면, 덮개체(300)의 금속면에는 도 1에 도시한 홈(300a)이 파여 있어 도체 표면파의 전반을 억제하도록 되어 있다. 또한, 도체 표면파란 금속면과 플라즈마의 사이를 전반하는 파를 말한다.
유전체판(305)을 관통한 내부 도체(315a)의 선단(先端)에는 금속 전극(310)이 기판(G)측으로 노출되도록 설치되어 있고, 내부 도체(315a) 및 금속 전극(310)에 의해 유전체판(305)을 유지하도록 되어 있다. 금속 전극(310)의 기판측의 면에는 유전체 커버(320)가 설치되어 전계의 집중을 방지하도록 되어 있다.
도 2의 단면 A-A’-A를 도시한 도 3을 참조하여 추가로 설명을 계속한다. 동축관(315)은 통 형상의 내부 도체(축부)(315a)와 외부 도체(315b)로 구성되어 있고 금속(바람직하게는 구리)에 의해 형성되어 있다. 덮개체(300)와 내부 도체(315a)의 사이에는 링 형상의 유전체(410)와 유전체(410)의 양측면에서 처리실(U)의 내부를 진공 밀폐시키는 Ｏ 링(415a, 415b)이 설치되어 있다.
내부 도체(315a)는 덮개부(300d)를 관통하여 처리 용기(100)의 외부로 돌출되어 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 외측을 향해 달아 올려져 있다. 또한, 덮개부(300d)는 덮개체(300)의 상면에서 덮개체(300)와 외부 도체(315b)를 일체화하고 있는 부분을 말한다.
내부 도체(315a)의 관통 부분에 설치된 단락부는 동축관(315)의 내부 도체(315a)와 덮개부(300d)를 전기적으로 단락시키도록 되어 있다. 단락부(520)는 쉴드 스파이럴로 구성되고 내부 도체(315a)를 상하로 슬라이딩 가능하게 설치되어 있다. 또한, 단락부(520)에 금속 브러쉬를 이용할 수도 있다.
이와 같이 단락부(520)을 설치함으로써, 플라즈마로부터 금속 전극(310)으로 유입된 열을 내부 도체(315a) 및 단락부를 통해 효율적으로 덮개로 보낼 수 있기 때문에, 내부 도체(315a)의 가열을 억제하여 내부 도체(315a)에 인접한 Ｏ 링(415a, 415b)의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 단락부(520)는 내부 도체(315a)를 통해 스프링 부재(515)로 마이크로파가 전송되는 것을 방지하기 때문에 스프링 부재(515) 주변에서의 이상 방전 또는 전력 손실이 발생하지 않는다. 또한, 단락부(520)는 내부 도체(315a)의 축 흔들림을 방지하여 단단히 유지할 수 있다.
또한, 단락부(520)에서 덮개부(300d)와 내부 도체(315a)의 사이 및 후술하는 유전체(615)와 덮개부(300d) 사이를 Ｏ 링(도시하지 않음)으로 진공 밀폐시키고 덮개부(300d) 내의 공간에 불활성 가스를 충전함으로써, 대기 중의 불순물이 처리실 내로 혼입되는 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 재차 냉매 공급원(700)으로 되돌아감으로써, 처리 용기(100)를 원하는 온도로 유지하도록 되어 있다.
가스 공급원(800)은 가스 라인(805)을 개재하여 가스를 도 3에 도시한 내부 도체(315a) 내의 가스 유로로부터 처리실 내로 도입한다.
2 대의 마이크로파원(900)으로부터 출력된 120 kW(= 60 kW × 2(2 W/cm2))의 마이크로파는 분기 도파관(905), 8　개의 동축 도파관 변환기(605), 8 개의 동축관(620), 도 1의 배면 방향으로 평행하게 위치하는 8 개의 분기 동축관(670)(도 2, 4 참조)에 7 개씩 연결된 동축관(600), 분기판(610) 및 동축관(315)을 통해 전송되고, 복수의 유전체판(305)을 투과하여 처리실 내로 공급된다. 처리실(U)로 방출된 마이크로파는 가스 공급원(800)으로부터 공급된 처리 가스를 여기시키고, 이에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 기판(G) 상에 원하는 플라즈마 처리가 실행된다.
또한, 분기 도파관(905), 동축관(600, 620, 670, 315)은 전송 선로의 일례이다. 보다 구체적으로는, 동축관(600)은 제 1 동축관의 일례이며, 동축관(315)의 내부 도체(315a)는 도체봉의 일례이다. 또한, 분기판(610)은 제 1 동축관과 도체봉 사이에 설치된 분기 부재의 일례이다. 분기 부재는 판 형상일 필요는 없고 예를 들어 막대 형상이어도 된다.
<전송 선로>
이상에서 설명한 플라즈마 처리 장치(10)에서는 1 GHz 이하의 저주파인 마이크로파를 처리 용기(100)로 공급하는 것을 가능하게 하고 또한, 처리 용기(100)의 상방을 간단한 구조로 하도록 전송 선로가 설계된다. 이어서, 본 실시예에 따른 전송 선로에 대해 보다 상세하게 설명한다.
(분기 동축관)
도 2의 단면 B-B(도 1과 단면이 90 도 상이하다)에서, 본 장치를 절단하고 그 상부만을 도시한 도 4를 참조하면, 동축관(620)과 복수의 동축관(600)은 분기 동축관(670)에 의해 연결되어 있다. 분기 동축관(670)은 복수의 유전체판(305)에 대략 평행하게 배치된 제 2 동축관(평행 동축관)의 일례이며, 동축관(600, 620)은 복수의 유전체판(305)에 대략 수직으로 배치된 1 개 또는 2 개 이상의 수직 동축관의 일례이다.
분기 동축관(670)의 내부 도체(670a)에는 7 개의 동축관(600)의 내부 도체(600a)가 대략 n1 × λg/2(여기서는, n1 = 2)의 피치로 연결되어 있다. 내부 도체(600a)의 피치를 분기 동축관(670)을 통해 전송되는 마이크로파의 관내 파장 λg에 대해 대략 λg/2의 정수배로 함으로써, 내부 도체(600a)에 균등하게 전력을 배분할 수 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 분기 동축관(670)의 피치는 동축 관(600)의 피치와 동일한 λg으로 되어 있다. 이에 따라, 동축관(600) 및 분기판(610)을 개재하여 내부 도체(315a)에 연결된 유전체판(305)은 처리 용기(100)의 천장면 전면(全面)에 종횡으로 λg/2의 간격으로 매달아진다. 이 결과, 유전체판의 종횡의 치수가 동일해져 표면파 전반 모드의 대칭성이 좋아지는 점에서, 유전체 판면 내에서의 플라즈마의 균일성을 확보하기 쉽다.
도 4의 분기 동축관(670)을 더욱 확대하여 도시한 도 5를 참조하면, 내부 도체(670a)는 그 양단에서 내부 도체(670a)의 축 방향의 위치를 결정하는 고정구(635)에 의해 외곽 프레임(덮개부(300d))에 고정되고, 또한 그 관통 부분에는 분기 동축관(670)의 내부 도체(670a)와 외곽 프레임(덮개부(300d))을 전기적으로 단락시키는 단락부(640)가 설치되어 있다.
도 5의 하부에는 우측에 내부 도체(670a, 600a)와의 연결 부분이 확대되고, 좌측에 도 5의 단면(H-H)이 도시되어 있다. 분기 동축관(670)의 내부 도체(670a)는 원통 형상의 커넥터(645)에 접속되어 있다. 커넥터(645)의 내측 표면에는 2 개의 씰드 스파이럴(650a, 650b)이 설치되어 있고, 이에 따라 내부 도체(670a)는 횡방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다. 열 응력에 따라 내부 도체(670a)가 슬라이딩함으로써 전송 선로에 스트레스가 가해지는 것을 회피할 수 있다.
(냉각 기구)
내부 도체(670a)의 내부에는 냉매를 흐르게 하기 위한 통로(655)가 관통되어 있다. 냉매 공급원(700)으로부터 공급된 냉매는 냉매 배관(705)에 연결된 통로(655)를 순환한다. 냉각 기구는 내부 도체(600a)의 내부에 설치되어도 좋고, 이에 따라 내부 도체(670a) 또는 내부 도체(600a)가 과도하게 가열되는 것을 방지하도록 되어 있다. 또한, 내부 도체(600a)에는 내부 도체(600a)를 유지하는 유지부(660)가 설치되어 있다. 유지부(660)는 링 형상으로 형성되고 테프론(등록 상표)으로 형성되어 있다.
(분기 도파관)
마이크로파를 발생시키는 마그네트론은, 통상적으로 도파관과 연결되는 점, 수 10 kW 정도의 큰 전력을 마이크로파원으로부터 직접 동축관으로 출력하면 동축관의 내부에서 방전이 발생하여 내부가 가열될 우려가 있는 점, 마이크로파의 파장이 짧아지면 대전력용의 직경이 큰 동축관에서는 전송 모드 또는 정합의 관점에서 마이크로파의 전송에 곤란이 발생하는 점에서, 마이크로파원에는 도파관이 연결되는 것이 일반적이다.
그래서, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서는 복수단(段)의 분기 선로 중 대전력의 마이크로파를 전송시키는 마이크로파원에 가까운 부분에는 분기 도파관(905)을 이용하고 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 분기 도파관(905)은 토너먼트식으로 2 분기(T 분기)를 1 회 이상 반복하고(여기서는 3 회), 그 분기 단부(端部)에서 8 개의 동축 도파관 변환기(605)를 개재하여 동축관(620)에 연결된다. 분기 도파관(905)의 상층(905a), 중층(905b), 하층(905c)에서의 도파관 간의 간격은 분기처의 동축관의 관내 파장을 λg로 했을 때 4λg(= 8 × λg/2), 2λg(= 4 × λg/2), λg(= 2 × λg/2)로 되어 있고, 관내 파장(λg), 정수(m)에 대해 모두 m × λg/2의 길이로 통일되어 있다. 단, 분기 도파관(905)은 토너먼트식으로 분기되지 않아도 분기 부분을 가지고 있으면 된다.
이에 따라, 마이크로파원(900)으로부터 분기 단부까지의 마이크로파의 전송 거리는 동일해진다. 이 결과, 분배된 마이크로파의 위상의 동기(同期)를 취하면서 마이크로파의 전력을 8 개의 동축관(620)에 균등하게 분배할 수 있다.
또한, 분기 도파관(905)은 평행 동축관의 내부 도체, 수직 동축관의 내부 도체 또는 임의의 도파관 중 어느 하나에 접속할 수 있다.
도 1에 도시한 동축 도파관 변환기(605)는 분기 도파관(905)을 통해 전송된 마이크로파를 동축관(620)으로 전송시킨다. 동축관(620)은 분기 동축관(670)을 개재하여 복수의 동축관(600)과 연결되고, 또한 분기판(610)에 연결되어 있다.
(분기판)
도 3의 단면(C-C)을 도시한 도 7을 참조하면, 분기판(610)은 내부 도체(600a)와의 연결 위치(Bp)를 중심으로 십자 형상으로 형성되어 있다. 분기판(610)은 구리 등의 금속에 의해 형성된다. 분기판(610)은 4 개의 단부(端部)(위치(Dp))에서 각각 동축관(315)의 내부 도체(315a)에 연결된다.
또한, 분기판(610)은 2 개 이상의 내부 도체(315a)를 연결하도록 구성될 필요가 있지만, 반드시 십자 형상으로 형성될 필요는 없고, 예를 들어 동축관(600)의 중심축에 대해 동일 원주(圓周) 상에 등간격으로 내부 도체(315a)를 배치하도록 형성되어도 된다. 또한, 동축관(600)의 중심축에 대해 점대칭인 위치에 내부 도체(315a)를 배치하도록 형성되어도 된다.
(유전체 : 임피던스 정합)
도 3에 도시한 위치(Bp)의 상하에는 테프론(등록 상표)으로 형성된 유전체(615)가 설치되어 있다. 유전체(615)는 분기판(610)을 지지하고, 또한 임피던스 정합을 취하기 위해 설치되어 있다. 이에 의해, 분기판(610)과 내부 도체(600a)의 연결 부분에서 급격하게 임피던스가 변화하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 전송 선로에서 반사가 발생되는 것을 억제하여 효율적으로 마이크로파를 전송시킬 수 있다.
(단락부)
분기판(610)과 내부 도체(315a)의 접속 위치(Dp)와 단락부(520)와의 간격은 마이크로파의 관내 파장(λg)에 대해 λg/4가 되도록 설계되어 있다. 도 3의 좌측에 도시한 바와 같이, 위치(Dp)에 마이크로파의 피크를 맞추면, 단락부(520)에서의 마이크로파의 전력은 0이 된다. 단락부(520)와 위치(Dp) 간은 일단(一端)이 단락된 분포 상수 선로로 간주될 수 있다. 이와 같이, 일단이 단락된 길이가 λg/4인 분포 상수 선로는 다른 일단에서 보면 임피던스가 거의 무한대로 보이므로, 마이크로파의 전송에 있어서 위치(Dp)로부터 단락부(520)까지의 부분은 존재하지 않는 것과 동일한 것이 되어 전송 선로의 설계가 용이해진다.
단, 위치(Dp)로부터 단락부(520)까지의 길이는 λg/4를 기준으로서 설계하면 된다. 즉, 상기 길이가 λg/4보다 짧아진 경우에는 전송 선로에 C 성분이 부가된 경우와 등가이며, λg/4보다 길어진 경우에는 전송 선로에 L 성분이 부가된 경우와 등가인 것을 고려하여 설계되어 있으면 된다.
동축관(600)으로 전송된 마이크로파는 분기판(610)에 의해 복수의 마이크로파로 분배되어 복수의 내부 도체(315a)로 전송되고, 또한 복수의 유전체판(305)으로 각각 전송된다. 이에 따라, 천장면에 균등하게 배치된 224 매의 유전체판(305)으로부터 처리 용기 내로 균등한 전력의 마이크로파가 공급된다.
이상에서 설명한 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 따르면, 저주파인 마이크로파의 공급을 가능하게 하면서도 저주파인 마이크로파를 공급할 때의 전송 선로의 대형화를 해소하여 간단하고 또한 컴팩트한 전송 선로를 설계할 수 있고, 메인터넌스를 용이하게 할 수 있다. 또한, 비교적 소면적인 복수의 유전체판으로부터 처리 용기 내로 마이크로파를 공급하여 멀티 모드의 마이크로파의 발생을 억제함으로써 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
(제 2 실시예)
이어서, 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 대해 도 8 ~ 10을 참조하여 설명한다. 도 8의 X-X 단면을 도 9에 도시한다. 도 8은 도 9의 Y-Y 면에서 절단한 도이다. 도 8에 도시한 바와 같이 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 분기부(분배 도파관(910))만이 존재하고 분기 동축관 및 분기 도파관이 없는 점에서 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)와 상이하다. 따라서, 이하에서는 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 분배 도파관(910)에 대해 설명한다. 본 실시예의 분배 도파관(910)은 분기부의 일례이다.
덮개체(300)의 상부에는 덮개부(300d)와 일체가 되어 분배 도파관(910)이 배설되어 있다. 분배 도파관(910)은 대략 직육면체의 형상을 가진 중공의 도파관이 며, 분배 도파관(910)의 내부에는 대기가 충전되어 있다. 본 실시예에서는 도 9에 도시한 바와 같이, 대략 정사각형의 유전체판(305)이 4 매 등간격으로 배치되어 있다.
분배 도파관(910)의 내부 공간에는 도 8의 단면(F-F)을 도시한 도 10으로 도시한 바와 같이, 그 내부 중앙에 동축관의 내부 도체(600a)가 삽입되고 동축관(600)의 중심축에 대해 점대칭인 위치에 내부 도체(315a)가 4 개 삽입되어 있다. 분배 도파관(910)의 단부(端部)의 전계 강도는 약하기 때문에, 내부 도체(315a)가 단부의 근처에 배치되면 마이크로파가 동축관으로 잘 전송되지 않는다. 이 때문에, 내부 도체(315a)가 전계 정재파의 피크의 위치에 배치되도록, 분배 도파관(910)의 단부와 내부 도체(315a) 중심축 간의 거리는 분배 도파관(910) 내의 관내 파장을 λg로 했을 때 λg/4로 동일하게 되어 있다. 또한, 반드시 λg/4가 아니어도 상관없다.
이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 마이크로파원으로부터 출력된 마이크로파가 도파관(950)(분기 없음), 동축관(600)으로부터 분배 도파관(910)으로 전송되고, 내부 도체(600a)로부터 내부 도체(315a)로 전송된다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서도 4 개의 내부 도체(315a)는 내부 도체(600a)에 대해 점대칭으로 설치된다. 이러한 대칭성에 의해 분배 도파관(910)을 통해 전송되는 마이크로파는 위상의 동기를 취하고, 또한 그 전력을 균등하게 분배하면서 각 내부 도체(315a)로 전송된다.
이상에서 설명한 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 따르면, 대칭 분기(분기부)로서 분배 도파관(910)을 이용함으로써, 분기판(610)을 설치하지 않고 동축관(600)으로부터 내부 도체(315a)로 균등하게 마이크로파를 전송시킬 수 있다.
또한, 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는, 유전체판(305) 또는 금속 전극(310)의 형상이 상이한 점, 유전체 커버(320)가 존재하지 않는 점, 각 유전체판(305)을 둘러싸는 홈(300a) 외에 모든 유전체판을 둘러싸는 홈(300b)이 설치되어 있는 점, 유전체판(305) 및 금속 전극(310)이 회전하는 것을 방지하기 위한 계지부(係止部)(425)가 설치되어 있는 점에서 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)와 상이하다. 이와 같이, 유전체판(305) 또는 금속 전극(310)의 형상 또는 유전체 커버(320) 유무 등은 다양한 구성을 취할 수 있다.
본 실시예에서는, 4 매의 직사각형의 유전체가 종횡으로 배열되어 있지만, 유전체의 형상 또는 배열은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 복수매의 부채 형상의 유전체판을 동심원 형상 또는 링 형상으로 배열해도 된다.
(제 2 실시예의 변형예)
이어서, 제 2 실시예의 변형예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 대해, 도 11, 도 12를 참조하여 설명한다. 제 2 실시예의 변형예에서는, 내부 도체(600a)가 덮개부(300d)에 전기적으로 접속되어 있지 않은 점 및 분배 도파관(910)의 단부 공간(S)이 덮개체(300)에 홈을 설치함으로써 형성되는 점에서 제 2 실시예와 상이하다. 따라서, 이 상이점을 중심으로 제 2 실시예의 변형예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 대해 설명한다.
본 변형예에서, 유전체(630)는 불소 수지(예를 들어 테프론(등록상표)), 알루미나(Al2O3), 석영 등에 의해 형성되고, 마이크로파의 반사를 억제하기 위해 형상이 최적화되어 있다. 이와 같이 하여, 마이크로파의 전송 손실을 억제하면서 각 분기 위치(Dp)에서 마이크로파의 위상의 동기를 취하면서 마이크로파를 각 내부 도체(315a)에 균등하게 분배하여 전송시킬 수 있다.
분배 도파관(910)의 단부의 전계 강도는 약하기 때문에 내부 도체(315a)가 단부 근처에 배치되면 마이크로파가 동축관으로 잘 전송되지 않는다. 이 때문에, 내부 도체(315a)가 전계 정재파의 피크의 위치에 배치되도록 분배 도파관(910)의 단부(공간(S)의 단부)와 내부 도체(315a) 중심축 간의 거리는 분배 도파관(910) 내의 관내 파장을 λg로 했을 때 λg/4로 동일해져 있다. 또한, 반드시 λg/4가 아니어도 상관없다.
공간(S)을 덮개체(300)의 내부에 설치하는 대신에, 분배 도파관(910)의 단부를 처리 용기(100)의 외측을 향해 돌출시켜 공간(S)을 형성하도록 해도 좋다. 또한, 공간(S)은 도 11의 단면(G-G)인 도 12에 도시한 바와 같이, 덮개체(300)에 설치된 복수의 홈이어도 좋고, 각 내부 도체(315a)를 둘러싸는 하나의 홈이어도 좋다. 또한, 도 11의 단면(X-X)은 제 2 실시예와 마찬가지로 도 9이다.
이상에서 설명한 변형예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 따르면, 분배 도파관(910) 및 유전체(630)를 이용함으로써 분기판(610)을 설치하지 않고 내부 도체(600a)로부터 내부 도체(315a)로 마이크로파를 전송시킬 수 있다. 또한, 공간(S) 을 덮개체(300)의 내부에 설치함으로써 분배 도파관(910)을 보다 컴팩트하게 설계할 수 있다. 이 결과, 처리 용기(100)의 상방을 보다 간단하게 설계할 수 있다.
(제 3 실시예)
이어서, 제 3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 대해 도 13 ~ 도 15를 참조하여 설명한다. 제 3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서는 제 1 실시예의 분기판(610)(분기부)이 없는 점과 스프링 부재의 종류가 상이한 점 외에는 대부분 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)와 동일하다.
도 13 및 도 13의 단면(P-P)인 도 14에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는, 복수의 내부 도체(315a)가 분기 동축관(670)의 관내 파장(λg)의 1/2의 피치로 분기 동축관(670)의 내부 도체(670a)에 직접 연결되어 있다. 또한, 분기 도파관(905)에는 도 13의 단면(U-U)을 도시한 도 15의 Y 분기가 이용되고 있다.
분기 동축관(670)의 내부 도체(670a)에는 4 개의 내부 도체(315a)가 대략 n1 × λg/2(여기서는, n1 = 1)의 간격으로 매달아진다. 본 실시예에서는, 분기 동축관(670)의 피치를 동축관(315)의 피치와 동일하게 함으로써, 유전체판의 종횡의 치수가 동일해져 표면파 전반 모드의 대칭성이 좋아지는 점에서 유전체판 면내에서의 플라즈마의 균일성을 확보하기 쉽다.
내부 도체(315a)에는 상부 내부 도체(315a1)와 하부 내부 도체(315a2)를 연결하는 커넥터(665)가 설치되어 있다. 이에 따라, 상부 내부 도체(315a1)와 하부 내부 도체(315a)를 전기적으로 접속시키면서 열팽창 또는 열수축에 따라 내부 도 체(315a)에 스트레스가 가해지지 않도록 커넥터(665)에 의해 열팽창 또는 열수축을 흡수한다.
이상에서 설명한 제 3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 따르면, 4 개의 내부 도체(315a)를 직선 상에 등간격으로 분기 동축관의 내부 도체(670a)에 연결시킴으로써, 분기판(610)을 설치하지 않고 분기 동축관의 내부 도체(670a)로부터 내부 도체(315a)로 마이크로파를 전송시킬 수 있다.
또한, 유전체판(305)은 제 1 실시예에서 이용한 스프링 부재 대신에 Ｏ 링(530)을 이용하여 달아 올려져 있다. 구체적으로는, 내부 도체(315a)를 관통한 링 형상의 유전체(525)는 덮개체(300)와 내부 도체(315a)의 사이의 공간을 메우도록 설치되고, 링 형상 유전체(525)의 외주측 하부에는 내부 도체(315a)를 달아 올리기 위해 Ｏ 링(530)이 설치되어 있다. 또한, 링 형상 유전체(525)의 내주측 상부에는 내부 도체(315a)를 달아 올렸을 때에 내부 도체(315a)에 가해지는 국소적인 힘을 완충하기 위해 쿠션 링(535)이 설치되어 있다.
(제 3 실시예의 변형예)
또한, 제 3 실시예의 변형예로서는 다음의 변형예 1 ~ 3을 들 수 있다.
(변형예 1)
도 16에 도시한 제 3 실시예의 변형예 1에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 수직 동축관의 유무와 분기 도파관의 설치 방향이 제 3 실시예와 상이하다. 즉, 본 변형예에서는, 수직 동축관이 없고 분기 도파관(905)이 분기 동축관(670)의 단부에서 내부 도체(670a)에 연결되어 있다.
이 경우에도, 동축관(315)의 피치는 대략 n1 × λg/2로 유지되고 각각의 동축관(315)에 균등하게 마이크로파 전력이 분배되도록 되어 있다.
(변형예 2)
도 17에 도시한 제 3 실시예의 변형예 2에서도, 수직 동축관은 없고 분기 도파관(905)이 분기 동축관(670)의 중앙에서 내부 도체(670a)에 연결되어 있다.
이 경우에도, 동축관(315)의 피치는 대략 n1 × λg/2로 유지된다. 이와 같이, 본 변형예에서도, 전송 선로는 마이크로파의 위상의 동기와 단부에서의 반사가 양호하게 제어되도록 설계된다. 이에 의해, 전력을 균등하게 분배하면서 복수의 유전체판(305)으로 마이크로파를 전송시킬 수 있다.
(변형예 3)
도 18의 우측에 제 3 실시예의 변형예 3의 분기 동축관(670)을 확대하여 도시하고 또한, 좌측에 도 18의 단면(I-I)을 도시한 바와 같이, 변형예 3에 따른 분기 동축관(670)의 내부 도체는 외측 파이프(670b)와 내측 파이프(670c)로 형성된다. 내측 파이프(670c)의 내부에는 냉매를 통과시키기 위한 통로(655)가 설치되어 있다. 또한, 외측 파이프(670b)에는 분기 동축관(670)의 중심축 상에 내부 도체가 배치되도록 유지부(660)가 설치되어 있다.
내측 파이프(670c)는 외측 파이프(670b)의 내주에 접하여 설치되어 있다. 외측 파이프(670b)는 복수로 분단되고 커넥터(665)에 의해 접속되어 있다. 즉, 외측 파이프(670b)의 파이프(670b1)의 오목부에 파이프(670b2)의 볼록부를 연결함으로 써, 분단된 파이프를 전기적으로 접촉시키고 또한, 열팽창 또는 열수축에 따라 파이프에 스트레스가 가해지지 않도록 커넥터(665)에 의해 열팽창 또는 열수축을 흡수할 수 있다.
본 변형예에 따르면, 파이프를 이중 구조로 하고 또한 커넥터(665)를 설치함으로써, 외측 파이프(670b)는 내측 파이프(670c)에 영향을 주지 않고 횡방향으로 슬라이드하고, 열팽창 또는 열수축에 기인하는 전송 선로에의 스트레스를 커넥터(665)에 의해 흡수할 수 있다. 또한, 내측 파이프(670c)의 내부로 냉매를 흐르게 함으로써 열전도에 의해 효과적으로 내부 도체(파이프)를 냉각할 수 있다.
(제 4 실시예)
이어서, 제 4 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 대해 도 19 ~ 21을 참조하여 설명한다. 제 4 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 제 1 실시예의 분기부를 분기판(610) 대신에 분배 도파관(910)을 이용한 점만 상이하다.
본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서도, 도 19의 단면(V-V)을 도시한 도 20에 도시한 바와 같이, 유전체판(305)은 대칭성이 좋은 형상을 하고 있기 때문에 1 매의 유전체판(305) 내에서 균일한 플라즈마를 발생시키기 쉽다. 또한, 도 19의 단면(W-W)을 도시한 도 21을 참조하면, 복수의 유전체판(305)이 λg/2의 정수배의 등간격으로 배치됨으로써, 동축관의 내부 도체(315a)를 이용하여 마이크로파를 도입할 경우 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 분기 동축관(670)은 상기 복수의 유전체판(305)에 대략 평행하게 배치된 제 3 동축관의 일례이다. 전송 선로는 제 3 동축관을 복수개 포함하고 또한, 복수의 제 4 동축관을 더 포함하고, 제 4 동축관의 각각의 내부 도체는 제 3 동축관의 각각의 내부 도체에 접속하고 복수의 제 1 동축관의 내부 도체의 상층에 위치하고, 또한 복수의 제 4 동축관의 내부 도체는 정수 n2(n2는 1 이상)에 대해 대략 n2 × λg/2의 간격으로 배치되어 있어도 좋다.
이에 따라, 동축관들 또는 도파관과 동축관을 이용하여 계층적으로 분기된 전송 선로를 구축할 수 있다. 이에 의해, 마이크로파를 균등하게 64 매의 유전체판(305)으로 전송시킬 수 있다.
본 실시예에 따르면, 처리 용기(100)의 천장면 전면에 균등하게 배치된 다수매의 유전체판(305)으로부터 마이크로파를 균일하게 처리실(U)로 공급할 수 있고, 이에 따라 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
이상에서 설명한 각 실시예에 따르면, 처리 용기(100)의 상부 근방을 간단하게 설계할 수 있다. 또한, 저주파인 마이크로파를 이용하여 다양한 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.
또한, n1, n2는 1 또는 2가 바람직하다. n1, n2의 값이 커지면 마이크로파의 전송 거리가 길어지기 때문에, 위상의 동기 및 전력 분배에 불균일이 생겨 마이크로파를 균등하게 분배하면서 전송시키는 것이 어려워지기 때문이다. 또한, n1, n2의 값이 커지면 전송 선로 주위가 복잡하고 또한 거대화되어 보수 작업이 곤란해지기 때문이다. 또한, n1, n2의 값이 1인 경우, 제 2 동축관의 내부 도체 간의 간격은 λ g/2가 된다. 이 경우, 고주파 마이크로파를 공급하는 것보다 저주파 마이크로파를 공급하는 편이 좋다. 고주파 마이크로파를 공급하면 마이크로파의 관내 파장(λg)이 작아지기 때문에, 제 2 동축관의 내부 도체 간의 간격이 좁아져 유전체의 매수가 많아지므로 고비용이 되기 때문이다.
또한, 이상에서 설명한 각 실시예에서는, 각 동축관의 내부 도체는 열전도율 및 전기 전도율이 높은 구리에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 마이크로파 또는 플라즈마로부터 동축관의 내부 도체에 가해진 열을 효율적으로 보내고 또한, 마이크로파를 양호하게 전송시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 내부 도체(315a)는 복수의 유전체판(305)에 인접 또는 근접하고 마이크로파를 복수의 유전체판(305)으로 전송시키는 도체봉의 일례이지만, 도체봉은 유전체판(305)에 전자기적으로 접속되고 또한 기계적으로 연결되어 있어도 좋다. 또한, 도체봉은 도 22(도 22의 단면(Z-Z)을 도 23에 도시한다)에 도시한 바와 같이 복수의 유전체판(305)에 인접하고 있어도 좋고, 도시하지 않았지만 복수의 유전체판(305)에 근접하고 있고 전자기적으로는 접속되어 있지만 기계적으로는 연결되어 있지 않은 상태여도 좋다. 또한, 도체봉은 판 형상이어도 테이퍼 형상이어도 좋다.
특히, 기계적 교차(較差) 또는 열팽창에 의해 발생된 제어되지 않은 간극(間隙)은 장치의 전기적 특성을 나쁘게 하는데 반해, 이와 같이 도체봉을 유전체판(305)에 근접시킴으로써 도체봉과 유전체판(305) 사이에 제어된 간극을 설치한 경우에는, 장치의 전기적 특성을 바꾸지 않고 마이크로파를 효율적으로 유전체 판(305)으로 전송시킬 수 있다.
도 25에 분기 도파관(905)의 변형예를 도시한다. 변형예에 따른 분기 도파관(905)은 토너먼트 방식의 2 × 2 × 2 분기가 평면 형상으로 구성되어 있다. 마이크로파원(900)에 대해 양측에 대칭적으로 도파관이 분기되어 있다. 평면 형상으로 구성되어 있기 때문에 분기 도파관의 두께(도 25의 지면(紙面)에 수직 방향의 길이)가 얇아 장치 상에 용이하게 재치할 수 있다.
도 26에는 도 25의 1-1 단면이 도시되어 있다. 본 변형예의 분기 도파관(905)에서는 8 개의 동축 도파관 변환기(605)를 개재하여 동축관(620)이 분기 도파관(905)에 연결될 때, 분기 도파관(905)과 동축관(620)의 내부 도체(620a)와의 접속 부분을 테이퍼 형상으로 형성한 것뿐만 아니라, 분기 도파관(905)과 외부 도체(620b)와의 접속 부분도 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 마이크로파의 반사를 억제하기 위해서이다.
상기 실시예에서 각 부의 동작은 서로 관련되어 있고, 서로의 관련을 고려하면서 일련의 동작으로 치환할 수 있다. 그리고, 이와 같이 치환함으로써 플라즈마 처리 장치의 발명의 실시예를 플라즈마 처리 장치의 사용 방법 또는 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법의 실시예로 할 수 있다.
(주파수의 한정)
상기 각 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 주파수가 1 GHz 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 박리되어 기판에 부착되면 수율을 악화시킨다. 또한, 처리 용기 내면에 부착된 막으로부터 발생된 불순물 가스가 박막에 흡수되어 막질을 악화시키는 경우가 있다. 따라서, 고품질 프로세스를 행하기 위해서는 챔버 내면을 정기적으로 클리닝해야 한다.
실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막의 클리닝에는 F 래디컬이 자주 이용된다. F 래디컬은 이들 막을 고속으로 에칭한다. F 래디컬은 NF3 또는 SF6 등의 F를 포함하는 가스로 플라즈마를 여기하고 가스 분자를 분해함으로써 생성된다. F와 O를 포함하는 혼합 가스로 플라즈마를 여기하면 F 또는 O가 플라즈마 중의 전자와 재결합하기 때문에 플라즈마 중의 전자 밀도가 저하된다. 특히, 모든 물질 중에서 전기 음성도가 가장 큰 F를 포함하는 가스로 플라즈마를 여기하면 전자 밀도가 현저하게 저하한다.
이를 증명하기 위해서, 발명자는 마이크로파 주파수 2.45 GHz, 마이크로파 전력 밀도 1.6 W/cm-2, 압력 13.3 Pa의 조건으로 플라즈마를 생성하여 전자 밀도를 계측했다. 그 결과, 전자 밀도는 Ar 가스인 경우에는 2.3 × 1012 cm-3인데 반해, NF3 가스인 경우에는 그보다 1 자리수 이상 작은 6.3 × 1010 cm-3이었다.
도 24에 도시한 바와 같이, 마이크로파의 전력 밀도를 증가시키면 플라즈마 중의 전자 밀도가 증가한다. 구체적으로는, 전력 밀도를 1.6 W/cm2로부터 2.4 W/cm2로 하면 플라즈마 중의 전자 밀도는 6.3 × 1010 cm-3로부터 1.4 × 1011 cm-3까지 증가한다.
한편, 2.5 W/cm2 이상의 마이크로파를 인가하면 유전체판이 가열되어 갈라지거나 각 부에서 이상 방전할 위험성이 높아지고 비경제적이기 때문에, NF3 가스로는 실용상 1.4 × 1011 cm-3 이상의 전자 밀도로 하는 것은 곤란하다. 즉, 전자 밀도가 매우 낮은 NF3 가스로도 균일하고 안정적인 플라즈마를 생성하기 위해서는, 표면파 공명 밀도(ns)가 1.4 × 1011 cm-3 이하여야 한다.
표면파 공명 밀도(ns)는 유전체판과 플라즈마 사이를 표면파가 전반 가능한 최저의 전자 밀도를 나타내고, 전자 밀도가 표면파 공명 밀도(ns)보다 작으면 표면파가 전반되지 않기 때문에 매우 불균일한 플라즈마밖에 여기할 수 없다. 표면파 공명 밀도(ns)는 식(1)의 컷오프 밀도(nc)와 식(2)으로 나타나는 비례 관계가 있다.
nc = ε0meω2/e2…(1)
ns = nc(1＋εr)…(2)
여기서, ε0은 진공의 유전율, me는 전자의 질량, ω은 마이크로파 각주파 수, e는 기본 전하, εr은 유전체판의 비유전율이다.
상기 식(1)(2)로부터 표면파 공명 밀도(ns)는 마이크로파 주파수의 제곱에 비례하는 것을 알 수 있다. 따라서, 낮은 주파수를 선택하는 편이 보다 낮은 전자 밀도에서도 표면파가 전반하여 균일한 플라즈마를 얻을 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 주파수를 1/2로 하면 1/4의 전자 밀도로도 균일한 플라즈마를 얻을 수 있게 되므로, 마이크로파 주파수의 저감(低減)은 프로세스 윈도우의 확대에 매우 효과적이다.
표면파 공명 밀도(ns)가 NF3 가스를 이용한 경우의 실용적인 전자 밀도인 1.4 × 1011cm-3과 동일해지는 주파수는 1 GHz이다. 즉, 마이크로파의 주파수로서 1 GHz 이하를 선택하면 어떤 가스를 이용해도 실용적인 전력 밀도로 균일한 플라즈마를 여기할 수 있다.
이상으로부터, 예를 들어 주파수가 1 GHz 이하인 마이크로파를 마이크로파원(900)으로부터 출력함으로써, 마이크로파원(900)으로부터 출력된 마이크로파를 전송 선로(예를 들어, 동축관(600))로 전송시키고, 전송 선로를 통해 전송된 마이크로파를 분기부(예를 들어, 분기판(610) 또는 분배 도파관(910))에 의해 복수의 마이크로파로 분배시켜 복수의 도체봉으로 전송시키고, 각 유전체판에 인접 또는 근접하고 있는 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉으로부터 상기 각 유전체판을 거쳐 마이크로파를 상기 처리 용기 내로 방출하고, 방출된 마이크로파에 의해 처리 용기에 도입된 처리 가스를 여기시킴으로써 피처리체(예를 들어, 기판(G))에 양호한 플라 즈마 처리를 실시할 수 있다.
특히, 예를 들어 각 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 마이크로파원(900)으로부터 주파수가 1 GHz 이하인 마이크로파를 출력함으로써, 마이크로파원(900)으로부터 출력된 마이크로파를 전송 선로로 전송시키고, 전송 선로를 통해 전송된 마이크로파를 분기부에 의해 복수의 마이크로파로 분배시켜 복수의 도체봉으로 전송시키고, 각 유전체판에 인접 또는 근접하고 있는 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉으로부터 상기 각 유전체판을 거쳐 마이크로파를 상기 처리 용기 내로 방출하고, 방출된 마이크로파에 의해 처리 용기에 도입된 클리닝 가스를 여기시킴으로써, 단일 클리닝 가스여도 플라즈마 처리 장치를 양호하게 클리닝할 수 있다.
또한, 각 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 전송 선로를 통해 주파수가 1 GHz 이하인 마이크로파를 플라즈마 처리 장치로 공급 가능한 급전 장치로서, 마이크로파를 출력하는 마이크로파원과, 상기 마이크로파원으로부터 출력된 마이크로파를 전송시키는 전송 선로와, 처리 용기의 내벽에 설치된 복수의 유전체판에 인접 또는 근접하고, 마이크로파를 상기 복수의 유전체판으로 전송시키는 복수의 도체봉과, 상기 전송 선로를 통해 전송된 마이크로파를 복수의 마이크로파로 분배시켜 상기 복수의 도체봉으로 전송시키는 분기부를 구비하고, 각 유전체판에는 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉이 인접 또는 근접하고 있는 급전 장치로 구성하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시예에서는 915 MHz인 마이크로파를 출력하는 마이크로파 원(900)을 예로 들었지만, 896 MHz, 922 MHz, 2.45 GHz인 마이크로파를 출력하는 마이크로파원이어도 좋다. 또한, 마이크로파원은 플라즈마를 여기하기 위한 전자파를 발생하는 전자파원에 상당한다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에서 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들어 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 상기 실시예에 한정되지 않고, 예를 들어 평행 동축관과 수직 동축관을, 인접하는 동축관들의 간격을 대략 n × λg/2(n은 1 이상의 정수)라고 하는 규칙성에 기초하여 연결하고, 단부에서는 λg/4라고 하는 규칙성에 기초하여 종단(終端)시킴으로써, 마이크로파를 손실없이 균등하게 전송하는 전송 선로로서 자유 자재로 다분기하는 전송 선로를 계층적으로 구축할 수 있다.
또한, 예를 들어 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 대면적의 글라스 기판, 원형의 실리콘 웨이퍼 또는 사각형의 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.

Claims (34)

  1. 전자파에 의해 가스를 여기시켜 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치로서,
    처리 용기와,
    전자파를 출력하는 전자파원과,
    상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송시키는 전송 선로와,
    상기 처리 용기의 내벽에 설치되고 전자파를 투과시켜 상기 처리 용기의 내부로 방출하는 복수의 유전체판과,
    상기 복수의 유전체판에 인접 또는 근접하고 전자파를 상기 복수의 유전체판으로 전송시키는 복수의 도체봉과,
    상기 전송 선로를 통해 전송된 전자파를 복수의 전자파로 분배시켜 상기 복수의 도체봉으로 전송시키는 분기부를 구비하고,
    각 유전체판에는 상기 복수의 도체봉 중 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉이 인접 또는 근접하고 있는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송 선로는 제 1 동축관을 포함하고,
    상기 분기부는 상기 제 1 동축관의 내부 도체와 도체봉을 각각 연결하는 분기 부재인 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송 선로는 제 1 동축관을 포함하고,
    상기 분기부는 내부에 상기 제 1 동축관의 내부 도체와 상기 복수의 도체봉이 삽입된 분배 도파관인 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 도체봉은 서로 평행한 상태로 상기 제 1 동축관의 내부 도체의 중심축에 대해 동일 원주(圓周) 상에 등간격으로 배치되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 도체봉은 서로 평행한 상태로 상기 제 1 동축관의 내부 도체의 중심축에 대해 점대칭인 위치에 배치되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 분기부는,
    상기 복수의 유전체판에 평행하게 설치되고, 상기 전송 선로와 상기 복수의 도체봉을 연결하는 제 2 동축관의 내부 도체인 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전송 선로는 제 1 동축관 또는 도파관인 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 도체봉은 서로 평행한 상태에서 상기 제 2 동축관의 내부 도체에 등간격으로 접속되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 유전체판의 피치는 상기 제 2 동축관을 통해 전송되는 전자파의 관내 파장 λg, 정수 n1(n1은 1 이상)에 대해 n1 × λg/2가 되도록 설계되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 용기의 덮개부와 상기 각 도체봉을 단락시키는 단락부를 구비하고,
    상기 분기 부재와 각 도체봉이 연결된 위치로부터 상기 단락부까지의 길이는 상기 각 도체봉을 통해 전송되는 전자파의 파장 λg에 대해 λg/4로 설계되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리 용기의 덮개부와 상기 각 도체봉을 단락시키는 단락부를 구비하고,
    상기 제 2 동축관의 내부 도체와 각 도체봉이 연결된 위치로부터 상기 단락부까지의 길이는 상기 각 도체봉을 통해 전송되는 전자파의 파장 λg에 대해 λg/4로 설계되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 처리 용기의 덮개부와 상기 각 도체봉을 단락시키는 단락부를 구비하고,
    상기 처리 용기의 덮개부의 단부(端部)는 상기 분배 도파관의 길이 방향의 단부 및 상기 분배 도파관의 양단에서 L 자 형상으로 형성된 단부 중 어느 하나를 포함하고,
    상기 각 도체봉으로부터 상기 처리 용기의 덮개부의 단부까지의 길이는 상기 분배 도파관을 전송하는 전자파의 관내 파장 λg에 대해 λg/4로 설계되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리 용기의 덮개부와 상기 제 2 동축관의 내부 도체를 단락시키는 단락부를 구비하고,
    상기 제 2 동축관의 내부 도체와 각 도체봉이 연결된 위치로부터 상기 단락부까지의 길이는 상기 제 2 동축관을 통해 전송되는 전자파의 관내 파장 λg에 대해 λg/4로 설계되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 분기부의 분기 부분에는 임피던스의 정합을 취하기 위한 유전체가 설치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송 선로는 복수의 제 1 동축관을 포함하고,
    상기 복수의 제 1 동축관의 각각은 상기 분기부를 개재하여 상기 복수의 도체봉에 전자파를 전송시키도록 구성되고,
    상기 전송 선로는 상기 복수의 유전체판에 평행하게 배치된 적어도 1 개의 제 3 동축관을 더 포함하고,
    상기 복수의 제 1 동축관의 내부 도체는 상기 제 3 동축관의 내부 도체에 연결되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 3 동축관의 내부 도체에 연결된 상기 복수의 제 1 동축관의 내부 도체는 상기 제 3 동축관을 통해 전송되는 전자파의 관내 파장 λg, 정수 n2(n2는 1 이상)에 대해 n2 × λg/2의 간격으로 배치되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 전송 선로는 상기 제 3 동축관을 복수개 포함하고 또한, 복수의 제 4 동축관을 더 포함하고,
    상기 제 4 동축관의 각각의 내부 도체는 상기 제 3 동축관의 각각의 내부 도체에 접속되고,
    상기 복수의 제 1 동축관의 내부 도체의 상층에 위치하고, 또한 상기 복수의 제 4 동축관의 내부 도체는 정수 n2(n2는 1 이상)에 대해 n2 × λg/2의 간격으로 배치되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자파원에는 2 분기를 1 회 이상 반복하는 토너먼트식 구조를 가지는 분기 도파관이 연결되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 분기 도파관의 분기 부분은 T 분기 또는 Y 분기 구조를 가지고 있는 것 인 플라즈마 처리 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 분기 도파관은 상기 전자파원과의 연결 부분으로부터 상기 분기 도파관의 각 분기 단부까지의 길이가 동일한 것인 플라즈마 처리 장치.
  21. 제 9 항에 있어서,
    상기 n1의 값은 1 또는 2 중 어느 하나인 플라즈마 처리 장치.
  22. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 동축관의 내부 도체에는 그 내부에 냉매 유로가 설치되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 3 동축관의 내부 도체에는 그 내부에 냉매 유로가 설치되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 2 동축관의 내부 도체는 외측 파이프와 내측 파이프로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 내측 파이프의 내부로 냉매를 흐르게 하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  26. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 동축관의 내부 도체는 2 개 이상으로 분단되고, 분단된 2 개 이상의 제 2 동축관의 내부 도체는 커넥터에 의해 연결되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 제 2 동축관의 내부 도체의 외측 파이프에 설치되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 커넥터의 근방에 상기 제 2 동축관의 내부 도체를 유지하는 유지부를 설치하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  29. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 도체봉과 상기 제 2 동축관의 내부 도체와의 연결 부분은 상기 제 2 동축관의 길이 방향으로 슬라이딩 가능하게 계합(係合)되어 있는 것인 플라즈 마 처리 장치.
  30. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 도체봉은 상기 단락부에서 상기 처리 용기의 덮개부에 대해 슬라이딩 가능하게 계합되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  31. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자파원은 주파수가 1 GHz 이하인 전자파를 출력하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  32. 주파수가 1 GHz 이하인 전자파를 플라즈마 처리 장치로 공급 가능한 급전 장치로서,
    전자파를 출력하는 전자파원과,
    상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송시키는 전송 선로와,
    상기 처리 용기의 내벽에 설치된 복수의 유전체판에 인접 또는 근접하고 전자파를 상기 복수의 유전체판으로 전송시키는 복수의 도체봉과,
    상기 전송 선로를 통해 전송된 전자파를 복수의 전자파로 분배시켜 상기 복수의 도체봉으로 전송시키는 분기부를 구비하고,
    각 유전체판에는 상기 복수의 도체봉 중 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉이 인접 또는 근접하고 있는 것인 급전 장치.
  33. 주파수가 1 GHz 이하인 전자파를 전자파원으로부터 출력하고,
    상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송 선로로 전송시키고,
    상기 전송 선로를 통해 전송된 전자파를 분기부에 의해 복수의 전자파로 분배시켜 복수의 도체봉으로 전송시키고,
    상기 복수의 도체봉 중 각 유전체판에 인접 또는 근접하고 있는 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉으로부터 상기 각 유전체판을 거쳐 전자파를 처리 용기 내로 방출하고,
    상기 방출된 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 처리 가스를 여기시켜 피처리체에 원하는 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 사용 방법.
  34. 주파수가 1 GHz 이하인 전자파를 전자파원으로부터 출력하고,
    상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 전송 선로로 전송시키고,
    상기 전송 선로를 통해 전송된 전자파를 분기부에 의해 복수의 전자파로 분배시켜 복수의 도체봉으로 전송시키고,
    상기 복수의 도체봉 중 각 유전체판에 인접 또는 근접하고 있는 1 개 또는 2 개 이상의 도체봉으로부터 상기 각 유전체판을 거쳐 전자파를 처리 용기 내로 방출하고,
    상기 방출된 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 클리닝 가스를 여기시켜 플라즈마 처리 장치를 클리닝하는 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법.
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