KR101131682B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피처리체에 대해 면내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행하는 것이다.

탑재대(27)와 유전체창 부재(3)를 사이에 두고 대향하도록 안테나(5)를 마련한다. 이 안테나(5)는 각각 길이가 동일하고, 서로 횡으로 평행하게 나열된 직선 형상의 복수의 안테나 부재(51)에 의해 구성되어 있다. 이 안테나(5)의 일단측을 고주파 전원부(6)에 전원측 도전로(61)에 의해 접속함과 아울러, 그 타단측을 접지점에 접지측 도전로(62)에 의해 접속한다. 상기 전원측 도전로(61) 및 접지측 도전로(62)의 적어도 한쪽에, 안테나(5)의 전위 분포를 조정하기 위한 전위 분포 조정용의 콘덴서(7)를 마련하고, 상기 고주파 전원부(6)로부터 각 안테나 부재(51)를 거쳐서 접지점에 이르기까지의 각 고주파 경로의 임피던스가 서로 동일해지도록 설정한다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 예컨대 FPD(flat-panel display) 제조용의 유리 기판 등의 피처리체 등에 대하여 소정의 플라즈마 처리를 행하는 기술에 관한 것이다.

FPD의 제조 공정에서는, LCD(액정 디스플레이) 기판 등의 피처리체에 에칭 처리나, 성막 처리 등의 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 공정이 있다. 이들 공정을 행하는 플라즈마 처리 장치로서는, 예컨대 고밀도의 플라즈마를 생성할 수 있는 것이어서, 유도 결합 플라즈마(ICP)를 이용한 플라즈마 처리 장치가 주목받고 있다. 이 유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 예컨대 처리 용기를 유전체 부재에 의해 상하로 구획하고, 그 아래쪽측의 처리 공간에 기판의 탑재대를 마련함과 아울러, 그 위쪽측의 공간에 고주파(RF) 안테나를 배치하여, 이 안테나에 고주파 전력을 공급하는 것에 의해, 상기 처리 공간 내에 유도 결합 플라즈마를 형성하여, 이것에 의해 상기 처리 공간 내에 공급된 처리 가스를 플라즈마화해서, 소정의 플라즈마 처리를 행하도록 구성되어 있다.

이러한 유도 결합 플라즈마 처리 장치에서 이용되는 안테나로서는, 일반적으 로 안테나선이 평면적으로 고리 형상으로 감긴 스파이럴 안테나가 이용되고 있다. 그리고 대형의 피처리체의 경우에는, 안테나의 임피던스가 커지게 되므로, 복수의 스파이럴 안테나를 조합시켜 이용하는 것이 행해지고 있다. 그러나 FPD 기판용의 유리 기판은 점점 대형화되고 있어, 이 때문에 1개당 스파이럴 안테나도 길어지므로 임피던스가 커져, 그 분만큼 고주파 전류가 감소하여, 고밀도의 플라즈마가 얻어지지 않을 우려가 있다.

그래서 임피던스를 저하시키기 위해서, 안테나의 분기수를 늘려, 1개당의 스파이럴 안테나를 짧게 하거나, 안테나의 종단 또는 중간부에 콘덴서를 삽입하는 수법이 있지만, 이 경우 안테나의 구조가 복잡화되어, 취급이 어렵게 되고, 또한 피처리체의 면 방향에서의 안테나 전위의 조정 작업도 번잡하게 되어, 결과적으로 균일성이 높은 플라즈마를 얻는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.

이 때문에 본 발명자 등은, 안테나를 직선 형상으로 하여 안테나의 길이를 짧게 하고, 이것에 의해 임피던스를 저하시키는 구성에 대하여 검토하고 있다. 그러나 직선 형상의 안테나를 이용하여 대형의 안테나를 구성하기 위해서는, 복수의 안테나를 배열해야 하여, 이 경우 예컨대 도 27에 나타낸 바와 같이, 단지 복수의 동일한 길이의 안테나(11)를 서로 평행하게 소정 간격을 두고 배열하고, 각 안테나(11)의 양단을 도전선(12, 13)에 접속하며, 한쪽의 도전선(12)을 고주파 전원과 정합기를 구비한 고주파 전원부(14)에 접속함과 아울러, 다른쪽의 도전선(13)을 접지하는 구성에서는, 급전점으로부터 각 안테나(11)를 거쳐서 접지점에 이르는 경로의 임피던스가 각 안테나(11) 사이에서 다르기 때문에, 각 안테나(11)에 흐르는 전 류의 크기가 달라지게 되어, 피처리체의 면 방향에 대해 균일성이 높은 플라즈마를 발생하기 어렵게 된다.

한편, 특허 문헌 1에는 직선 형상의 안테나를 이용하여 유도 결합 플라즈마를 생성하는 장치에 있어서, 8개의 직선 형상의 금속 도체 소자(51~58)를 서로 평행하게 배치한 평면 코일(34)을 구비하는 구성이 기재되어 있다. 이들 소자(51~58) 중, 중앙의 2개의 소자(54, 55)는 각기 케이블(67, 72)에 접속되는 단자(62, 64)까지의 전기적인 길이가 동일하게 설정되어 있다.

그러나 이 장치에 있어서도, 평면 코일(34)의 외측으로 향하는 것에 동반하여, 케이블(67)로부터 소자(51~58)를 거쳐서 케이블(72)에 이르는 경로의 전기적인 길이의 변화가 커지기 때문에, 결과적으로 평면 코일(34)의 면 내에서 균일한 임피던스를 얻는 것은 불가능하다. 또한 이 장치에서는, 예컨대 1변이 75㎝×85㎝의 크기의 평면 직사각형 구조를 갖는 액정 디스플레이를 처리하는 것을 목적으로 하고 있으며, 상기 각 도체 소자(51~58)의 길이를, 고주파원(38)으로부터 유도되는 주파수(13.56㎒)의 파장(22.53m)의 약 1/16인 1.41m 정도로 설정하는 것에 의해, 각 도체 소자(51~58)에서의 전류 및 전압 변동이 커지지 않도록 하고 있다.

그러나 최근에는 점점 기판이 대형화되는 경향이 있어, 1변이 2m 정도의 보다 큰 유리 기판을 처리하는 경우도 있지만, 특허 문헌 1의 금속 도체 소자(51~58)의 길이로는 이러한 크기의 유리 기판에 대해서는 균일성이 높은 플라즈마 처리를 하는 것은 어렵다. 또한 금속 도체 소자(51~58)를 2m 이상으로 길게 하면, 임피던스가 증가하게 되기 때문에, 이 점으로부터도 본 발명의 과제를 해결하는 것은 곤 란하다.

[선행 기술 문헌]

[특허 문헌]

[특허 문헌 1] 일본 특허 공표 제2001-511945호 공보(도 2)

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 안테나를 이용하여 유도 결합 플라즈마를 발생시켜, 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 행하는 장치에 있어서, 안테나의 임피던스의 증가를 억제함과 아울러, 피처리체의 면 방향의 전계 분포를 조정하여, 이것에 의해 플라즈마 밀도 분포를 조정할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것에 있다.

이를 위해서, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 처리 가스가 공급된 처리 용기 내에 유도 전계를 발생시켜, 처리 가스를 플라즈마화하여 처리 용기 내의 탑재대에 탑재된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대와 처리 분위기를 사이에 두고 대향하도록 상기 처리 분위기 외부에 마련되고, 각각 길이가 동일하며, 서로 횡으로 평행하게 나열되어 구성된 복수의 직선 형상의 안테나 부재를 포함하는 안테나와, 상기 안테나에 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파 전원부와, 상기 안테나의 일단측을 상기 고주파 전원부에 접속하기 위한 전원측 도전로와, 상기 안테나의 타단측을 접지점에 접속하기 위한 접지측 도전로와, 상기 전원측 도전로 및 접지측 도전로 중 적어도 한쪽에 마련되고, 안테나의 전위 분포를 조정하기 위한 전위 분포 조정용의 콘덴서를 구비하되, 상기 고주파 전원부로부터 각 안테나 부재를 거쳐서 접지점에 이르기까지의 각 고주파 경로의 임피던스가 서로 동일하게 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 처리 가스가 공급된 처리 용기 내에 유도 전계를 발생시켜, 처리 가스를 플라즈마화하여 처리 용기 내의 탑재대에 탑재된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대와 처리 분위기를 사이에 두고 대향하도록 당해 처리 분위기 외부에 마련되고, 각각 길이가 동일하며, 서로 횡으로 평행하게 나열되어 구성된 복수의 직선 형상의 안테나 부재를 포함하는 안테나와, 상기 안테나에 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파 전원부와, 상기 안테나의 일단측을 상기 고주파 전원부에 접속하기 위한 전원측 도전로와, 상기 안테나의 타단측을 접지점에 접속하기 위한 접지측 도전로와, 상기 전원측 도전로 및 접지측 도전로 중 적어도 한쪽에 마련되고, 안테나의 전위 분포를 조정하기 위한 전위 분포 조정용의 콘덴서와, 상기 전원측 도전로 및 접지측 도전로 중 적어도 한쪽에 마련되고, 상기 고주파 전원부로부터 각 안테나 부재를 거쳐서 상기 접지점에 이르기까지의 고주파 경로의 임피던스를 조정하기 위한 임피던스 조정용의 콘덴서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

안테나 부재끼리의 간격은 조정 가능하게 구성되어 있더라도 좋고, 그 경우, 예컨대 상기 안테나 부재의 일단측 및 타단측은 안테나 부재의 배열 방향으로 이동 가능한 이동부에 접속되어 있더라도 좋다.

또한, 예컨대 각각 길이가 동일한 복수의 직선 형상의 안테나 부재는, 서로 인접하고, 또한 서로 병렬 접속하여 이루어지는 세그먼트를 형성하고, 그 세그먼트가 복수 배치되어 있더라도 좋고, 여기서 상기 세그먼트는 짝수개 배치되고, 상기 전원측 도전로 및 접지측 도전로는, 각 세그먼트의 사이에서 상기 고주파 경로의 물리적 길이가 동일하게 되도록, 서로 인접하는 세그먼트끼리를 결선(結線)하여 토너먼트(tournament)의 조합을 정하는 선도(線圖) 형상이고 계단 형상으로 배선되는 것이 바람직하다. 또 어느 세그먼트에 있어서도 상기 안테나 부재의 배열 간격이 동일한 것이 바람직하다.

또한 상기 안테나는, 복수의 안테나 부재가 서로 제 1 간격으로 배열된 복수의 밀(密)한 부분 영역과, 이들 밀한 부분 영역끼리의 사이에 마련되고, 복수의 안테나 부재가 서로 상기 제 1 간격보다도 큰 제 2 간격으로 배열된 소(疎)한 부분 영역을 더 구비하도록 구성하여도 좋다. 여기서 상기 제 1 간격은 상기 세그먼트를 구성하는 안테나 부재의 간격이고, 상기 제 2 간격은 서로 인접하는 세그먼트끼리의 간격으로 할 수 있다. 상기 세그먼트끼리의 간격은 예컨대 조정 가능하게 구성되어 있다. 또한, 상기 세그먼트의 일단 및 타단측은, 예컨대 상기 세그먼트의 배열 방향으로 이동 가능한 이동부에 접속되어 있다.

또한 상기 처리 분위기를 구획하기 위해서 상기 탑재대와 안테나 사이에 마련된 유전체창 부재를 더 구비하며, 이 유전체창 부재는, 상기 탑재대와 대향하도 록 마련된 복수의 판 형상의 유전성 부재와, 이 유전성 부재를 지지하기 위해서, 상기 유전성 부재의 길이 방향을 따라, 상기 안테나 부재와 직교하도록 마련된 복수의 칸막이부를 구비하도록 구성하여도 좋다.

여기서 상기 칸막이부의 내부에는 처리 가스실이 형성됨과 아울러, 칸막이부의 하면에는, 상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하기 위해서, 상기 처리 가스실과 연통하는 가스 공급 구멍이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한 상기 복수의 칸막이부는 각기 매달림 지지부에 의해 상기 처리 용기의 천장부로부터 매달아지도록 마련되고, 이 매달림 지지부의 내부에는, 상기 칸막이 프레임부의 처리 가스실과 연통하는 처리 가스의 통로(通流路)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또 상기 전위 분포 조정용의 콘덴서는 상기 안테나 부재의 길이 방향 중앙 부위의 전위가 영(zero)으로 되도록 임피던스의 조정을 행하기 위한 것이다.

본 발명에 의하면, 안테나를 이용하여 유도 결합 플라즈마를 발생시켜, 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 행하는 장치에 있어서, 직선 형상의 동일한 길이의 안테나 부재를 배열하여 안테나를 구성하고 있기 때문에, 안테나 부재의 임피던스의 증가가 억제되어, 고밀도의 플라즈마를 생성할 수 있다. 또한 본 발명의 제 1 발명에 의하면, 고주파 전원부로부터 각 안테나 부재를 거쳐서 접지점에 이르기까지의 각 고주파 경로의 임피던스가 서로 동일하게 되도록 설정되어 있기 때문에, 피처리체의 면 방향의 전계의 균일성이 향상하여, 이것에 의해 균일성이 높은 플라 즈마를 생성할 수 있어, 피처리체에 대해 면내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행할 수 있다.

또 본 발명의 제 2 발명에 의하면, 임피던스 조정용의 콘덴서에 의해, 안테나 부재에 나누어 상기 고주파 경로의 임피던스를 조정할 수 있기 때문에, 당해 고주파 경로의 임피던스의 조정의 자동도가 높아진다. 예컨대 피처리체의 면 방향의 전계의 균일성을 높이거나, 안테나 부재가 다수 마련되는 경우에는, 안테나 부재의 배열 방향의 내측과 외측 사이에서 전계 분포를 변화시키는 전계 분포의 조정을 행할 수 있기 때문에, 결과적으로 피처리체에 대한 플라즈마 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 플라즈마 처리 장치의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 상기 플라즈마 처리 장치의 종단면도이며, 도 1 중 2는 예는 각통(角筒) 형상으로 기밀하게 구성됨과 아울러 접지된 처리 용기이다. 이 처리 용기(2)는 도전성 재료 예컨대 알루미늄에 의해 구성됨과 아울러, 고주파를 투과하는 유전체창 부재(3)보다 그 내부를 기밀하게 상하로 구획되고, 상기 유전체창 부재(3)의 상방측(上方側)은 안테나실(21), 하방측(下方側)은 플라즈마 생성실(22)로서 구성되어 있다. 상기 플라즈마 생성실(22)의 내부에는, 기판인 유리 기판 G를 탑재하기 위한 탑재대(27)가 마련되어 있다. 상기 유리 기판 G로서는, 예컨대 FPD 제조용의 1변이 2m인 직사각형 형상으로 형성된 방형의 유리 기판이 사용된다.

상기 탑재대(27)는, 그 측주부(側周部) 및 바닥부의 주연측을 절연 부재(28)에 의해 둘러싸이고 있으며, 이 절연 부재(28)에 의해 처리 용기(2)의 바닥벽에 대하여 절연된 상태로 지지되게 되어 있다. 또한, 탑재대(27)에는, 당해 탑재대(27)에 바이어스용의 고주파 전력 예컨대 주파수가 3.2㎒인 고주파 전력을 공급하기 위한 바이어스용 고주파 전원과 정합기를 구비한 바이어스용 고주파 전원부(29)가 접속되어 있다. 또한, 탑재대(27)에는, 외부의 반송 수단과의 사이에서 유리 기판 G의 주고받기를 행하기 위한 도시하지 않은 승강 핀이 내장되어 있다.

상기 유전체창 부재(3)는 처리 분위기를 구획하기 위해서, 플라즈마 생성실(22)의 천장부를 구성하도록, 상기 탑재대(27)에 대향하여 마련된 대략 판 형상체이며, 예컨대 알루미늄 등의 금속 재료에 의해 구성된 들보부(31)와 이 들보부(31)에 그 측부(側部)를 지지되는 판 형상의 유전체 부재(32)를 구비하고 있다. 상기 유전체 부재(32)는 예컨대 석영이나 산화알루미늄(Al₂O₃) 등의 세라믹 등에 의해 구성된다. 또한 유리 기판 G에 대해 플라즈마 처리를 행할 때에는 플라즈마 생성실(22) 내부의 압력이 진공 상태로 설정되어, 소정의 강도가 요구되므로, 그 두께는 예컨대 약 30㎜ 정도로 설정되어 있다.

상기 들보부(31)는, 도 2의 개략 사시도 및 도 3의 평면도에 나타낸 바와 같이, 처리 용기(2)의 측벽으로부터 내부로 돌출하고, 안테나실(21)의 바닥부를 구성하는 외부 프레임부(33)와, 이 외부 프레임부(33)의 안쪽에, 도면 중 Y 방향으로 서로 평행하게 신장되는 복수개 예컨대 4개의 칸막이부(34)를 구비하고 있다. 이 칸막이부(34)에 의해 외부 프레임부(33)의 안쪽에는, 상기 Y 방향으로 평행한 5개의 분할 영역이 형성되며, 이들 분할 영역의 각각에 상기 유전체 부재(32)가 마련된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 예컨대 외부 프레임부(33)와 칸막이부(34)에는 유전체 부재(32)를 지지하기 위한 단부(35)가 형성됨과 아울러, 상기 유전체 부재(32)에도 이 단부(35)에 엔게이징(engage)하는 단부(36)가 형성되고, 들보부(31)에 유전체 부재(32)가 감입되어, 유전체창 부재(3)가 구성되게 되어 있다.

이러한 유전체창 부재(3)는, 도 1 중 Z 방향으로 신장되는 매달림 지지부(4)에 의해 처리 용기(2)의 천장부에서 매달아진 상태에서, 당해 유전체창 부재(3)가 수평으로 되도록 처리 용기(2)에 마련되어 있다. 상기 매달림 지지부(4)는 그 내부에 처리 가스의 통로(41)가 형성되어 있고, 그 일단측이 칸막이부(34)의 상면에 접속되고, 그 타단측이 처리 용기(2)의 천장부(20)에 접속되어 있다.

또한 도 3(b)의 유전체창 부재(3)의 A-A' 단면도에 나타낸 바와 같이, 칸막이부(34)의 내부에는 그 길이 방향(도면 중 Y 방향)을 따라, 상기 매달림 지지부(4)의 통로(41)와 연통하도록 처리 가스실(42)이 형성됨과 아울러, 칸막이부(34)의 하면에는 다수의 가스 공급 구멍(43)이 그 길이 방향을 따라 소정 간격을 두고 마련되어 있다.

또 처리 용기(2)의 천장부(20)에는, 상기 매달림 지지부(4)의 통로(41)와 연통하도록 가스 유로(44)가 형성되어 있고, 이 가스 유로(44)에는 처리 가스 공급계(45)가 접속되어 있다. 이 처리 가스 공급계(45)는 가스 유로(44)에 접속되는 가스 공급로(45a), 유량 조정부(45b), 처리 가스 공급원(45c)을 구비하고 있다. 이와 같이 유전체창 부재(3)는 처리 가스를 플라즈마 생성실(22) 내에 공급하는 가스 공급 수단을 겸용하고 있으며, 처리 가스 공급계(45)로부터 매달림 지지부(4)를 거쳐서 칸막이부(34)에 공급된 처리 가스는 칸막이부(34)의 하면의 가스 공급 구멍(43)을 통해 플라즈마 생성실(22) 내에 공급되게 되어 있다.

이렇게 해서 유전체창 부재(3)에 의해 형성된 상기 안테나실(21)에는, 유전체창 부재(3) 근방에, 상기 유전체창 부재(3)에 대향하도록 직선 형상의 안테나 부재(51)가 평면적으로 배열된 안테나(5)가 마련되어 있다. 이 안테나(5)는, 각각 길이가 동일한 복수의 직선 형상의 안테나 부재(51)를 서로 횡으로 평행하게 나열되고, 또한 서로 병렬 접속하여 이루어지는 세그먼트(52)의 복수를, 횡으로 평행하게 배치하여 구성되어 있다. 본 예에서는, 상기 안테나 부재(51)는, 유전체창 부재(3)의 칸막이부(34)와 직교하도록 도면 중 X 방향으로 신장하도록 배열되어 있다. 또 도면에 있어서는, 도시의 혼란을 피하기 위해서, 안테나 부재(51)를 검은 1개의 선으로 나타내고 있다.

본 예의 세그먼트(52)는, 동일 직경이며 물리적인 길이가 동일한 복수개, 예컨대 4개의 안테나 부재(51)를 서로 횡으로 평행하고, 또한 등간격으로 나열되며, 그 길이 방향(X 방향)의 양단측이 각기 도면 중 Y 방향으로 신장되는 안테나 부재(50)에 의해 접속되어, 각 안테나 부재(51)가 서로 병렬 접속되도록 구성되어 있다.

그리고 안테나(5)에는, 짝수개의 세그먼트(52)가 배치되어 있고, 본 예에서 는 2ⁿ개 예컨대 2²개(4개)의 세그먼트(52)가 마련되어 있다. 이들 세그먼트(52)(52A~52D)는 서로 인접하는 세그먼트(52)의 안테나 부재(51)끼리가 서로 평행하게 마련됨과 아울러, 하나의 세그먼트(52)를 구성하는 안테나 부재(51)끼리의 간격 L1보다도 서로 인접하는 세그먼트(52)끼리의 간격 L2쪽이 커지도록 배열되어 있다.

이것에 의해 안테나(5)는, 복수의 안테나 부재(51)가 서로 제 1 간격으로 치밀하게 배열된 밀한 부분 영역(52)(세그먼트(52))과, 복수의 안테나 부재(51)가 서로 제 2 간격으로 배열된 소한 부분 영역(53)(서로 인접하는 세그먼트(52)끼리의 사이)이 상기 Y 방향으로 교대로 마련되게 된다. 그리고 상기 유전체창 부재(3)의 매달림 지지부(4)는, 다수 배열된 안테나 부재(51)와 간섭하지 않도록, 상기 서로 인접하는 세그먼트(52)끼리의 사이의 상기 소한 부분 영역(53)에 마련되어 있다.

이러한 세그먼트(52)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 탑재대(27)에 대향하여 상기 X 방향으로 신장하는 수평 영역(54)을 구비하며, 세그먼트(52)의 길이 방향(상기 X 방향)에서의 상기 수평 영역(54)의 양 외측(外側)의 영역(55), 즉 세그먼트(52)의 길이 방향의 양 단부는 각기 상방측에 예컨대 수직으로 기립(起立)되어 있다. 상기 세그먼트(52)의 수평 영역(54)은, 도 1~도 3에 나타낸 바와 같이, 탑재대(27) 상에 탑재된 유리 기판 G의 X 방향의 길이를 커버(cover)하는 크기로 설정되어 있다. 또한 세그먼트(52)는, 유리 기판 G의 Y 방향의 길이를 커버하도록, 처리 용기(2) 전체에 걸쳐 배열되어 있다. 본 예에서는, 플라즈마 생성실(22)에서 의 X 방향의 길이의 중앙 부위는, 탑재대(27)에 탑재된 유리 기판 G에서의 X 방향의 길이의 중앙 부위에 맞춰지고, 또한 상기 세그먼트(52)의 상기 수평 영역(54)에서의 길이 방향의 중앙 부위에 맞춰지도록, 플라즈마 생성실(22)이나 탑재대(27), 세그먼트(52)의 각각의 치수나 설치 위치가 설정되어 있다.

이러한 안테나(5)의 일단측은 전원측 도전로(61)를 통해, 상기 안테나(5)에 유도 결합 플라즈마 발생용의 고주파 전력 예컨대 주파수가 13.56㎒인 고주파 전력을 공급하기 위한 플라즈마 발생용 고주파 전원과 정합기를 구비한 플라즈마 발생용의 고주파 전원부(6)에 접속되어 있다. 여기서 상기 전원측 도전로(61)는, 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 세그먼트(52)와의 접속부로부터 상기 고주파 전원부(6)까지의 경로의 전기적인 길이가 각 세그먼트(52)마다 동일하게 되도록 설정되어 있다. 여기서 전기적인 길이가 동일하다는 것은, 고주파 전원부(6)로부터 각 세그먼트(52)의 접속부까지의 도전로(61)의 임피던스가 동일하다는 것이며, 도전로(61)의 물리적인 길이가 동일한 경우 외에, 물리적인 길이가 다르더라도 도전로(61)의 단면적이 달라, 결과적으로 고주파 전원부(6)로부터 상기 접속부까지의 도전로(61)의 임피던스가 동일하게 되는 경우나, 후술하는 바와 같이 임피던스를 조정하는 소자도 포함시켜 임피던스를 합쳐놓은 경우도 포함된다.

본 예에서는, 전원측 도전로(61)는 각 세그먼트(52)와의 접속부로부터 상기 고주파 전원부(6)까지의 물리적인 길이가 동일하게 되도록 설정되어 있다. 구체적으로 도 2 및 도 4를 참조하여 설명하면, 전원측 도전로(61)는, 안테나 부재(51)의 배열 방향(도면 중 Y 방향)의 일단측으로부터, 서로 인접하는 세그먼트(52A, 52B) 가 1단째의 도전로(61a)에 의해 접속되고, 다음으로 서로 인접하는 세그먼트(52C, 52D)가 1단째의 도전로(61b)에 의해 접속되어 있다. 그리고 이들 1단째의 도전로(61a, 61b)의 중간점끼리가 2단째의 도전로(61c)에 의해 접속되고, 이 2단째의 도전로(61c)의 중간점과 고주파 전원부(6)가 종단 도전로(61d)에 의해 접속되도록 구성되어 있다.

또한 안테나(5)의 타단측은, 접지측 도전로(62)에 의해 접지에 접속됨과 아울러, 안테나(5)와 접지점 사이에는 전위 분포 조정용의 콘덴서를 이루는 용량 가변 콘덴서(7)가 마련되어 있다. 상기 접지측 도전로(62)는, 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 세그먼트(52)와의 접속 부위로부터 상기 용량 가변 콘덴서(7)까지의 전기적인 길이가 각 세그먼트(52)에 대해 동일하게 되도록 설정되어 있다. 본 예에서는, 접지측 도전로(62)는 각 세그먼트(52)와의 접속부로부터 상기용량 가변 콘덴서(7)까지의 물리적인 길이가 동일하게 되도록 설정되어 있다.

즉 접지측 도전로(62)는 예컨대 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 안테나 부재(51)의 배열 방향(도면 중 Y 방향)의 일단측으로부터, 서로 인접하는 세그먼트(52A, 52B)가 1단째의 도전로(62a)에 의해 접속되고, 다음으로 서로 인접하는 세그먼트(52C, 52D)가 1단째의 도전로(62b)에 의해 접속되어 있다. 그리고 이들 1단째의 도전로(62a, 62b)의 중간점끼리가 2단째의 도전로(62c)에 의해 접속되고, 이 2단째의 도전로(62c)의 중간점과 상기 용량 가변 콘덴서(7)가 도전로(62d)에 의해 접속되도록 구성되어 있다. 또한 용량 가변 콘덴서(7)까지의 물리적인 길이가 동일하므로, 각 세그먼트(52)와 상기 접지점을 연결하는 도전로(62)의 물리적인 길이 도 동일하게 된다. 이렇게 해서 본 예에서는, 각 세그먼트(52A~52D)에서의 상기 고주파 전원부(6)로부터 상기 접지점에 이르는 고주파 경로의 물리적인 길이를 가지런하게 하는 것에 의해, 상기 고주파 경로의 전기적인 길이(임피던스)가 서로 동일하게 되도록 설정되어 있다. 상기 고주파 경로란, 상세하게는 플라즈마 발생용의 고주파 전원부(6)에서의 정합기의 하류측으로부터 각 세그먼트를 통해 상기 접지점에 이르는 경로를 말한다.

여기서 도 2에 나타낸 바와 같이, 전원측 도전로(61a~61c) 및 접지측 도전로(62a~62c)는 수평인 도전로와 기립된 도전로를 포함하고 있으며, 간단한 표현을 하면, 각 세그먼트(52)의 사이에서 상기 고주파 경로의 전기적인 길이가 동일하게 되도록, 서로 인접하는 세그먼트(52)끼리를 결선하여 토너먼트의 조합을 정하는 선도 형상이고 계단 형상으로 배선되어 있다.

상기 용량 가변 콘덴서(7)는, 종단 도전로(62d)에서의 각 접지측 도전로(62)의 합류점과 접지점 사이에 마련되고, 그 용량을 조정하여 안테나(5)의 임피던스를 조정해서, 이것에 의해 안테나(5)의 길이 방향의 전위 분포를 조정하기 위한 것이다. 이 전위 분포의 조정에 대해 도 5~도 7을 이용하여 설명한다. 도 5(a)는 용량 가변 콘덴서(7)를 설치하지 않는 경우의 구성도이며, 이 경우, 어떤 시점에서의 안테나(5)의 길이 방향(도면 중 X 방향)의 전위 분포는 도 5(b)에 나타낸 바와 같이 한쪽으로 올라가게 된다.

이에 반하여 용량 가변 콘덴서(7)를 마련하면, 도 6(a)에서의 고주파 전원부(6)의 출구측의 위치 P1 및, 용량 가변 콘덴서(7)의 입구측의 위치 P2의 전위의 시간적 변화는, 도 7과 같이 서로 90도씩 위상이 어긋난 상태로 되기 때문에, 안테나(5)의 길이 방향에서의 어떤 순간의 전위 Vp(고주파의 피크 전위)의 분포는 도 6(b)과 같이 된다. 즉 용량 가변 콘덴서(7)의 용량에 따라 위치 P2의 전위가 부(負)로 되기 때문에, 위치 P1로부터 위치 P2의 전위 분포는 도중에서 영점을 갖게 된다. 따라서 용량 가변 콘덴서(7)의 용량을 조정하는 것에 의해, 안테나(5)의 길이 방향에서 전위 Vp의 영점 위치를 자유롭게 설정할 수 있으며, 본 예에서는 안테나(5)의 길이 방향의 중앙 위치 P3에 영점이 위치하도록 조정되어 있다. 이렇게 해서 안테나(5)의 길이 방향의 전위 분포를 조정하는 것에 의해, 안테나의 길이 방향의 플라즈마 밀도를 제어할 수 있게 된다.

도 1로 설명을 되돌리면, 처리 용기(2)에는, 그 측주벽에 유리 기판 G를 처리 용기(2)의 플라즈마 생성실(22)에 대해 반입/반출하기 위한 개구부(23)가 게이트 밸브(24)에 의해 개폐 가능하게 마련됨과 아울러, 그 바닥부에 배기로(25)가 접속되어 있고, 이 배기로(25)의 타단측은 배기량 조정부(26a)를 거쳐서 진공 배기 수단을 이루는 진공 펌프(26)에 접속되어 있다.

또한 상기 플라즈마 처리 장치는 제어부에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 이 제어부는 예컨대 컴퓨터로 이루어지며, CPU, 프로그램, 메모리를 구비하고 있다. 상기 프로그램에는 제어부로부터 플라즈마 처리 장치의 각부에 제어 신호를 보내어, 소정의 플라즈마 처리를 진행시키도록 명령(각 단계)이 내장되어 있다. 이 프로그램은 컴퓨터 기억 매체 예컨대 플렉서블 디스크(flexible disk), 콤팩트 디스크, 하드 디스크, MO(광자기 디스크) 등의 기억부에 저장되어 제어부에 인스톨 된다.

다음으로 상술한 실시 형태의 작용에 대하여 설명한다. 우선 게이트 밸브(24)를 열어 개구부(23)로부터 도시하지 않은 외부의 반송 수단에 의해, 유리 기판 G를 플라즈마 생성실(22) 내에 반입하고, 도시하지 않은 승강 핀을 통해 탑재대(27)에 탑재한다. 이어서 플라즈마 생성실(22) 내에 처리 가스 공급계(45)로부터 처리 가스를 공급하는 한편, 배기로(25)를 통해서 진공 펌프(26)에 의해 플라즈마 생성실(22) 내를 소정의 진공도까지 진공 배기한다. 또 안테나실(21)은 대기 분위기로 설정된다.

다음으로 고주파 전원부(6)로부터 예컨대 13.56㎒의 고주파 전력을 안테나(5)에 공급한다. 이것에 의해 안테나(5)의 주위에 유도 전계가 발생하여, 처리 용기(2) 내의 처리 가스가 이 전계의 에너지에 의해 플라즈마화(활성화)되어 플라즈마가 생성한다. 그리고 탑재대(27)에 바이어스용 고주파 전원부(29)로부터 예컨대 3.2㎒의 고주파 전력을 공급하여, 이것에 의해 플라즈마 중의 이온을 탑재대(27)측에 끌어넣어, 유리 기판 G에 대해 에칭 처리를 행한다.

여기서 안테나 부재(51)로 이루어지는 4개의 세그먼트(52)는, 기술(旣述)한 바와 같이 고주파 전력의 공급점과 접지점에 대해 말하자면 토너먼트의 조합 선도과 같이, 서로 결선되어 있고, 각 세그먼트(52)에 대응하는 고주파의 경로의 임피던스가 동일하므로, 처리 용기(2)를 Y 방향(안테나(5)의 배열 방향)에서 보았을 때에, 각 세그먼트(52)의 전위는 동(同)전위로 된다. 세그먼트(52)는 복수의 직선 형상의 안테나 부재(51), 본 예에서는 4개의 안테나 부재(51)를 갖고 있으며, 자세 히 보면 외부 2개의 안테나 부재(51)와 내부 2개의 안테나 부재(51)는 경로의 길이가 세그먼트(52) 내에서 다르다. 따라서 세그먼트(52)의 개개에 대해서는, 상기 배열 방향에서 보았을 때에 동전위가 아니라, 약간의 전위 분포가 있지만, 이 전위 분포의 패턴이 각 세그먼트(52) 사이에서 맞추어져 있다.

그런데 안테나 부재(51)의 배열 간격이 안테나(5) 전체에 걸쳐 동일하다고 하면, 플라즈마 밀도는 도 8(b)과 같이 중앙이 높고, 양단이 낮은 산 형태의 분포로 된다. 즉 전체 안테나 부재(51) 내, 중앙부에 마련된 안테나 부재(51)의 하방측에서 가장 플라즈마 밀도가 높아지고, 여기로부터 외측으로 향함에 따라 서서히 플라즈마 밀도가 내려가는 플라즈마 밀도 분포로 된다. 이 때문에 안테나(5) 전체에서는, 플라즈마 밀도의 고저차가 커져, 플라즈마 밀도의 면내 균일성이 낮아지게 된다.

이에 반하여 본 실시 형태에서는, 서로 인접하는 세그먼트(52)끼리의 간격 L2를 세그먼트(52) 내의 안테나 부재끼리(51)의 간격 L1보다도 넓게 하고, 밀한 부분 영역(52)과 소한 부분 영역(53)을 교대로 형성하고 있기 때문에, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 플라즈마의 밀도는 각 세그먼트(52)마다 산 형상의 분포가 형성되어, 이 때문에 피처리체의 면 방향에 따른 플라즈마 밀도 분포는 균일성이 높은 것으로 된다. 즉 밀한 부분 영역(52)에서는, 중앙의 안테나 부재(51)에 대응하는 위치에서 플라즈마 밀도가 커지지만, 플라즈마 밀도의 변화가 작다. 그리고 밀한 부분 영역(52)과 소한 부분 영역(53)을 상기 배열 방향으로 교대로 배열하고 있기 때문에, 밀도 변화가 작은 플라즈마가 상기 배열 방향으로 연속하여 형성되게 되어, 결과적으로 플라즈마 밀도의 면내 균일성이 향상한다.

그리고 안테나(5)의 길이 방향에 대해서 보면, 기술한 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 안테나 부재(51)의 길이 방향의 중앙 부위의 전위가 영으로 되고, 전위 분포는 이 영점에 대하여 좌우 대칭으로 된다. 이 경우 안테나 부재(51)의 주연에서는 용량 결합이 많아져 유도 결합이 작고, 또한 전위 분포가 안테나 부재(51)의 길이 방향의 중앙 부위에 대해 좌우 대칭이기 때문에, 플라즈마 밀도 분포는 도 6(c)에 나타낸 바와 같이, 결과적으로 중앙의 플라즈마 밀도가 높아지는 산 형상의 분포로 된다.

이에 반하여, 콘덴서를 마련하지 않은 구성에서는, 도 5(c)에 나타낸 바와 같이, 전위 Vp가 낮은 접지점측의 플라즈마 밀도가 높고, 고주파 전원부(6)측의 플라즈마 밀도가 낮다고 하는 분포로 되어, 안테나 부재(51)의 길이 방향의 한쪽측의 플라즈마 밀도가 높고, 다른쪽측의 플라즈마 밀도가 낮은 상태로 되기 때문에, 균일성은 저하된다.

이상으로부터, 처리 용기(2)에 있어서는, X 방향(안테나 부재(51)의 길이 방향)에 대해서도, Y 방향(안테나 부재의 (51)의 배열 방향)에 대해서도, 피처리체의 면 방향에 따른 (X, Y 평면에 있어서의) 전위 분포의 균일성이 높기 때문에, 전계의 균일성이 향상한다. 이 때문에 플라즈마 밀도의 면내 균일성이 높아져, 피처리체의 면내에서 균일성이 높은 플라즈마 처리가 행하여진다.

이러한 플라즈마 처리 장치로는, 직선 형상의 안테나 부재(51)를 이용하여 안테나(5)를 구성하고 있기 때문에, 스파이럴 안테나에 비하여 안테나 부재(51)의 길이가 짧아, 임피던스를 저하할 수 있다. 이 때문에 스파이럴 안테나를 이용하는 경우에 비하여, 안테나 전위를 용이하게 억제할 수 있다.

또한 기술한 바와 같이 각 세그먼트(52)의 임피던스를 맞추는 것, 용량 가변 콘덴서(7)를 이용하여 안테나 부재(51)의 길이 방향의 중앙 부위의 전위 Vp를 영으로 하도록 전위 분포를 조정하는 것, 안테나 부재(51)의 배열 간격이 다른 밀한 부분 영역(52)과 소한 부분 영역(53)을 교대로 형성하는 것에 의해, 처리 용기(2) 내에서 안테나 부재(51)의 배열 방향 및 길이 방향에서, 균일성이 높은 플라즈마를 생성할 수 있어, 피처리체에 대해 면내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행할 수 있다. 또 각 세그먼트(52)를 고주파 전력의 공급점과 접지점에 대해 말하면 토너먼트의 조합 선도와 같이 서로 결선하는 것에 의해, 간단한 구성으로, 각 세그먼트(52)마다의 임피던스를 맞출 수 있어 유효하다.

또 본 발명에서는, 유전체창 부재(3)의 칸막이부(34)는 안테나(5)의 안테나 부재(51)와 직교하도록 마련되어 있기 때문에, 칸막이부(34)에서의 유도 전류의 발생이 억제되어, 안테나(5)로부터의 유도 전계가 불필요한 감쇠를 억제하여 스무스하게 플라즈마 생성실(22)에 투과된다. 또한 복수개의 칸막이부(34)를 마련하여 복수개의 분할 영역을 형성하고, 이 분할 영역의 각각에 유전체 부재(32)를 마련하고 있기 때문에, 하나의 분할 영역에 마련되는 유전체 부재(32)를 소형화할 수 있다. 또한 소형화된 유전체 부재(32)는 그 주위를 칸막이부(34) 및 외부 프레임부(33)로 이루어지는 들보부(31)에 의해 지지되기 때문에, 진공 분위기의 플라즈마 생성실(22), 대기 분위기의 안테나실(21) 사이를 기밀하게 구획함에 있어, 충분한 강도를 확보할 수 있다. 또한 유전체창 부재(3)의 칸막이부(34)를 통해 처리 가스를 플라즈마 생성실(22)에 공급하고, 유전체창 부재(3)가 처리 가스 공급 수단을 겸용하고 있기 때문에, 플라즈마 처리 장치의 구성 부재를 적게 하여, 장치의 간이화를 도모할 수 있어, 제조 비용의 저감에 기여할 수 있다.

계속해서 안테나의 다른 구성예에 대해 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9(a)의 구성에 있어서의 안테나(81)는 직선 형상으로 서로 평행하게 신장되는 동일 직경이고 길이가 동일한 2개의 안테나 부재(80)를 1세트로 하는 세그먼트(82)를 2ⁿ개, 본 예에서는 2³개(8개) 구비한 구성이다. 본 예에서는 2개의 세그먼트(82)를 구성하는 4개의 안테나 부재(80)가 서로 간격 L1로 등간격으로 배치되어 안테나 부재(80)가 치밀하게 배열되는 밀한 부분 영역(82)을 구성하고, 2개의 세그먼트(82)와, 이것에 인접하는 2개의 세그먼트(82) 사이는, 상기 간격 L1보다도 큰 간격 L2로 안테나 부재(80)가 배치되어 안테나 부재(80)가 듬성하게 배열되는 소한 부분 영역(85)이 구성되어 있다. 그리고 각 세그먼트(82)를 전원측 도전로(83) 및 접지측 도전로(84)에 의해 상기 고주파 전원부(6)의 출력단인 고주파 전력의 공급점과 접지점에 대하여 말하자면 토너먼트의 조합 선도와 같이 서로 결선하는 것에 의해 각 세그먼트(82)에 있어서의 상기 고주파 전원부(6)로부터 상기 접지점에 이르는 경로의 물리적인 길이가 서로 동일하게 되도록 설정되어 있다.

또 도 9(b)의 구성에 있어서의 안테나(86)는, 직선 형상으로 서로 평행하게 신장하는 물리적인 길이가 동일한 3개의 안테나 부재(87)를 1세트로 하는 세그먼 트(88)를 2ⁿ개, 본 예에서는 2²개 구비한 구성이며, 안테나 부재(87)의 수가 다른 것 이외에는 상술한 안테나(5)와 동일하게 구성되어 있다.

또 본 발명에서는 도 10에 나타낸 바와 같이, 전원용 도전로측에 임피던스 조정용의 용량 가변 콘덴서를 마련하도록 하여도 좋다. 본 예의 안테나(9)에서는, 예컨대 4개의 세그먼트(91A~91D)가 Y 방향으로 배열되어 있고, 안테나(9)의 급전측에서는, 외측의 2개의 세그먼트(91A, 91D)끼리가 전원측 도전로(92a)에 의해 접속되고, 도전로(92b)를 통해 고주파 전원부(6)에 접속되며, 도전로(92a)와 도전로(92b)의 합류점과 고주파 전원부(6) 사이에는, 임피던스 조정용의 용량 가변 콘덴서(93A)가 마련되어 있다. 또한 내측의 2개의 세그먼트(91B, 91C)끼리가 전원측 도전로(92a)에 의해 접속되고, 도전로(92d)를 통해 고주파 전원부(6)에 접속되어 있으며, 도전로(92c)와 도전로(92d)의 합류점과 고주파 전원부(6) 사이에는, 임피던스 조정용의 용량 가변 콘덴서(93B)가 마련되어 있다.

한편 안테나(9)의 접지측에서는, 외측의 2개의 세그먼트(91A, 91D)끼리가 접지측 도전로(93a)에 의해 접속되고, 도전로(93b)를 통해 접지되어 있으며, 도전로(93a)와 도전로(93b)의 합류점과 접지점 사이에는, 전위 분포 조정용의 용량 고정 콘덴서(94A)가 마련되어 있다. 또한 내측의 2개의 세그먼트(91B, 91C)끼리가 접지측 도전로(93c)에 의해 접속되고, 도전로(93d)를 통해 접지되어 있고, 도전로(93c)와 도전로(93d)의 합류점과 접지점 사이에는, 전위 분포 조정용의 용량 고정 콘덴서(94B)가 마련되어 있다.

본 예에서는 상기 용량 가변 콘덴서(93A, 93B)는, 내측의 세그먼트(91B, 91C)를 거쳐서 상기 고주파 전원부(6)로부터 상기 접지점에 이르기까지의 고주파 경로의 임피던스와, 외측의 세그먼트(91A, 91D)를 거치는 상기 고주파 경로의 임피던스를 바꿀 목적으로 사용된다. 예컨대 내측의 세그먼트(91B, 91C)를 거치는 상기 고주파 경로의 임피던스보다도, 외측의 세그먼트(91A, 91D)를 거치는 상기 고주파 경로의 임피던스를 크게 하도록, 용량 가변 콘덴서(93A, 93B)의 용량을 조정하는 것에 의해, 내측의 세그먼트(91B, 91C)에 흐르는 고주파 전류를 외측의 세그먼트(91A, 91D)에 흐르는 고주파 전류보다도 많게 하여, 외측의 세그먼트(91A, 91D)에 대해 내측의 세그먼트(91B, 91C)의 플라즈마 밀도를 크게 하는 플라즈마 밀도의 면내 분포의 제어를 행할 수 있다.

또, 예컨대 내측의 세그먼트(91B, 91C)를 거치는 상기 고주파 경로의 임피던스보다도, 외측의 세그먼트(91A, 91D)를 거치는 상기 고주파 경로의 임피던스를 작게 하도록, 용량 가변 콘덴서(93A, 93B)를 조정하는 것에 의해, 외측의 세그먼트(91A, 91D)에 대해 내측의 세그먼트(91B, 91C)의 플라즈마 밀도를 작게 하도록 플라즈마 밀도의 면내 분포를 조정하여도 좋다.

이와 같이 용량 가변 콘덴서(93A, 93B)에 의해, 외측의 세그먼트(91A, 91D)와 내측의 세그먼트(91B, 91C)를 거치는 각각의 상기 고주파 경로의 임피던스를 조정하는 것에 의해, 기판의 면 방향에서 내측의 세그먼트(91B, 91C)에 의해 발생하는 플라즈마와, 외측의 세그먼트(91A, 91D)에 의해 발생하는 플라즈마 사이에서 플라즈마 밀도의 미세한 제어를 할 수 있기 때문에, 면내 분포(균일성)의 한층더의 미세 조정이 가능해진다. 여기서 용량 가변 콘덴서(93A, 93B)는, 본 예에서는 내측의 세그먼트(91B, 91C)와, 외측의 세그먼트(91A, 91D)의 양쪽에 마련하도록 했지만, 어느 한쪽에 마련하도록 하여도 좋다.

이와 같이 임피던스 조정용의 가변 콘덴서를 마련하는 것에 의해, 세그먼트로 나누어 상기 고주파 경로의 임피던스를 조정할 수 있기 때문에, 당해 고주파 경로의 임피던스의 조정의 자동도가 높아진다. 이것에 의해 예컨대 유리 기판 G의 면 방향의 전계의 균일성을 높이거나, 세그먼트의 배열 방향의 내측과 외측 사이에서 전계 분포를 변화시키는 전계 분포의 조정을 행할 수 있기 때문에, 결과적으로 피처리체에 대한 플라즈마 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한 도 10에 나타낸 바와 같이 세그먼트를 토너먼트의 선도와 같이 결선하여, 복수의 세그먼트를 공통의 용량 가변 콘덴서에 접속하도록 하면, 하나의 용량 가변 콘덴서에 의해, 동시에 복수의 세그먼트에서의 상기 고주파 경로의 임피던스를 조정할 수 있어, 조정이 용이해진다.

또 전위 분포 조정용의 콘덴서는, 안테나와 고주파 전원부를 접속하는 전원측 도전로에 마련하도록 하여도 좋다. 또한 전위 분포 조정용의 콘덴서는 용량 고정 콘덴서 또는, 용량 가변 콘덴서의 어느 쪽을 이용하도록 하여도 좋다.

또 본 발명의 안테나는, 유전체창 부재의 내부에 매립되도록 마련되는 것이더라도 좋다. 또한, 서로 인접하는 세그먼트끼리의 간격 L2를 동일한 세그먼트 내의 안테나 부재끼리의 간격 L1보다도 좁게 하고, 안테나 부재가 듬성하게 배열되는 소한 부분 영역을 세그먼트를 구성하는 안테나 부재에 의해 형성하고, 안테나 부재 가 치밀하게 배열되는 밀한 부분 영역을 서로 인접하는 세그먼트끼리의 안테나 부재에 의해 형성하도록 하여도 좋다. 본 발명의 플라즈마 처리는 성막 처리나 에칭 처리, 레지스트막의 애싱 처리 등에 적용할 수 있다.

그런데, 유도 결합 플라즈마 처리 장치에서 사용되는 안테나로서는, 기술한 바와 같이 일반적으로는 안테나선이 평면적으로 고리 형상으로 감긴 스파이럴 안테나가 사용되고 있지만, 대형의 기판을 처리하는 장치의 경우에는 안테나의 임피던스가 커져, 고밀도의 플라즈마가 얻어지지 않을 우려가 있으므로, 그것을 방지하기 위해서 기술한 각 실시 형태에서는 각 안테나를 직선 형상으로 하여, 안테나 1개당의 임피던스를 억제하고 있다. 그러나, 직선 형상의 안테나 부재의 배열 간격에 따라서는, 처리 기판의 면내 균일성을 제어하는 것이 어려운 경우가 있다. 그래서, 이하에 안테나 부재 사이를 임의의 간격으로 변경할 수 있는 실시 형태에 대해 도 11을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 유전체창 부재(3)에 의해 형성된 안테나실(21)에, 안테나(5) 대신에 안테나(100)가 마련되어 있다.

안테나(100)는 유전체창 부재(3)의 칸막이부(34)와 직교하는 방향으로 신장하는 2개의 안테나 부재(101)를 구비하고 있다. 각 안테나 부재(101)는 서로 평행하게 마련되고, 동일한 형상 및 동일한 길이로 구성되며, 또 그 양 단부는 위쪽으로 절곡된 굴곡부(102)를 형성하고 있다. 그리고, 도 12에 나타낸 바와 같이 각 굴곡 영역(102b)에는 안테나 부재(101)의 길이 방향으로 관통하고 있는 부착 구멍(103)이 마련되어 있다.

또, 안테나실(21)에는 안테나 부재(101)의 양단측에, 안테나 부재(101)의 신 장 방향과 직교하여 수평으로 신장하는 탭(104a, 104b)이 마련되어 있다. 각 탭(104a, 104b)은 동일하게 구성되어 있기 때문에, 대표적으로 탭(104a)에 대해 설명하면, 각 탭(104a)에는 그 탭(104a)의 신장 방향을 따라, 각기 나사(106)가 끼워지는 다수의 나사 구멍(105)이 마련되어 있다.

안테나 부재(101)는 나사(106)를 굴곡부(102)의 부착 구멍(103)을 통해 탭(104a, 104b)의 나사 구멍(105)에 끼우는(나사 고정)하는 것에 의해, 탭(104a, 104b)에 착탈 가능하게 부착할 수 있어, 따라서 나사 구멍(105)을 선택함으로써, 각 안테나 부재(101)의 Y 방향(안테나 부재(101)와 직교하는 방향)의 설치 위치 및 각 안테나 부재(101)의 간격을 자유롭게 조정할 수 있게 되어 있다.

탭(104a, 104b)에 부착된 안테나 부재(101)의 일단측, 타단측에는 전원측 도전로(111), 접지측 도전로(112)가 각각 접속되어 있다. 이들 전원측 도전로(111) 및 접지측 도전로(112)는, 예컨대 도 2의 전원측 도전로(61) 및 접지측 도전로(62)와 같이, 위쪽으로 향한 후에 굴곡되어 가로 방향으로 신장하고 있다.

도 13은 안테나(100)를 전기적으로 등가인 도면으로서 나타내고 있으며, 이 도면도 참조하면서 설명하면, 도 13 중 (113, 114)는 안테나 부재(101)와 전원측 도전로(111)의 접속점, 안테나 부재(101)와 접지측 도전로(112)의 접속점을 각각 나타내고 있다. 전원측 도전로(111)는, 서로의 안테나 부재(101)를 접속하는 1단째의 전원측 도전로(111a)와, 도전로(111a)의 중간점으로부터 고주파 전원부(6)에 접속되어 있는 2단째의 전원측 도전로(111b)에 의해 구성되어 있다. 이와 같이 고주파 전원부(6)로부터 각 접속점(113)까지의 도전로의 길이는 동일하게 구성되어, 그것에 의해 고주파 전원부(6)로부터 각 접속점(113)까지의 임피던스는 각각 동일하게 되도록 설정되어 있다.

또, 전원측 도전로(112)는 서로의 안테나 부재(101)를 접속하는 1단째의 전원측 도전로(112a)와, 도전로(112a)의 중간점과 용량 가변 콘덴서(7)를 거쳐서 접지점을 접속하는 2단째의 전원측 도전로(112b)에 의해 구성되어 있다. 이와 같이 각 접속점(114)으로부터 접지점까지의 도전로의 길이는 동일하게 구성되어, 그것에 의해 상기 안테나 부재(101)와 접지측 도전로(112)의 각 접속점(114)으로부터 접지점까지의 임피던스는 서로 동일하게 되도록 설정되어 있다. 또, 각 안테나 부재(101)의 임피던스는 각각 동일하게 되도록 설정되어 있고, 따라서 각 안테나 부재(101)에 의해 구성되는 고주파 경로의 전기적인 길이는 서로 동일하게 되도록 설정되어 있다.

상기한 안테나(100)에 있어서, 안테나 부재(101) 사이의 거리를 바꿀 때마다 플라즈마 생성실(22)에 형성되는 플라즈마 밀도 분포(8)가 변화되는 모양을 도 14 내지 도 18을 참조하면서 나타낸다. 각 도면에 있어서 도면의 참조 부호 뒤에 부호(a)를 붙인 것은 안테나실(21)에 있어서의 안테나 부재(101)의 배치의 레이아웃의 일례를 나타내고 있으며, 도면의 참조 부호 뒤에 부호(b)를 나타낸 것은 그 동일한 도면의 참조 번호의 (a)의 레이아웃으로 했을 때의 플라즈마 생성실(22) 내에 형성되는 플라즈마 밀도 분포(8)를 나타낸 것이다. 각 예에서는, 안테나실(21)의 Y 방향의 중간 위치에 안테나 부재(101)가 대칭으로 위치하고 있으며, 유리 기판 G의 Y 방향의 중간 위치와 안테나실의 Y 방향의 중간 위치는 서로 겹치고 있다. 또, 각 도 14~도 18(b)의 플라즈마 밀도 분포(8)는 후술하는 평가 시험으로 확인된 결과에 근거하여 나타내어져 있다.

우선, 안테나 부재(101)를 안테나실(21)의 중앙부에서, 비교적 가까운 거리로 설치한 도 14(a)에 나타내는 레이아웃으로 한 경우에 대하여 설명한다. 이와 같이 안테나 부재(101) 사이의 거리가 가까우면, 2개의 안테나 부재(101)가 마치 1개의 굵은 안테나 부재와 같이 기능하여, 도 14(a)에 나타낸 바와 같이 2개의 안테나 부재(101)를 1개의 안테나 부재로서 그것을 둘러싸도록 유도 자계(110)가 형성된다. 여기서 형성되는 유도 자계(110)는 안테나 부재(110)가 번들(bundle)로 되어 보이는 것에 의해, 1개의 안테나 부재(110)에 의해 형성되는 유도 자계에 비하여 강한 자계가 생성되는 효과가 있다.

그리고, 플라즈마 생성실(22)에 있어서는, 안테나 부재(101)가 그 위쪽에 마련되어 있는 중앙부에서 가장 플라즈마 밀도가 높아져, 이 중앙부로부터 안테나 부재(101)의 배열 방향을 따라 외측으로 향함에 따라 서서히 플라즈마 밀도가 저하되는 플라즈마 밀도 분포(8)로 된다. 그런데, 도 14(b) 중의 일점 쇄선(80)은 2개 있는 안테나 부재(101) 중의 한쪽이 없고, 다른쪽의 1개만이 마련되어 있다고 한 경우에 형성되는 플라즈마 밀도 분포를 나타내고 있다. 본 예에서는 상기한 바와 같이 2개의 안테나 부재(101)가 1개의 안테나 부재(101)로서 기능하고 있기 때문에, 상기 플라즈마 밀도 분포(8)는, 이 일점 쇄선으로 나타내는 안테나 부재(101)가 1개만 마련된 경우와 대략 동일한 플라즈마 밀도 분포로 되어 있다. 단, 안테나 부재(101)가 1개만 마련되는 경우에 비하여, 상기한 바와 같이 강한 유도 자계 가 형성되기 때문에, 그와 같이 안테나 부재(101)가 1개만 마련된 경우에 비하여 플라즈마 생성실(22)의 중앙부의 플라즈마 밀도 분포(8)는 커진다.

도 15~도 18은, 도 14에 비하여 안테나 부재(101)를 안테나실(21)의 중앙부에서 멀어지도록, 서로 떨어져 설치했을 때의 플라즈마의 밀도 분포(8)를 나타내고 있으며, 이와 같이 안테나 부재(101)가 비교적 떨어져 있는 경우는, 각 안테나 부재(101)의 주위에 개별적으로 유도 자계(110)가 형성된다. 각 도 15~도 18(b) 중의 일점 쇄선(80)은, 도 14(b)와 같이 1개의 안테나 부재(101)가 단독으로 존재한 경우에 형성되는 플라즈마 밀도 분포를 나타낸 것이며, 안테나 부재(101)가 1개만 마련된 경우는 이 일점 쇄선(80)으로 나타내는 바와 같이 안테나 부재(101)의 아래쪽의 플라즈마 밀도가 높고, 안테나 부재(101)로부터 가로 방향으로 멀어짐에 따라 플라즈마 밀도가 낮아지는 플라즈마 밀도 분포로 되지만, 실제로 플라즈마 생성실(22)에 형성되는 플라즈마 밀도 분포(8)는 이들 안테나 부재(101)마다 형성되는 플라즈마 밀도 분포가 합쳐진 것으로 된다.

그리고, 이들 도 15~도 18에 나타낸 바와 같이 안테나 부재(101)의 부착 위치를 안테나실(21)의 주연부측으로 비키어 놓고, 안테나 부재(101)의 간격이 넓어짐에 따라, 플라즈마 생성실(22)에 형성되는 플라즈마 밀도 분포(8)에 대해서는, 생성실(22) 내의 중앙부의 플라즈마 밀도가 감소하는 것에 반해 주연부의 플라즈마 밀도가 커진다. 예컨대, 안테나 부재(101)가 서로 비교적 가까운 위치에 마련되어 있는 도 15(a), 도 16(a)에서는, 도 14(a)의 레이아웃으로 한 경우와 마찬가지로, 도 15(b), 도 16(b)에 나타낸 바와 같이 플라즈마 생성실(22)의 중앙부측이 주연부 측에 비하여 높은 밀도 분포로 된다. 그들 도 15(a), 도 16(a)의 레이아웃보다도 안테나 부재(101)의 간격이 떨어진 도 17(a)의 레이아웃에서는 도 17(b)에 나타낸 바와 같이 플라즈마 생성실(22)에 대략 균일한 플라즈마 밀도 분포(8)가 형성되고, 그것보다도 안테나 부재(101)의 간격이 더 떨어진 도 18(a)의 레이아웃에서는, 도 18(b)에 나타낸 바와 같이 플라즈마 생성실(22)의 주연부측이 중앙부측에 비하여 높은 밀도 분포로 된다.

이와 같이 안테나 부재(101)의 간격을 변경할 수 있는 안테나(100)에서는, 2개의 안테나 부재(101)의 간격을 조정하여 처리를 행함으로써, 플라즈마 생성실(22) 내의 각부에 형성되는 플라즈마 밀도 분포를 제어할 수 있다. 예컨대 가스의 종류나 가스의 공급량 등의 각 처리 조건 등에 따라 플라즈마 생성실(22) 내의 플라즈마 밀도 분포가 변화되는 경우가 있지만, 그와 같이 처리 조건을 변경한 경우에 안테나(100)에서는, 안테나 부재(101)의 위치를 변경하여, 유리 기판 G에 균일성이 높은 처리를 행할 수 있기 때문에 유리하다.

또한, 안테나 부재의 위치를 변경할 수 있는 구성으로 한 경우, 안테나 부재(101)의 개수로서는, 2개에 한정되지 않는다. 도 19는 안테나 부재(101)를 4개로 한 경우의 안테나(120)의 사시도이고, 도 20은 안테나(120)를 전기적으로 등가인 도면으로서 나타낸 것이다. 이 안테나(120)는 안테나 부재(101)의 배열 방향에서 보아, 1개째 및 2개째의 안테나 부재(101)가 하나의 세그먼트(밀한 부분 영역)(121), 3개째 및 4개째의 안테나 부재가 하나의 세그먼트(121)를 구성하고 있다. 도 19, 도 20에 있어서, 안테나(100)와 동일하게 구성되어 있는 개소에 대해 서는 동일한 부호를 부여하여 나타내고 있다.

안테나 부재(101)는 전원측 도전로(123)를 거쳐서 고주파 전원부(6)에, 접지측 도전로(124)를 거쳐서 접지점에 각각 접속되어 있다. 도 20 중 (125)는 전원측 도전로(123)와 각 안테나 부재(101)의 접속점, 도면 중 (126)은 접지측 도전로(124)와 각 안테나 부재(101)의 접속점이다.

전원측 도전로(123) 및 접지측 도전로(124)는, 다른 각 실시 형태와 마찬가지로 서로 인접하는 세그먼트(121)끼리를 결선하여 토너먼트의 조합을 정하는 선도 형상으로 구성되어 있다. 구체적으로 전원측 도전로(123)에 있어서는, 동일한 세그먼트(121)의 안테나 부재(101)를 서로 접속하는 1단째의 도전로(123a)의 중간점끼리를 2단째의 도전로(123b)가 접속하고, 그 2단째의 도전로(123b)의 중간점과 고주파 전원부(6)를 3단째의 도전로(123c)가 접속하고 있다. 이와 같이 배선하여 고주파 전원부(6)로부터 각 안테나 부재(101)까지의 도전로의 길이를 동일하게 하여, 각각의 도전로의 각 임피던스가 동일하게 되도록 설정하고 있다.

또한, 접지측 도전로(124)에 있어서도, 동일한 세그먼트(121)의 안테나 부재(101)를 서로 접속하는 1단째의 도전로(124a)의 중간점끼리를 2단째의 도전로(124b)가 접속하고, 그 2단째의 도전로(124b)의 중간점과 고주파 전원부(6)를 3단째의 도전로(124c)가 접속하고 있다. 이와 같이 배선하여, 각 안테나 부재(101)로부터 접지점까지의 도전로의 길이를 동일하게 하여, 각각의 도전로의 임피던스를 동일하게 설정하고 있다. 이와 같이 각 도전로를 구성함으로써, 기술한 각 실시 형태와 마찬가지로 각 고주파 경로의 전기적인 길이는 서로 동일하게 되도록 설정 되어 있다.

이와 같이 구성된 안테나(120)에서도 동일한 세그먼트(121)를 구성하는 안테나 부재(101)의 간격 및 서로 다른 세그먼트(121)를 구성하는 안테나 부재(101)의 간격을 자유롭게 조정할 수 있기 때문에, 플라즈마 생성실(22)에 형성되는 플라즈마 밀도 분포를 제어할 수 있다. 또한, 기술한 바와 같이 안테나 부재(101)를 가까이 함으로써, 형성되는 유도 자계를 강하게 하여 높은 에칭률을 얻을 수 있기 때문에, 다른 세그먼트(121) 사이 및 동일한 세그먼트(121) 내에서 안테나 부재(101)의 위치를 조정하여, 그와 같이 높은 에칭률을 얻을 수 있다.

또, 안테나 부재의 간격은 자동으로 조정할 수 있게 되어 있더라도 좋다. 도 21(a), (b)에는 그러한 안테나(130)의 평면, 측면을 각각 나타내고 있다. 이 안테나(130)를, 안테나(100)와의 차이점을 중심으로 설명하면, 2개의 안테나 부재(101)의 양단은 각각 구동부(131)에 접속되어 있다. 이 구동부(131)는 예컨대 안테나실(21) 내를 안테나 부재(101)의 배열 방향으로 신장한 가이드 레일(132)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다. 전원측 도전로(111) 및 접지측 도전로(112)의 용량 가변 콘덴서(7)의 상류측은 안테나 부재(101)의 이동을 방해하지 않도록, 가요성을 갖는 배선에 의해 구성되어 있다.

이 안테나(130)를 구비한 플라즈마 처리 장치에 마련된 제어부의 구성의 일례에 대해 도 22를 참조하면서 설명한다. 도면 중의 제어부(140)는 버스(141)를 구비하고 있으며, 버스(141)에는 CPU(142)과 레시피(recipe) 저장부(143)가 접속되어 있다. 레시피 저장부(143)에는 처리 용기(2)에 공급하는 가스종이나 가스의 유 량 등에 대해 설정한 복수의 처리 레시피가 기억되어 있고, 이들 각 처리 레시피는 안테나 부재(101)의 간격의 설정도 포함하고 있다.

예컨대 사용자가 키보드 등에 의해 구성되는 도시하지 않은 선택 수단을 통해 처리 레시피의 선택을 행하면, CPU(142)에 의해 레시피 저장 수단(143)으로부터 그 선택된 처리 레시피가 판독된다. 그리고, 제어부(140)로부터 플라즈마 처리 장치의 구동부(131)로 그 판독된 처리 레시피에 따른 제어 신호가 출력된다. 제어 신호를 받은 구동부(131)는 도 21(a)에 화살표로 나타내는 바와 같이 이동하여, 안테나 부재(101)의 간격이 그 선택된 처리 레시피에 설정된 간격으로 되도록 제어되고, 계속해서 선택된 처리 레시피에 설정된 가스가, 동일하게 그 처리 레시피에 설정된 유량으로 공급되어, 처리가 행하여진다.

상기 플라즈마 처리 장치에서는, 기판 G가 연속하여 처리 용기(2)에 반송되는 경우에, 예컨대 기판 G의 로트마다 처리 레시피의 선택을 행하여 안테나 부재(101)의 간격을 제어할 수 있다. 또한, 처리 레시피로서는, 도 23에 나타낸 바와 같이 프로세스의 시간대에 따라 안테나 부재(101)의 간격이 변화되도록 설정되어 있더라도 좋고, 1장의 기판 G의 처리 중에, 안테나 부재(101)의 간격이 변화되어 플라즈마 처리가 행하여지게 되어 있더라도 좋다.

이와 같이 안테나 부재가 이동하는 경우에도 도 10에 나타낸 바와 같이 각 세그먼트의 임피던스를 조정하기 위한 콘덴서를 부착할 수 있다.

(평가 시험)

안테나(100)를 구비한 플라즈마 처리 장치를 이용하여 플라즈마 밀도 분포를 조사하기 위한 평가 시험을 행하였다. 시험마다 안테나 부재(101) 사이의 거리를 각기 변화시켜, 포토레지스트가 표면에 도포된 기판 G에 대해 플라즈마 처리를 행하여, 형성된 플라즈마를 관찰함과 아울러 처리 후에 기판 G에서 안테나의 배열 방향에서의 포토레지스트의 애싱 레이트를 조사하였다. 기판 G의 처리 조건으로서, 플라즈마 생성실(22) 내의 압력은 10mTorr, 고주파 전원부(6)로부터의 공급 전력은 2000W로 하였다.

안테나실(21)에서, 안테나 부재(101)의 배열 방향에서 보아 기판의 중앙부로부터의 단부까지의 거리를 L이라고 하면, 안테나 부재(101) 사이의 거리는, 평가 시험 1에서는 약 1/3L, 평가 시험 2에서는 약 2/3L, 평가 시험 3에서는 약 L, 평가 시험 4에서는 약 4/3L, 평가 시험 5에서는 약 2L로 하였다. 실시 형태에서 설명한 도 14(a)~도 19(a)는 각 평가 시험 1~5의 안테나 부재(101)의 레이아웃을 나타내고 있다. 각 기판 G의 애싱 레이트의 측정 위치로서는, 기판 G의 중심부로부터, Y 방향(안테나 부재의 배열 방향)을 따라 기판 G의 일단측, 타단측으로 향하는 임의의 위치로 하였다.

기판 G에의 처리 중인 플라즈마의 관찰 결과로서는, 평가 시험 1, 2에서는 플라즈마가 플라즈마 생성실(22)의 중앙부에서 강하고, 주연부에서 약하게 관찰되었다. 평가 시험 3에서는, 플라즈마는 플라즈마 생성실(22)의 중앙부가 주연부보다도 약간 강하고, 평가 시험 4에서는 중앙부와 주연부에서 각각 균일성 높게 관찰 되었다. 평가 시험 5에서는 플라즈마는 플라즈마 생성실(22)의 중앙부에서 약하고, 주연부에서 강하게 관찰되었다.

상기의 표 1은 평가 시험 1~5에 있어서, 기판 G의 각부에서 측정된 애싱 레이트를 나타내고 있으며, 도 24(a)~도 26(e)는 그 표를 그래프로서 나타낸 것이다. 측정 위치로서는 기판의 중심부를 0으로 하고, 그 중심부에서 기판의 일단측, 타단측의 주연부까지의 거리를 각각 취하여 나타내고 있으며, 일단측의 거리에 +, 타단측의 거리에 -의 부호를 각각 붙이고 있다. 이 애싱 레이트가 높을수록, 그 위쪽의 플라즈마 밀도가 높은 것을 나타내고 있다. 평가 시험 1~3에서는 기판 G의 중앙부의 애싱 레이트가 주연부의 애싱 레이트보다도 높은 볼록형의 그래프를 그리는 분포로 되어 있고, 평가 시험 4에서는 기판 G의 중앙부의 애싱 레이트와 주연부의 애싱 레이트가 대략 균일한 플랫형의 그래프를 그리는 분포로 되어 있다. 그리고, 평가 시험 5에서는 주연부의 애싱 레이트가 중앙부의 애싱 레이트보다도 높은 오목형의 그래프 분포로 되어 있다.

평가 시험 1 내지 5의 결과로부터 안테나 부재(101) 사이의 거리를 제어함으로써, 플라즈마 생성실(22) 내의 플라즈마 밀도 분포를 제어하여, 기판의 면 내에서의 애싱 레이트를 제어할 수 있는 것이 나타내어진다. 또한, 안테나 부재(101) 사이의 거리를 가장 가까이 한 평가 시험 1에서는, 그 안테나 부재(101)의 아래쪽의 기판 중앙부의 애싱 레이트가 특히 높아져 있고, 다른 평가 시험의 안테나 부재(101)의 아래쪽측의 애싱 레이트보다도 높다. 이로부터 안테나 부재(101)를 근접하여 배치한 경우, 그 주위의 플라즈마 밀도의 분포를 높여, 높은 애싱 레이트를 얻을 수 있는 것이 나타내어졌다. 평가 시험 1~5는, 포토레지스트의 애싱 레이트를 조사한 것이지만, 에칭에서도 마찬가지로, 안테나 부재(101) 사이의 거리를 제어함으로써, 플라즈마 생성실(22) 내의 플라즈마 밀도 분포를 제어하여, 기판의 면 내에서의 에칭률을 제어할 수 있는 것은 분명하다. 이상, 안테나 부재간을 임의의 간격으로 변경할 수 있는 실시 형태에 대해 설명하여 왔지만, 상기 실시 형태의 안테나 부재를 복수의 안테나 부재가 병렬 접속한 세그먼트로 치환하고, 이들 세그먼트 사이를 임의의 간격으로 변경할 수 있는 구성으로 하여도 좋다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 종단면도,

도 2는 상기 플라즈마 처리 장치의 일부를 나타내는 개략 사시도,

도 3은 상기 플라즈마 처리 장치에 마련되는 안테나와 유전체창 부재를 나타내는 평면도와, 유전체창 부재의 단면도,

도 4는 상기 플라즈마 처리 장치에 마련되는 안테나와 유전체창 부재를 나타내는 평면도와, 도전로의 접속도,

도 5는 안테나의 전위와 고주파 경로 상의 위치의 관계를 나타내는 특성도와, 플라즈마 밀도와 고주파 경로 상의 위치의 관계를 나타내는 특성도,

도 6은 안테나의 전위와 고주파 경로 상의 위치의 관계를 나타내는 특성도와, 플라즈마 밀도와 고주파 경로 상의 위치의 관계를 나타내는 특성도,

도 7은 안테나의 전위의 시간 변화를 나타내는 특성도,

도 8은 안테나 부재의 배열 방법과, 플라즈마 밀도의 관계를 나타내는 특성도,

도 9는 안테나의 다른 구성예를 나타내는 평면도,

도 10은 안테나의 다른 예를 나타내는 평면도,

도 11은 안테나의 다른 예를 나타내는 사시도,

도 12는 상기 안테나를 구성하는 안테나 부재의 상세를 나타내는 사시도,

도 13은 상기 안테나의 도전로를 나타낸 개략도,

도 14는 상기 안테나 부재의 배치와 형성되는 플라즈마 밀도 분포의 관계를 나타내는 설명도,

도 15는 상기 안테나 부재의 배치와 형성되는 플라즈마 밀도 분포의 관계를 나타내는 설명도,

도 16은 상기 안테나 부재의 배치와 형성되는 플라즈마 밀도 분포의 관계를 나타내는 설명도,

도 17은 상기 안테나 부재의 배치와 형성되는 플라즈마 밀도 분포의 관계를 나타내는 설명도,

도 18은 상기 안테나 부재의 배치와 형성되는 플라즈마 밀도 분포의 관계를 나타내는 설명도,

도 19는 안테나의 또 다른 예를 나타내는 사시도,

도 20은 상기 안테나의 도전로를 나타낸 개략도,

도 21은 안테나의 또 다른 예를 나타내는 평면도 및 측면도,

도 22는 상기 안테나를 포함하는 플라즈마 처리 장치의 개략 구성도,

도 23은 상기 플라즈마 처리 장치의 레시피(recipe)의 일례를 나타내는 설명도,

도 24는 평가 시험의 애싱 레이트의 분포를 나타내는 그래프,

도 25는 평가 시험의 애싱 레이트의 분포를 나타내는 그래프,

도 26은 평가 시험의 애싱 레이트의 분포를 나타내는 그래프,

도 27은 종래의 직선 형상의 안테나 부재에서의 고주파 전원부와의 접속 관 계를 나타내는 평면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2: 처리 용기

21: 안테나실

22: 플라즈마 생성실

3: 유전체창 부재

31: 들보부

32: 유전체 부재

33: 외부 프레임부

34: 칸막이부

4: 매달림 지지부

41: 통로

42: 처리 가스실

43: 가스 공급 구멍

5, 100: 안테나

51, 101 : 안테나 부재

52: 세그먼트

53: 소한 부분 영역

54: 수평 영역

6: 고주파 전원부

61: 전원측 도전로

62: 접지측 도전로

7, 71: 용량 가변 콘덴서

131: 구동부

140: 제어부

Claims (15)

1. 처리 가스가 공급된 처리 용기 내에 유도 전계를 발생시켜, 처리 가스를 플라즈마화하여 처리 용기 내의 탑재대에 탑재된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,

   상기 탑재대와 처리 분위기를 사이에 두고 대향하도록 상기 처리 분위기의 외측에 마련되고, 각각 길이가 동일하며, 서로 횡으로 평행하게 나열되어 구성된 복수의 직선 형상의 안테나 부재를 포함하는 안테나와,

   상기 안테나에 고주파 전력을 공급하기 위한 플라즈마 발생용 고주파 전원과 정합기를 구비한 고주파 전원부와,

   상기 안테나의 일단측을 상기 고주파 전원부에 접속하기 위한 전원측 도전로와,

   상기 안테나의 타단측을 접지점에 접속하기 위한 접지측 도전로와,

   상기 전원측 도전로 및 접지측 도전로 중 적어도 한쪽에 마련되고, 안테나의 전위 분포를 조정하기 위한 전위 분포 조정용의 콘덴서

   를 구비하되,

   상기 고주파 전원부로부터 각 안테나 부재를 거쳐서 접지점에 이르기까지의 각 고주파 경로의 임피던스가 서로 동일한 것

   을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
2. 처리 가스가 공급된 처리 용기 내에 유도 전계를 발생시켜, 처리 가스를 플라즈마화하여 처리 용기 내의 탑재대에 탑재된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,

   상기 탑재대와 처리 분위기를 사이에 두고 대향하도록 상기 처리 분위기의 외측에 마련되고, 각각 길이가 동일하며, 서로 횡으로 평행하게 나열되어 구성된 복수의 직선 형상의 안테나 부재를 포함하는 안테나와,

   상기 안테나에 고주파 전력을 공급하기 위한 플라즈마 발생용 고주파 전원과 정합기를 구비한 고주파 전원부와,

   상기 안테나의 일단측을 상기 고주파 전원부에 접속하기 위한 전원측 도전로와,

   상기 안테나의 타단측을 접지점에 접속하기 위한 접지측 도전로와,

   상기 전원측 도전로 및 접지측 도전로 중 적어도 한쪽에 마련되고, 안테나의 전위 분포를 조정하기 위한 전위 분포 조정용의 콘덴서와,

   상기 전원측 도전로 및 접지측 도전로 중 적어도 한쪽에 마련되고, 상기 고주파 전원부로부터 각 안테나 부재를 거쳐서 상기 접지점에 이르기까지의 고주파 경로의 임피던스를 조정하기 위한 임피던스 조정용의 콘덴서

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   안테나 부재끼리의 간격은 조정이 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 안테나 부재의 일단측 및 타단측은 안테나 부재의 배열 방향으로 이동 가능한 이동부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   각각 길이가 동일한 복수의 직선 형상의 안테나 부재는, 서로 인접하고, 또한 서로 병렬 접속하여 이루어지는 세그먼트를 형성하고, 그 세그먼트가 복수 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 세그먼트는 짝수개 배치되고,

   상기 전원측 도전로 및 접지측 도전로는, 각 세그먼트의 사이에서 상기 고주파 경로의 물리적 길이가 동일하게 되도록, 서로 인접하는 세그먼트끼리를 결선(結線)하여 토너먼트(tournament)의 조합을 정하는 선도(線圖) 형상이면서 계단 형상 으로 배선되어 있는 것

   을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   어느 세그먼트에서도 상기 안테나 부재의 배열 간격이 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 안테나는,

   복수의 안테나 부재가 서로 안테나 부재의 제 1 배열 간격으로 배열된 복수의 밀(密)한 부분 영역과,

   이들 밀한 부분 영역끼리의 사이에 마련되고, 복수의 안테나 부재가 서로 상기 제 1 배열 간격보다 큰 안테나 부재의 제 2 배열 간격으로 배열된 소(疎)한 부분 영역을 구비하는 것

   을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제 1 배열 간격은 상기 세그먼트를 구성하는 안테나 부재의 간격이고,

   상기 제 2 배열 간격은 서로 인접하는 세그먼트끼리의 간격인 것

   을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
10. 제 5 항에 있어서,

    상기 세그먼트끼리의 간격은 조정 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 세그먼트의 일단 및 타단측은 상기 세그먼트의 배열 방향으로 이동 가능한 이동부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 처리 분위기를 구획하기 위해 상기 탑재대와 안테나 사이에 마련된 유전체창 부재를 더 구비하며,

    상기 유전체창 부재는 상기 탑재대와 대향하도록 마련된 복수의 판 형상의 유전성 부재와,

    상기 유전성 부재를 지지하기 위해, 상기 유전성 부재의 길이 방향을 따라, 상기 안테나 부재와 직교하도록 마련된 복수의 칸막이부를 구비하는 것

    을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 칸막이부의 내부에는 처리 가스실이 형성됨과 아울러, 상기 칸막이부의 하면에는, 상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하기 위해, 상기 처리 가스실과 연통하는 가스 공급 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 복수의 칸막이부는 각각 매달림 지지부에 의해 상기 처리 용기의 천장부로부터 매달려지도록 마련되고, 상기 매달림 지지부의 내부에는 상기 칸막이부의 처리 가스실과 연통하는 처리 가스의 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 전위 분포 조정용의 콘덴서는 상기 안테나 부재의 길이 방향 중앙 부위의 전위가 영(zero)으로 되도록 임피던스의 조정을 행하기 위한 것인 것을 특징으 로 하는 플라즈마 처리 장치.

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