KR101183039B1 - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 사용 방법 - Google Patents

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마사키 히라야마
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고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 도체 표면파의 전파를 억제한다
(해결 수단) 플라즈마 처리 장치(10)는, 금속에 의해 형성된 처리 용기(100)와, 마이크로파를 출력하는 마이크로파원(900)과, 처리 용기(100)의 내벽에 면하고, 마이크로파원(900)으로부터 출력된 마이크로파를 처리 용기 내에 투과하는 유전체판(305)과, 처리 용기의 내면에 형성된 전파 장해부로서 기능하는 홈(300a)을 갖는다. 저주파수의 마이크로파를 공급한 경우, 홈(300a)에 의해 도체 표면파의 전파가 억제된다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 사용 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR USING PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 전자파에 의해 가스를 여기(勵起)시켜 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 전자파의 전파(propagation)를 제어하는 기구를 구비한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
전자파를 이용하여 생성되는 플라즈마 중, 마이크로파 플라즈마는, 유전체판을 통하여 마이크로파를 감압 상태의 처리실 내에 도입함으로써 발생한다. 마이크로파 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마의 전자 밀도(ne)가 컷오프 밀도(nc)보다도 높은 경우, 마이크로파는, 플라즈마 내에 파고들 수 없어, 유전체판과 플라즈마와의 사이를 전파한다. 전파 중, 마이크로파의 일부는, 소멸(evanescent)파로서 플라즈마에 흡수되어, 플라즈마의 유지에 사용된다. 이와 같이 하여, 유전체판과 플라즈마와의 사이를 전파하는 마이크로파는, 표면파라고 불리고 있다.
표면파에서는, 마이크로파의 주파수, 플라즈마의 전자 밀도, 유전체판의 형상이나 사이즈, 유전체판의 유전율 등에 의해 여기되는 전파 모드가 결정된다. 일반적으로, 플라즈마를 발생시키기 위한 여기 수단으로서는, 2.45GHz의 마이크로파 가 이용되고, 이 마이크로파로부터 유전체판의 바로 아래에 생성되는 표면파는, 일반적으로 멀티 모드의 중첩으로서 표현된다. 특히, 피처리체의 처리에 매우 적합한, 1×1011cm-3~1×1012cm-3 정도의 전자 밀도의 영역에서는 다수의 표면파 모드가 집중된다.
한편, 표면파의 모드는, 플라즈마의 전자 밀도에 대하여 이산적(離散的)이다. 따라서, 멀티 모드로부터 생성된 표면파로부터는, 처리에 적합하지 않은 불균일한 플라즈마가 생성될 가능성이 있다.
이에 대하여, 유전체판의 기판측의 면에 인접하여 복수의 선 형상 돌기를 갖는 도체판을 설치함으로써 전파 모드를 제어하는 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조). 이에 따르면, 마이크로파가 처리실에 도입될 때, 마이크로파는, 도체판의 선 형상 돌기를 피하여 슬롯을 선택적으로 통과한다. 이때, 모드의 선택이 행해져, 이에 따라, 생성되는 플라즈마의 균일성을 높일 수 있다.
[특허문헌 1] 일본공개특허공보 2000-273646호
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 저주파수의 전자파를 플라즈마 처리 장치에 공급한 경우, 유전체판과 플라즈마와의 사이를 전파하는 표면파(이하, 표면파라고 함)뿐만 아니라, 처리 용기 내면의 금속면과 플라즈마와의 사이를 전파하는 표면파(이하, 도체 표면파라고 함)가 발생한다. 도체 표면파는 플라즈마 중의 전자 밀도가 컷오프 밀도(nc)의 2배보다 낮으면 전파할 수 없다. 컷오프 밀도(nc)는 전자파의 주파수의 2승에 비례하기 때문에, 도체 표면파는 주파수가 낮고, 전자 밀도가 높지 않으면 전파할 수 없다. 또한, 도체 표면파는 주파수가 낮을수록 감쇠하기 어려운 특징이 있다.
플라즈마의 생성에 일반적으로 이용되고 있는 2450MHz의 주파수에 있어서는, 컷오프 밀도(nc)의 값이 7.5×1010cm-3가 되며, 전자 밀도가 1.5×1011cm-3 이상이 아니면 도체 표면파가 전파하지 않는다. 예를 들면, 표면 부근의 전자 밀도가 1×1011cm-3 정도인 저밀도 플라즈마에서는, 도체 표면파는 전혀 전파하지 않는다. 전자 밀도가 더욱 높은 경우라도, 감쇠가 크기 때문에 도체 표면파의 전파가 그다지 문제가 되지 않는 경우가 많다.
한편, 예를 들면 915MHz의 주파수에서는, 표면 부근의 전자 밀도가 1×1011cm-3 정도의 저밀도 플라즈마라도 도체 표면파가 처리실의 내면을 오래 전파한다.
따라서, 저주파의 전자파를 이용하여 플라즈마 처리를 실행하는 경우에는, 종래부터 행해지고 있었던 표면파의 전파를 제어하는 수단에 더하여, 도체 표면파의 전파를 제어하는 수단을 강구할 필요가 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 의하면, 전자파에 의해 가스를 여기시켜 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치로서, 금속에 의해 형성된 처리 용기와, 전자파를 출력하는 전자파원과, 상기 처리 용기의 내벽에 면하여, 상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 상기 처리 용기 내로 투과하는 유전체판과, 상기 처리 용기의 내면에 형성된 전파 장해부(propagation disturbing section)를 구비하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 도체 표면파(TM)는, 홈(300a)에 도달하면, 홈(300a)의 저면을 전파하는 도체 표면파(TM11)와 홈(300a)을 점프하여 플라즈마 중으로 직접 전해지는 투과파(TM12)로 분배된다. 도체 표면파(TM11)와 투과파(TM12)는, 홈(300a)의 단부(P)에서 다시 합류한다. 그때 도체 표면파의 일부는 반사되어, 반사파(도체 표면파(TM22))가 되고, 나머지는 진행파(도체 표면파(TM21))가 되어 재차 전파해 간다.
이때, 도체 표면파(TM11)와 투과파(TM12)와의 위상이 180도 어긋나 있으면, 합류 지점(P)에서 이 2개의 파는 서로 상쇄되어 거의 전반사한다. 이때, 진행파(도체 표면파(TM21))는 존재하지 않는다, 즉, 도체 표면파(TM)는 홈(300a)의 앞으로 전파하지 않는다.
이와 같이, 상기 전파 장해부는, 상기 처리 용기의 내면을 따라 전파하는 전자파를 억제하는 기구를 갖는다. 이에 따라, 도체 표면파가 처리 용기의 내면을 따라 피처리체의 주위까지 전파하여, 처리의 균일성이 손상되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 유전체판간을 도체 표면파가 전파하여, 서로 간섭하여 플라즈마의 균일성이나 안정성이 손상되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 피처리체의 처리에 사용할 수 없는 위치에 플라즈마가 일어남으로써 전자파의 에너지가 헛되이 소비되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 도체 표면파의 에너지에 의해 기기가 손상될 우려가 있는 영역으로 도체 표면파가 전파하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 처리 용기의 내면으로서는, 예를 들면, 플라즈마가 접하는 처리 용기의 내벽의 금속면, 처리 용기의 내벽 중 피처리체를 플라즈마 처리하는 공간을 획성(劃成)하는 내벽의 금속면, 피처리체가 올려놓여진 위치보다 상부(유전체판측)에 위치하는 처리 용기의 내벽의 금속면을 들 수 있다.
상기 전파 장해부는, 상기 처리 용기의 내면을 따라 전파하는 전자파의 적어도 일부를 반사시키는 홈부를 포함하고 있어도 좋다. 상기 홈부는, 상기 처리 용기의 내면에 있어서 상기 유전체의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있어도 좋다. 또한, 상기 홈의 단면이 대략 직사각형이며, 상기 홈의 폭(W)과 깊이(D)가 0.26＜D/W＜2.3의 관계를 만족하고 있어도 좋다. 도체 표면파가, 홈에서 어느 정도 감쇠하는지를 시뮬레이션에 의해 구한 결과, 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 도체 표면파의 90％가 감쇠하는(즉, 도체 표면파의 90％가 홈에서 반사하고, 도체 표면파의 10％만이 홈을 넘어서 전파하는) 경우의 애스펙트비(D/W)는, 하한값 0.26 및 상한값 2.3이었다. 이 결과로부터, 홈의 형상(D/W)을 0.26＜D/W＜2.3으로 적정화함으로써, 홈에 의해 도체 표면파의 전파를 억제할 수 있다.
상기 홈의 폭이, 전자파의 플라즈마로의 진입 길이의 2배보다도 작고, 상기 처리 용기의 내면과 플라즈마와의 사이에 형성되는 시스(sheath)의 두께의 2배보다도 커도 좋다. 홈의 폭(W)이 시스 두께(ds)의 2배 이하인 경우(2ds≥W), 도 11A에 나타낸 바와 같이, 홈의 내부 공간은 모두 시스 영역이 된다. 이 결과, 홈을 형성해도 시스 두께(ds)에 단차가 생기지 않고, 도체 표면파(TM)에 있어서는 홈은 없는 것이나 마찬가지가 된다. 따라서, 홈에 의해 도체 표면파의 전파가 억제되기 위해서는, 도 11B와 같이, 홈의 폭(W)은 시스 두께의 2배보다 큰 편이 좋다.
전자파의 진입 길이(δ)는, 전자파를 입사했을 때, 전자파가 얼마만큼 플라즈마 내부에 입사 가능한지를 나타낸다. 따라서, 도 12A에 나타낸 바와 같이, 홈의 폭(W)이 진입 길이(δ)의 2배 이상인 경우(2δ≤W), 도체 표면파(TM12)는, 진입 길이(δ)보다 깊게 플라즈마 내부로 파고들 수 없어, 홈을 뛰어넘어 전파할 수 없다. 이 결과, 홈을 형성해도 단부(P)에서 도체 표면파의 반사가 일어나지 않아, 도체 표면파(TM11)는 그 전파가 억제되는 일 없이 홈의 앞으로 진행해 간다(도체 표면파(TM21)). 따라서, 홈에 의해 도체 표면파의 전파가 억제되기 위해서는, 도 12B와 같이, 홈의 폭(W)은 전자파의 진입 길이의 2배보다 작은 편이 좋다.
상기 홈의 코너부의 곡률 반경은, 처리 용기의 내면과 플라즈마와의 사이를 전파하는 전자파의 파장(λ)의 1/40보다도 작아도 좋다.
도체 표면파가 1개소의 곡률 반경(R)의 코너부를 통과할 때의 투과량을 시뮬레이션에 의해 계산한 결과를 도 13에 나타낸다. 전자 밀도(ne)는 1×1012cm-3, 플라즈마 전위는 24V로 설정했다. 이때의 시스 두께(t)는 0.07㎜, 도체 표면파의 파장(λ)은 30.4㎜, 진입 길이(δ)는 5.3㎜이다.
도체 표면파의 투과량은, 곡률 반경이 0㎜, 즉 코너부가 직각인 경우에 가장 작고, 곡률 반경(R)의 증가와 함께 커지는 것을 알 수 있다. 코너부가 직각인 경우의 투과량에 대하여 10％ 투과량이 증가할 때까지이면, 홈(300a)은, 전파 억제 기능을 갖고 있다고 하면, 코너부의 곡률 반경이 0.77㎜까지가 허용 범위가 된다. 0.77㎜는, 도체 표면파(TM)의 파장 30.4㎜의 약 1/40(＝0.77/30.4)이다. 이상의 시뮬레이션 결과 및 고찰로부터, 발명자들은, 홈(300a)의 코너부의 곡률 반경(R)이 도체 표면파(TM)의 파장(λ)의 1/40보다도 작을 필요가 있다고 결론지었다.
상기 전파 장해부는, 상기 처리 용기의 내면을 따라 전파하는 전자파의 적어도 일부를 반사시키는 볼록부를 포함하고 있어도 좋다. 상기 볼록부는, 상기 처리 용기의 내면에 있어서 상기 유전체의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있어도 좋다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 볼록부(300b)의 표면을 따른 도체 표면파(TM)의 전파에 대해서, 4개의 모서리(C1~C4)는 임피던스의 불연속점, 모서리(C1~C4)간의 3개의 평면부는 어떤 특성 임피던스를 가진 전송 선로로 간주되고, 4개의 임피던스의 불연속점이 3개의 어떤 길이의 전송 선로에서 결합된 전송 선로 필터라고 생각할 수 있다. 단일의 모서리(C1~C4)만으로는, 도체 표면파(TM)를 충분히 반사시킬 수 없어도, 볼록부(300b)의 평면부의 길이(전송 선로의 길이)를 최적화함으로써 전체로서 작은 투과량을 실현할 수 있다.
볼록부의 높이를 필요 이상으로 높게 하면, 볼록부의 벽면에서 플라즈마의 전자와 이온이 재결합하여 플라즈마 밀도가 낮아지기 때문에, 볼록부의 높이는 될 수 있는 한 낮게 하는 편이 좋다. 그러나, 볼록부의 높이는 시스 두께보다도 높을 필요가 있다. 도체 표면파(TM)가 볼록부를 단차로서 파악할 수 있는 높이가 아니면, 볼록부는 전파 억제 기능을 발휘할 수 없기 때문이다. 또한, 전송 선로의 반사 계수의 위상은, 전자파의 파장의 1/2의 길이에서 360° 회전하기 때문에, 볼록부의 높이가 도체 표면파(TM)의 파장의 1/2 이하에서, 모든 임피던스가 실현될 수 있다.
따라서, 상기 볼록부의 단면은, 대략 직사각형인 경우, 상기 볼록부의 높이가, 상기 처리 용기의 내면을 따라 전파하는 전자파의 파장의 1/2보다도 작고, 상기 처리 용기의 내면과 플라즈마와의 사이에 형성되는 시스의 두께보다도 큰 편이 좋다.
또한, 홈의 형상으로서는 그 단면이 대략 직사각 형상, 대략 반원 형상, 대략 테이퍼 형상이어도 좋다. 또한, 볼록부의 형상으로서는 그 단면이 대략 직사각 형상, C자 형상, T자 형상이어도 좋다.
상기 유전체판은, 복수의 유전체판으로 구성되며, 상기 전파 장해부는, 각 유전체판을 각각 둘러싸도록 상기 처리 용기의 내면에 형성되어 있어도 좋다. 이에 따르면, 각 유전체판의 하부에 생성된 표면파가, 처리 용기의 내면까지 전파하여, 도체 표면파로 되어 인접하는 유전체판의 근방까지 전파하는 것을 회피함으로써, 플라즈마의 균일성을 높일 수 있다.
상기 전파 장해부는, 상기 복수의 유전체판의 전체를 둘러싸도록 상기 처리 용기의 내면에 형성되어 있어도 좋다. 이때, 상기 전파 장해부는, 상기 처리 용기의 개구를 둘러싸도록 상기 처리 용기의 내면에 형성되어 있어도 좋다. 또한, 상기 전파 장해부는, 상기 처리 용기의 내벽에 형성된 기기를 둘러싸도록 상기 처리 용기의 내면에 형성되어 있어도 좋다.
이에 따르면, 적절한 위치에 형성된 홈이나 볼록부에 의해, 처리 용기의 내벽에 형성된 게이트 밸브나 뷰 포트 등의 기기가 도체 표면파의 파워에 의해 고장나거나 파손되거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유전체판간을 도체 표면파가 전파하여, 서로 간섭하여 플라즈마의 균일성이 손상되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 피처리체의 처리에 사용할 수 없는 위치에 플라즈마가 일어남으로써, 전자파의 에너지가 헛되이 소비되는 것을 방지할 수 있다.
상기 복수의 유전체판은, 각각 대략 정방형으로 형성되어, 등간격으로 배치되어 있어도 좋다. 상기 전파 장해부는, 상기 복수의 유전체판의 사이에 위치하는 처리 용기의 내면에 등간격으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 상기 유전체판은 원주 또는 다각형을 구성하도록 연속하여 또는 불연속으로 연재(extend)하여 배치되어, 상기 원주 또는 다각형의 내부의 중심부를 둘러싸도록 상기 전파 장해부가 상기 처리 용기의 내면에 형성되어 있어도 좋다. 이에 따르면, 대칭성이 있는 복수의 유전체로부터 도입된 전자파에 의해 플라즈마를 균일하게 생성함과 함께, 복수의 유전체판의 사이에 위치하는 전파 장해부에 의해, 도체 표면파의 전파를 억제함으로써, 더욱 플라즈마를 균일하게 생성할 수 있다.
상기 전파 장해부는, 서로 이웃하는 유전체판의 외주면으로부터 등간격의 위치에 형성되어 있어도 좋다. 이에 따르면, 유전체판간을 도체 표면파가 전파하여, 서로 간섭하여 플라즈마의 균일성이나 안정성이 손상되는 것을 회피할 수 있다.
상기 전자파원은, 주파수가 1.9GHz 이하의 전자파를 출력해도 좋다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 1.9GHz 이하의 주파수에서는, 도체 표면파가 처리 용기의 내면을 따라 피처리체의 주위까지 전파하여, 피처리체의 주위에 의도하지 않은 플라즈마를 생성하여 처리에 악영향을 미치는 일이 있어, 전파 장해부가 특히 유효하게 기능한다.
상기 홈부나 볼록부는, 대략 평행으로 복수 형성되어 있어도 좋다. 또한, 상기 홈부나 볼록부는, 상기 홈부의 단면이 작아질수록, 상기 금속 전극으로부터 먼 위치에 형성되어도 좋다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 전자 밀도에 따라 최적인 홈의 사이즈나 애스펙트비가 다르다. 이 때문에, 사이즈나 애스펙트비가 다른 복수의 홈을 나란히 배치함으로써, 보다 넓은 전자 밀도의 범위에 대응할 수 있다. 또한, 동일한 사이즈의 홈을 복수 나란히 배치함으로써, 도체 표면파의 전파를 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 도 18에 나타낸 바와 같이, 도체 표면파(TM)에는 기본파 성분 외에 고조파(高調波) 성분도 포함되어 있다. 따라서, 고조파용의 홈 또는 볼록부를 기본파용의 홈 또는 볼록부와 다른 위치에 형성하면 바람직하다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 주파수가 1.9GHz 이하인 전자파를 전자파원으로부터 출력하여, 상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 도체 막대에 전송시켜, 상기 도체 막대를 전송한 전자파를 처리 용기의 내벽에 면한 유전체판에 투과시킴으로써, 상기 전자파를 상기 처리 용기 내에 전송시켜, 처리 용기의 내면에 형성된 전파 장해부에 의해 도체 표면파의 전파를 제어하면서, 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 처리 가스를 여기시켜 피처리체에 소망의 플라즈마 처리를 시행하는 플라즈마 처리 장치의 사용 방법이 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 주파수가 1.9GHz 이하인 전자파를 전자파원으로부터 출력하여, 상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 도체 막대에 전송시켜, 상기 도체 막대를 전송한 전자파를 처리 용기의 내벽에 면한 유전체판에 투과시킴으로써, 상기 전자파를 상기 처리 용기 내에 전송시켜, 처리 용기의 내면에 형성된 전파 장해부에 의해 도체 표면파의 전파를 제어하면서, 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 클리닝 가스를 여기시켜 플라즈마 처리 장치를 클리닝하는 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법이 제공된다.
이들에 따르면, 예를 들면 1.9GHz 이하인 주파수의 전자파로서 915MHz의 주파수의 마이크로파를 이용한 경우, 2450MHz의 주파수의 마이크로파를 이용한 경우와 비교해, 안정적이고 전자 온도가 낮은 플라즈마를 얻기 위한 하한의 전자 밀도를 약 1/7로 할 수 있어, 이제까지 사용하지 못했던 보다 광범위한 조건에서 플라즈마 처리에 적합한 플라즈마가 얻어지게 되어, 처리 장치의 범용성을 현저히 향상시킬 수 있다. 이 결과, 한 대의 처리 장치로 처리 조건이 다른 복수의 연속된 처리를 행하는 것이 가능해져, 고품질인 제품을 단시간에 저비용으로 제조하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.
도 2는 동 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 천정면을 나타낸 도면이다.
도 3은 천정면의 확대도이다.
도 4는 동 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 분기판 근방을 확대한 단면도이다.
도 5는 동 실시 형태에 따른 금속 전극 근방을 확대한 단면도이다.
도 6은 도체 표면파의 전파 모델의 설명도이다.
도 7은 도체 표면파의 감쇠량의 주파수 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 홈을 전파하는 도체 표면파의 설명도이다.
도 9는 전자 밀도를 변화시켜 홈의 D/W와 투과량과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 홈의 폭을 변화시켜 홈의 D/W과 투과량과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 11A는 홈의 폭과 시스 두께와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 11B는 홈의 폭과 시스 두께와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12A는 홈의 폭과 진입 길이와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12B는 홈의 폭과 진입 길이와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 곡률 반경과 투과량과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 14는 볼록부를 전파하는 도체 표면파를 설명하기 위한 도면이다.
도 15A는 전파 장해부의 다른 예이다.
도 15B는 전파 장해부의 다른 예이다.
도 15C는 전파 장해부의 다른 예이다.
도 15D는 전파 장해부의 다른 예이다.
도 15E는 전파 장해부의 다른 예이다.
도 15F는 전파 장해부의 다른 예이다.
도 15G는 기본파용 및 고조파용의 홈부를 나타낸 도면이다.
도 16은 플라즈마 처리 장치의 다른 예이다.
도 17은 플라즈마 처리 장치의 다른 예이다.
도 18은 도체 표면파의 파형을 나타낸 그래프이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10 : 플라즈마 처리 장치
100 : 처리 용기
200 : 용기 본체
300 : 덮개체
300a : 홈
300b : 볼록부
305 : 유전체판
305a : 관통 구멍
310 : 금속 전극
315a : 내부 도체
500 : 고정 기구
900 : 마이크로파원
U : 처리실
SW : 표면파
TM :도체 표면파
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
(제1 실시 형태)
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에 대해서, 본 장치의 종단면을 모식적으로(schematically) 나타낸 도 1(도 2의 단면 Ｏ-Ｏ) 및 처리 용기의 천정면을 나타낸 도 2를 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 첨부 도면에 있어서, 동일한 구성 및 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써 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 덮개체(300)로 구성된다. 용기 본체(200)는, 그 상부가 개구된 바닥이 있는 입방체 형상을 갖고 있고, 그 개구는 덮개체(300)에 의해 폐색되어 있다. 용기 본체(200)와 덮개체(300)와의 접촉면에는 Ｏ링(205)이 형성되어 있어, 이것에 의해 용기 본체(200)와 덮개체(300)가 밀폐되어, 처리실(U)이 형성된다. 용기 본체(200) 및 덮개체(300)는, 예를 들면, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지며, 전기적으로 접지되어 있다.
처리 용기(100)의 내부에는, 기판(G)을 올려놓기 위한 서셉터(105)(스테이지)가 형성되어 있다. 서셉터(105)는, 예를 들면 질화 알루미늄으로 이루어지며, 그 내부에는 급전부(110) 및 히터(115)가 형성되어 있다.
급전부(110)에는, 정합기(120)(예를 들면, 콘덴서)를 통하여 고주파 전원(125)이 접속된다. 또한, 급전부(110)에는, 코일(130)을 통하여 고압 직류 전원(135)이 접속된다. 정합기(120), 고주파 전원(125), 코일(130) 및 고압 직류 전원(135)은, 처리 용기(100)의 외부에 형성되어 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 형성된 교류 전원(140)이 접속되어 있어, 교류 전원(140)으로부터 출력된 교류 전압에 의해 기판(G)을 소정의 온도로 유지하도록 되어 있다. 서셉터(105)는, 지지체(145)에 지지되어 있어, 그 주위에는 처리실(U)의 가스의 흐름을 바람직한 상태로 제어하기 위한 배플판(150)이 형성되어 있다.
처리 용기(100)의 저부에는 가스 배출관(155)이 형성되어 있어, 처리 용기(100)의 외부에 형성된 진공 펌프(도시하지 않음)를 이용하여 가스 배출관(155)으로부터 처리 용기(100) 내의 가스가 배출됨으로써, 처리실(U)은 소망의 진공도까지 감압된다.
덮개체(300)에는, 복수의 유전체판(305), 복수의 금속 전극(310) 및 복수의 동축관의 내부 도체(315a)가 형성되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 유전체판(305)은, 알루미나(Al2Ｏ3)에 의해 형성된 148㎜×148㎜의 대략 정방형인 플레이트가, 분기 동축관(670)의 관내 파장을 λg(95MHz에 있어서 328㎜)로 했을 때, λg/2의 정수배(여기에서는 1배)의 등간격으로 종횡으로 배치되어 있다. 이에 따라, 224매(＝14×16)의 유전체판(305)이, 2277.4㎜×2605㎜의 처리 용기(100)의 천정면에 균등하게 배치된다.
이와 같이, 유전체판(305)은 대칭성이 좋은 형상을 하고 있기 때문에, 1매의 유전체판(305) 중에서 균일한 플라즈마를 발생시키기 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.
도 2를 AP 방향에서 확대한 도 3을 참조하면, 각 유전체판(305)의 주위의 처리 용기의 내면에는, 대략 직사각 형상의 홈(300a)이 형성되어 있다. 홈(300a)은, 서로 이웃하는 유전체판(305)의 외주면으로부터 등간격의 위치에 형성되어, 각 유전체판(305)을 둘러싸고 있다. 이에 따라, 홈(300a)은 도체 표면파의 전파를 억제하도록 되어 있다.
유전체판(305)의 하면(플라즈마측의 면)에는, 금속 전극(310)을 둘러싸도록 하여 금속 전극(310)에 대하여 대략 축 대칭으로 8개의 오목부(305b)가 형성되어 있어, 이에 따라, 마이크로파를 균등하게 처리 용기 내에 방출하도록 되어 있다.
마이크로파가 유전체판(305)을 투과할 때, 마이크로파의 전계 에너지는, 유전체판(305)에 형성된 오목부(305b)의 측벽(유전체판(305)의 길이 방향에 수직인 벽면)에 집중된다. 유전체판(305)의 하부에 공급되는 마이크로파의 전계 에너지는 그 두께에 따라 변한다. 유전체판(305)에 오목부(305b)를 형성하면, 그 내부의 전계 강도가 특히 강해져, 오목부(305b)의 근방에 고밀도 플라즈마가 안정되게 생성되기 때문에, 플라즈마의 안정성과 플라즈마 여기 효율이 향상된다. 또한, 유전체판(305) 하부의 마이크로파의 전계 강도는 그 두께에 따라 변한다.
구체적으로는, 유전체판(305)이 얇은 부분일수록 표면의 전계 강도가 강해지는 경향이 있다. 그래서, 플라즈마 밀도가 높아지기 쉬운 부분의 유전체판(305)의 두께를 두껍게, 반대로 낮아지기 쉬운 부분의 두께를 얇게 함으로써, 유전체판(305) 전면(全面)에 걸쳐서 보다 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
특히, 본 실시 형태에서는, 유전체판(305)의 기판측의 면에는, 대략 중앙부 에 금속 전극(310)이 배치되어, 당해 금속 전극(310)의 주위에 8개의 상기 오목부 또는 볼록부가 대략 점 대칭인 위치에 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 8개의 오목부(305b) 중, 유전체판(305)의 중심으로부터 떨어져 있기 때문에 플라즈마 밀도가 낮아지기 쉬운 모서리부의 오목부(305b)의 깊이를 깊게(4㎜), 그 이외의 오목부(305b)의 깊이를 얕게(2㎜) 설정함으로써, 오목부(305b)의 유전체판(305) 두께를 최적화하여 보다 균일한 플라즈마가 생성되도록 되어 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 마이크로파는 표면파(SW)로 되어 유전체판(305)과 플라즈마와의 사이를 전파한다. 저주파수의 마이크로파를 공급한 경우, 유전체판(305)의 단부에 도달한 표면파(SW)는, 추가로, 도체 표면파(TM)로서 처리 용기(100)의 내면(예를 들면, 처리 용기의 내벽의 금속면)과 플라즈마와의 사이를 전파한다.
도체 표면파(TM)가, 도 3에 나타낸 인접하는 유전체판(305)까지 전파하면, 인접하는 유전체판(305)의 표면을 전파하는 표면파(SW)와 서로 간섭하여, 플라즈마의 균일성이나 안정성이 손상될 우려가 있다.
이에 대하여, 인접하는 유전체판(305)의 외주면으로부터 등간격인 위치에 각 유전체판(305)을 둘러싸도록 홈(300a)을 형성함으로써, 유전체판간을 도체 표면파가 전파하여, 서로 간섭하여 플라즈마의 균일성이나 안정성이 손상되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 도체 표면파가 처리 용기의 내면을 따라 기판(G)의 주위까지 전파하여, 프로세스의 균일성이 손상되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 피처리체의 처리에 사용할 수 없는 위치에 플라즈마가 일어남으로써, 마이크로파의 에너지가 헛되이 소비되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 도체 표면파의 에너지에 의해 기기가 손상될 우려가 있는 영역으로 도체 표면파가 전파하는 것을 억제할 수 있다.
유전체판(305)의 중앙에는, 관통 구멍(305a)을 통하여 내부 도체(315a)의 선단에 연결된 금속 전극(310)이 기판측으로 노출되도록 형성되어 있어, 내부 도체(315a) 및 금속 전극(310)에 의해 유전체판(305)을 지지하도록 되어 있다. 금속 전극(310)의 노출 부분의 일부에는 유전체 커버(320)가 형성되어, 전계의 집중을 방지하도록 되어 있다.
도 2의 A-A'-A 단면을 나타낸 도 4를 참조하면서 추가로 설명을 계속한다. 동축관(315)은, 통 형상의 내부 도체(축부)(315a)와 외부 도체(315b)로 구성되어 있어, 금속(바람직하게는 구리)에 의해 형성되어 있다. 덮개체(300)와 내부 도체(315a)와의 사이에는, 링 형상의 유전체(410)와 유전체(410)의 양단에서 처리실(U)의 내부를 진공 시일하는 Ｏ링(415a, 415b)이 형성되어 있다.
내부 도체(315a)는, 덮개체(300)와 일체로 형성된 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 끌어올려져 있다.
내부 도체(315a)의 관통 부분에는 단락부(520)가 형성되어, 동축관(315)의 내부 도체(315a)와 덮개부(300d)를 전기적으로 단락시키도록 되어 있다. 단락부(520)는 실드 스파이럴로 구성되어, 내부 도체(315a)를 상하로 미끄럼 운동 가능하게 형성되어 있다. 또한, 단락부(520)에 금속 브러시를 이용할 수도 있다.
또한, 단락부(520)에서 덮개부(300d)와 내부 도체(315a)와의 사이 및, 후술하는 유전체(615)와 덮개부(300d)와의 사이를 Ｏ링(도시하지 않음)으로 진공 시일하여, 덮개부(300d) 내의 공간에 불활성 가스를 충전함으로써, 대기 중의 불순물이 처리실 내에 혼입하는 것을 막을 수 있다.
도 1의 냉매 공급원(700)은, 냉매 배관(705)에 접속되어 있어, 냉매 공급원(700)으로부터 공급된 냉매가 냉매 배관(705) 내를 순환하여 다시 냉매 공급원(700)으로 되돌아감으로써, 처리 용기(100)를 소망의 온도로 유지하도록 되어 있다. 가스 공급원(800)은, 가스 라인(805)을 통하여, 도 4에 나타낸 내부 도체(315a) 내의 가스 유로로부터 처리실 내로 도입된다.
2대의 마이크로파원(900)으로부터 출력된, 120kW(＝60kW×2(2W/㎠))의 마이크로파는, 분기 도파관(905), 변환기(605), 동축관(620), 동축관(600), 분기판(610) 및 동축관(315)을 전송하여, 복수의 유전체판(305)을 투과하여 처리실 내에 공급된다. 처리실(U)에 방출된 마이크로파는, 가스 공급원(800)으로부터 공급된 처리 가스를 여기시켜, 이에 따라 생성된 플라즈마를 이용하여 기판(G)상에 소망의 플라즈마 처리가 실행된다.
(도체 표면파의 전파 억제)
다음으로, 마이크로파의 전파에 대해서 설명하고, 그 후, 도체 표면파의 전파 억제에 대해서 상세히 설명한다. 이하에, 도체 표면파(TM)의 전파와 주파수와의 관계를 설명한다.
(도체 표면파의 전파와 주파수와의 관계)
플라즈마의 유전율은, εr′―jεr″로 나타난다. 플라즈마의 유전율에는 손실 성분도 있기 때문에, 플라즈마의 유전율은 복소수로 표현된다. 플라즈마의 유전율의 절대치(εr′)는 통상 ―1보다도 작다. 플라즈마의 유전율은, 다음 식(1)로 나타난다.
Figure 112009071773198-pct00001
또한, 플라즈마에 마이크로파를 입사했을 때의 전파 특성은, 다음 식(2)로 나타난다.
Figure 112009071773198-pct00002
여기에서, k는 파수(波數), K0은 진공중의 파수, ω는 도체 표면파의 주파수, νc는 전자 충돌 주파수, ωpe는 다음 식(3)으로 나타나는 전자 플라즈마 주파수이다.
Figure 112009071773198-pct00003
여기에서, e는 소전하(素電荷), ne는 플라즈마의 전자 밀도, ε0은 진공중의 유전율, me는 전자의 질량이다.
진입 길이(δ)는, 마이크로파를 입사했을 때, 마이크로파가 얼마만큼 플라즈마 내부에 입사 가능한지를 나타낸다. 구체적으로는, 마이크로파의 전계 강도(E)가 플라즈마의 경계면에서의 전계 강도(E0)의 1/e로 감쇠하기까지 진입한 거리가 진입 길이(δ)이다. 진입 길이(δ)는 다음 식(4)로 나타난다.
δ ＝ －1/ Im (k) ‥‥‥ (4)
k는, 전술한 바와 같이 파수이다.
전자 밀도(ne)가 다음 식(5)로 나타나는 컷오프 밀도(nc)보다 큰 경우, 마이크로파는 플라즈마 중을 전파할 수 없어, 플라즈마에 입사된 마이크로파는 급속히 감쇠한다.
n c ＝ ε 0 m e ω 2 / e 2 ‥‥‥ (5)
식(4)에 따르면, 진입 길이(δ)는 수㎜~수10㎜로 되어, 전자 밀도가 높을수록 짧아진다. 또한, 전자 밀도(ne)가 컷오프 밀도(nc)보다 충분히 큰 경우, 진입 길이(δ)는 주파수에 별로 의존하지 않는다.
한편, 플라즈마의 시스 두께(ds)는 다음 식(6)으로 나타난다.
Figure 112009071773198-pct00004
여기에서, VP는 플라즈마 전위, KB는 볼츠만 상수, Te는 전자 온도, λD는 다음 식(7)로 나타나는 디바이 길이(Debye length)이다. 디바이 길이(λD)는, 플라즈마 중의 전위의 흐트러짐이 얼마나 신속히 감쇠하는지를 나타낸다.
Figure 112009071773198-pct00005
식(6)에 따르면, 시스 두께(ds)는 수10㎛~수100㎛가 된다. 또한, 시스 두께(ds)는 디바이 길이(λD)에 비례하는 것을 알 수 있다. 또한, 식(7)에서는, 전자 밀도(ne)가 높을수록 디바이 길이(λD)는 짧아지는 것을 이해할 수 있다.
「도체 표면파(TM)의 파장, 감쇠량」
도체 표면파(TM)의 전파 모델로서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 도체인 덮개체(300)(표면파 전파부(51))의 하면과 플라즈마(P)와의 사이에 형성된 무한하게 넓 은 두께(ds)의 시스(g)를 z방향으로 도체 표면파(TM)가 전파하는 경우에 대해서 설명한다. 시스(g)의 유전율을 εr＝1, 플라즈마(P)의 유전율을 εr′-jεr″라고 한다. 맥스웰의 방정식으로부터, 도 6의 y방향의 자계(Hy)가 만족하는 방정식을 도출하면, 다음과 같이 된다.
Figure 112009071773198-pct00006
단, h는 고유값이며, 시스의 내외에서 다음과 같이 나타난다.
Figure 112009071773198-pct00007
여기에서, γ는 전파 정수, hi는 시스(g) 중에 있어서의 고유값, he는 플라즈마(P) 중에 있어서의 고유값이다. 고유값(hi 및 he)은, 일반적으로는 복소수가 된다.
도체인 덮개체(300)의 하면에 있어서 z방향의 전계 강도가 0이 된다는 경계 조건으로부터, 식(8)의 일반해는, 다음과 같이 된다.
Figure 112009071773198-pct00008
여기에서, A 및 B는 임의의 정수(fixed number)이다.
시스(g)와 플라즈마(P)와의 경계에 있어서, 자계 및 전계의 접선 성분이 연속하게 되는 점에서 임의의 정수를 소거하면, 이하의 특성 방정식이 유도된다.
Figure 112009071773198-pct00009
특성 방정식(13) 중, 시스 두께(ds)는 식(6)으로부터, 플라즈마(P)의 유전율(εr′-jεr″)은 식(1)로부터 구해진다. 따라서, 연립 방정식(13)을 풀음으로써, 고유값(hi 및 he)이 각각 구해진다. 복수의 해(解)가 존재하는 경우에는, 시스 내의 자계 분포가 쌍곡선 함수로 되는 해를 선택하면 좋다. 또한, 식(9)로부터 전파 정수(γ)가 구해진다.
전파 정수(γ)는, 감쇠 정수(α)와 위상 정수(β)로부터, γ＝α＋jβ로 나타난다. 전파 정수의 정의로부터, 플라즈마의 전계 강도(E)는, 다음 식(14)로 나타난다.
Figure 112009071773198-pct00010
여기에서, z는 도체 표면파(TM)의 전파 거리, E0은 전파 거리(z)가 0일 때의 전계 강도를 나타낸다. e-αz는 도체 표면파(TM)가 전파와 함께 지수 함수적으로 감쇠하는 효과를 나타내고, ejβz는 도체 표면파(TM)의 위상의 회전을 나타낸다. 또한, β＝2π/λ이기 때문에, 위상 정수(β)로부터 도체 표면파(TM)의 파장(λ)이 구해진다. 따라서, 전파 정수(γ)를 알면, 도체 표면파(TM)의 감쇠량과 도체 표면파(TM)의 파장(λ)을 산출할 수 있다. 또한, 감쇠 정수(α)의 단위는, Np(neper)/m이며, 나중에 나타내는 각 그래프의 단위(dB/m)와는 이하의 관계가 있다.
1 Np /m ＝ 20/ ln (10)dB/m ＝ 8.686 dB /m
이들의 식을 이용하여, 마이크로파 주파수가 915MHz, 전자 온도(Te)가 2eV, 플라즈마 전위(Vp)가 24V, 전자 밀도(ne)가 1×1011cm-3, 4×1011cm-3, 1×1012cm-3일 때의 진입 길이(δ), 시스 두께(ds), 도체 표면파(TM)의 파장(λ)을 각각 계산했다. 그 결과를 다음 표에 나타낸다.

전자 밀도(ne)
진입 길이(δ)
시스 두께(ds)
도체 표면파 파장(λ)

1×1011cm-3

17.8㎜
0.22㎜
11.7㎜

4×1011cm-3

8.5㎜
0.11㎜
23.6㎜

1×1012cm-3

5.3㎜
0.07㎜
30.4㎜
도체 표면파는, 어떤 전자 밀도 이하에서는 컷오프가 되어 전파할 수 없다. 이 전자 밀도를 도체 표면파 공명 밀도(nr)라고 부르며, 식(5)로 나타나는 컷오프 밀도(nc)의 2배의 값이 된다. 컷오프 밀도(nc)는 주파수의 2승에 비례하기 때문에, 도체 표면파는 주파수가 낮을수록 낮은 전자 밀도라도 전파한다.
도체 표면파 공명 밀도(nr)의 값을 계산하면, 2.45GHz일 때 1.5×1011cm-3이 된다. 실제의 플라즈마 처리 조건에서는, 표면 부근의 전자 밀도가 1×1011cm-3 이하가 되는 일이 있지만, 이러한 조건에서는 도체 표면파가 전파하지 않는다. 한편, 915MHz일 때에는 2.1×1010cm-3가 되어, 2.45GHz의 경우의 약 1/7이 된다. 915MHz에서는, 표면 부근의 전자 밀도가 1×1011cm-3 이하가 되어도 도체 표면파가 전파한다.
「주파수의 한정」
도 7에 나타내는 그래프는, 이하의 대표적 조건에 있어서의 도체 표면파(TM)의 감쇠량의 주파수 의존성이다. 도 7로부터, 주파수를 낮추면 감쇠량이 감소하는 것을 알 수 있다. 이것은 다음과 같이 설명된다. 식(10)에 따르면, 주파수를 낮추면 플라즈마(P)의 유전율의 실부(real part; εr′)가 부(負)로 커져, 플라즈마 임피던스가 작아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 플라즈마에 걸리는 마이크로파 전계가 시스에 걸리는 마이크로파 전계와 비교하여 약해져, 플라즈마 중에 있어서의 마이크로파의 손실이 작아지기 때문에, 도체 표면파(TM)의 감쇠량이 감소한다. 처리 용기 내벽 부근의 전자 밀도는 4×1011cm-3, 전자 온도는 2eV, 시스 전압은 24V, 압력은 13.3Pa, 가스는 Ar의 조건이다.
도 1에 나타낸 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 유전체(305)로부터 방출된 도체 표면파(TM)가 처리 용기(100)의 내벽(덮개체(300) 하면 및 용기 본체(200) 내면)을 따라 기판(G)의 주변까지 전파해 버리면, 처리 용기(100) 내에 생성되는 플라즈마(P)가 불균일해져 프로세스의 균일성이 악화되거나, 처리 용기(100) 내에 기판(G)을 반입출시킬 때에 개폐되는 게이트 밸브나, 기판(G)을 올려놓게 하는 서셉터(105)가 열화하는 등의 폐해가 발생한다. 도체 표면파(TM)가 유전체(305)와 기판(G)간의 거리를 전파하는 동안에 충분히 감쇠하지 않는 경우(감쇠량이 20dB 이하)에는, 도체 표면파(TM)를 반사시켜 그 이상 전파시키지 않는 수단이 필요해진다. 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 유전체(305)와 기판(G)간의 표준적인 간격은 약 0.1m이며, 이 거리를 전파했을 때의 감쇠량이 20dB라고 하면, 1m당 감쇠량은 200dB/m가 된다. 이때의 주파수는, 도 7로부터 1.9GHz인 것을 알 수 있다. 즉, 1.9GHz 이하일 때, 도체 표면파(TM)를 반사시키는 수단이 필요해진다.
「홈(300a)의 애스펙트비(D/W)」
발명자들은, 전파 억제의 효과를 높이기 위해 홈(300a)의 형상의 적정화를 도모했다. 홈(300a)의 형상의 최적화를 할 때에, 계산에 이용하는 전자 밀도를 어떻게 설정하는지가 중요하다. 도체 표면파가 플라즈마 중으로 파고드는 깊이는 진입 길이(δ) 정도이며, 수㎜~십수㎜이다(표1 참조). 이와 같이 플라즈마의 표면에 가까운 부분의 전자 밀도를 다양한 처리 조건에 있어서 실측하면, 1×1011cm-3~1012cm-3이었다. 그래서, 전자 밀도(ne)를 1×1011cm-3~1012cm-3의 범위로 정하여 검토를 행하였다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 단면이 대략 직사각 형상인 홈(300a)을 선택했다. 플라즈마 전위는 24V, 전자 온도는 2eV로 설정했다. 홈(300a)의 폭을 W, 깊이를 D라고 한다.
홈의 애스펙트비(D/W)의 적정치를 도출하기 위해, 전자 밀도(ne)가 1×1011cm-3, 4×1011cm-3, 1×1012cm-3의 경우, 도체 표면파(TM)가 홈(300a)에서 어느 정도 감쇠하는지를 시뮬레이션에 의해 구했다. 이때, 홈(300a)의 폭(W)을 4㎜로 설정했다. 그 결과를 도 9에 나타냄과 함께, 이 결과에 대해서 도 10을 참조하면서 이하에서 고찰한다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 도체 표면파(TM)는, 홈(300a)에 도달하면, 홈(300a)의 저면을 전파하는 도체 표면파(TM11)와 홈(300a)을 점프하여 플라즈마 중으로 직접 전해지는 투과파(TM12)로 분배된다. 도체 표면파(TM11)와 투과파(TM12)는, 홈(300a)의 단부(P)에서 다시 합류한다. 그때, 도체 표면파의 일부는 반사하여 반사파(도체 표면파(TM22))가 되고, 나머지는 진행파(도체 표면파(TM21))가 되어 재차 전파해 간다.
이때, 도체 표면파(TM11)와 투과파(TM12)와의 위상이 180도 어긋나 있으면, 합류 지점(P)에서 이 2개의 파는 서로 상쇄되어 거의 전반사한다. 이때, 진행파(도체 표면파(TM21))는 존재하지 않는다. 즉, 도체 표면파(TM)는 홈(300a)의 앞으로 전파하지 않는다.
예를 들면, 도 9에서 도체 표면파(TM)의 투과량이 －10dB인 경우, 도체 표면파(TM)의 90％는 홈(300a)에 의해 반사되어 반사파(TM22)가 되어 되돌아오고, 나머지 10％만이 도체 표면파(TM21)가 되어 홈(300a)을 넘어서 전파한다. 즉, 이 경우, 홈(300a)이 장해가 되어 도체 표면파의 90％는 홈(300a)에 의해 감쇠한다.
도 9에 따르면, 전자 밀도(ne)가 높을수록, 투과량이 최소가 되는 애스펙트비(D/W)의 값이 큰 쪽으로 어긋나는 것을 알 수 있다. 또한, 전자 밀도(ne)가 1×1011cm-3, 4×1011cm-3, 1×1012cm-3의 모든 경우에 대해서, 애스펙트비(D/W)가 0.26 이상이면 도체 표면파(TM)의 90％ 이상을 홈(300a)에서 반사시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 도체 표면파(TM)의 90％가 홈(300a)에서 반사되면, 그 홈(300a)은 도체 표면파(TM)의 전파 억제 기능을 충분히 하고 있다고 말할 수 있다. 따라서, 발명자들은, 모든 전자 밀도에 있어서 도체 표면파(TM)의 90％가 반사되는 0.26을 애스펙트비(D/W)의 하한값으로 정했다.
다음으로, 홈(300a)의 폭(W)을 4㎜, 6㎜, 12㎜로 한 경우의 애스펙트비(D/W)에 대한 도체 표면파(TM)의 투과량을 구한 결과를 도 10에 나타낸다. 여기에서는, 전자 밀도(ne)를 1×1012cm-3으로 설정했다. 전술한 바와 같이, 전자 밀도(ne)가 높을수록, 투과량이 최소가 되는 애스펙트비(D/W)의 값이 큰 쪽으로 어긋난다. 따라서, 시뮬레이션시, 도체 표면파(TM)의 전자 밀도(ne)를 가장 높게 설정함으로써 애스펙트비(D/W)의 상한값을 구할 수 있다.
홈의 폭(W)을 바꿨을 때, 투과량이 최소가 되는 애스펙트비(D/W)의 값은, W＝6㎜에서 최대값을 취한다. 이때, 도체 표면파(TM)의 90％가 홈(300a)에서 반사되는 애스펙트비(D/W)는 2.3이 되는 것을 알 수 있다. 이와 같이 하여, 발명자들은, 도체 표면파(TM)의 전파를 억제하기 위해서는, 홈(300a)의 애스펙트비(D/W)를, 0.26≤D/W≤2.3을 만족시키도록 정할 필요가 있다고 결론지었다.
「홈의 폭(W)」
다음으로, 발명자들은, 홈(300a)의 폭(W)과 시스 두께(ds)와의 관계 및 홈(300a)의 폭(W)과 진입 길이(δ)와의 관계에 주목하여 홈(300a)의 폭(W)의 적정치에 대해서 다음과 같이 고찰했다. 도 11A에 나타낸 바와 같이, 홈(300a)의 폭(W)이 시스 두께(ds)의 2배 이하인 경우(2ds≥W), 홈(300a)의 내부 공간은 모두 시스 영역이 된다. 이 결과, 홈(300a)이 있는 부분과 없는 부분과의 시스 두께(ds)에 단차가 생기지 않아, 홈(300a)을 형성해도, 도체 표면파(TM)에 있어서는, 홈(300a)은 없는 것이나 마찬가지가 된다. 따라서, 2ds≥W에서는, 홈(300a)은 전파 억제의 기능을 수행하지 않는다.
한편, 도 11B에 나타낸 바와 같이, 홈(300a)의 폭(W)이 시스 두께(ds)의 2배보다 큰 경우(2ds<W), 홈(300a)의 저면을 따라 생기는 시스 영역은 0.1㎜ 정도의 폭밖에 없기 때문에, 홈(300a)을 형성함으로써 시스 영역에 단차가 생긴다. 이 결과, 홈(300a)의 저면 근방을 따라 전파하는 도체 표면파(TM11)와, 홈을 뛰어넘어 전파하는 도체 표면파(TM12)에 의해 홈(300a)의 단부(P)에서 반사가 일어나, 도체 표면파(TM)의 일부는 반사파(도체 표면파(TM22))가 되고, 나머지 도체 표면파(TM21)만이 홈(300a)을 넘어서 전파한다. 이상의 고찰로부터, 발명자들은, 홈(300a)이 도체 표면파(TM)의 전파 억제 기능을 갖기 위해서는, 홈(300a)의 폭(W)은 시스 두께(ds)의 2배보다 클(2ds<W) 필요가 있는 것을 발견했다.
다음으로, 발명자들은, 홈(300a)의 폭(W)을 적정화하는 다른 방법으로서, 홈(300a)의 폭(W)과 진입 길이(δ)와의 관계에 주목했다. 전술한 바와 같이, 진입 길이(δ)는, 마이크로파가 얼마만큼 플라즈마(P)에 입사 가능한지를 나타낸다.
도체 표면파(TM)는, 플라즈마(P)의 경계면으로부터 진입 길이(δ)보다 깊게, 플라즈마 내부로 입사할 수는 없다. 따라서, 홈(300a)의 폭(W)이 진입 길이(δ)의 2배 이상인 경우(2δ≤W), 도 12A에 나타낸 바와 같이, 투과파(TM12)는, 진입 길이(δ)보다 깊게 플라즈마 내부로 파고들지 못하여, 홈(300a)을 뛰어넘어 전파할 수 없다. 이 때문에, 진입 길이(δ)의 2배 이상인 폭(W)의 홈(300a)을 형성해도, 홈(300a)의 단부(P)에서 도체 표면파(TM)의 전파의 억제에 유효한 반사는 일어나지 않고, 도체 표면파(TM)는 홈(300a)을 넘어서 그 앞으로 전파한다.
한편, 도 12B에 나타낸 바와 같이, 홈(300a)의 폭(W)이 진입 길이(δ)의 2배보다 작은 경우(2δ>W), 투과파(TM12)가 전파할 수 없는 영역은 생기지 않는다. 이 결과, 홈(300a)의 저면을 따라 전파하는 도체 표면파(TM11)와, 홈(300a)을 뛰어넘어 전파하는 도체 표면파(TM12)에 의해 홈(300a)의 단부(P)에서 반사가 일어나, 도체 표면파(TM)의 일부는 반사파(도체 표면파(TM22))가 되고, 나머지 도체 표면파(TM21)만이 홈(300a)을 넘어서 전파한다. 이상의 고찰로부터, 발명자들은, 홈(300a)이, 도체 표면파(TM)의 전파를 억제하는 기능을 갖기 위해서는, 홈(300a)의 폭(W)은, 진입 길이(δ)의 2배보다 작을(2δ>W) 필요가 있음을 해명했다.
다시 도 10을 참조한다. 이때의 전자 밀도(ne)는 1×1012cm-3이며, 진입 길이(δ)는 5.3㎜이다. 홈(300a)의 폭(W)이 4㎜ 및 6㎜인 경우에는, 홈(300a)의 폭(W)이 진입 길이(δ)의 2배보다 작기 때문에, 애스펙트비(D/W)를 최적화하면 투과량을 －40dB 이하로 매우 작게 억제하는 것이 가능하다. 한편, W＝12㎜의 경우에는, 진입 길이(δ)의 2배보다 크기 때문에, 애스펙트비(D/W)를 최적화해도 투과량을 －10dB 이하로 할 수 없는 것을 알 수 있다.
「곡률 반경」
홈의 코너부(도 8의 코너(Ca, Cb))나 에지부에서는, 임피던스가 불연속으로 되기 때문에 전파하는 도체 표면파의 일부가 반사한다. 코너부나 에지부의 모서리가 둥글게 되면 임피던스의 불연속성이 완화되기 때문에, 투과량이 증가한다. 특히, 코너부나 에지부의 곡률 반경(R)이 도체 표면파의 파장에 대하여 무시할 수 없을 정도로 커지면, 투과량이 크게 증가한다.
도체 표면파가 일 개소의 곡률 반경(R)의 코너부를 통과할 때의 투과량을 시뮬레이션에 의해 계산한 결과를 도 13에 나타낸다. 전자 밀도(ne)는 1×1012cm-3, 플라즈마 전위는 24V로 설정했다. 이때의 시스 두께(ds)는 0.07㎜, 도체 표면파의 파장(λ)은 30.4㎜, 진입 길이(δ)는 5.3㎜이다.
도체 표면파의 투과량은, 곡률 반경이 0㎜, 즉 코너부가 직각인 경우에 가장 작고, 곡률 반경(R)의 증가와 함께 커지는 것을 알 수 있다. 코너부가 직각인 경우의 투과량에 대하여 10％ 투과량이 증가할 때까지이면, 홈(300a)은, 전파 억제 기능을 갖고 있다고 하면, 코너부의 곡률 반경이 0.77㎜까지가 허용 범위가 된다. 0.77㎜는, 도체 표면파(TM)의 파장 30.4㎜의 약 1/40(＝0.77/30.4)이다. 이상의 시뮬레이션 결과 및 고찰로부터, 홈(300a)의 코너부의 곡률 반경(R)이, 도체 표면파(TM)의 파장(λ)의 1/40보다도 작을 필요가 있다고 결론지었다.
「홈의 위치」
전술한 바와 같이, 홈(300a)을 형성함으로써, 표면파 전파부(51) 전체에 전파시킨 도체 표면파(TM)에 의해 플라즈마(P)를 생성시킬 수 있다. 즉, 홈(300a)으로 둘러싸인 표면파 전파부(51)의 하면 전체에서 플라즈마(P)를 생성시킬 수 있기 때문에, 홈(300a)의 위치에 따라, 처리 용기(4) 내에서 생성되는 플라즈마(P)의 영역을 제어하는 것이 가능하다.
통상, 플라즈마 처리 장치(10)의 처리 용기(100) 내에서는, 기판(G)의 상방에 있어서, 기판 사이즈를 넘어선 외측의 범위까지 플라즈마(P)를 생성시켜, 기판(G)의 상면(처리면) 전체에 균일한 플라즈마 처리를 행하도록 하고 있다. 따라서, 덮개체(300)의 하면에 있어서, 기판 사이즈를 넘어선 외측의 위치에 홈(300a)을 배치하고, 기판(G)의 상방에 있어서, 기판 사이즈를 넘어선 외측의 범위까지 도체 표면파를 전파시키는 편이 바람직하다.
또한, 홈(300a)을 대신하여, 혹은 이에 더하여, 볼록부(도 14 볼록부(300b) 참조)를 형성해도 좋다. 홈의 경우는 형상을 나중에 바꾸는 것은 곤란하지만, 볼록부라면, 교환에 의해 형상을 바꾸는 것이 비교적 용이하다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 볼록부(300b)의 표면을 따른 도체 표면파(TM)의 전파에 대해서 설명한다. 4개의 모서리(C1~C4)는 임피던스의 불연속점, 모서리(C1~C4)간의 3개의 평면부는 어떤 특성 임피던스를 가진 전송 선로로 간주되어, 4개의 임피던스의 불연속점이 3개의 어떤 길이의 전송 선로에서 결합된 전송 선로 필터라고 생각할 수 있다. 단일의 모서리(C1~C4)만으로는, 도체 표면파(TM)를 충분히 반사시킬 수 없어도, 볼록부(300b)의 평면부의 길이(전송 선로의 길이)를 최적화함으로써 전체로서 작은 투과량을 실현할 수 있다.
그런데, 볼록부(300b)의 높이(hz)는 될 수 있는 한 낮게 하는 편이 좋다. 볼록부(300b)의 높이(hz)를 필요 이상으로 높게 하면, 볼록부(300b)의 벽면에서 플라즈마(P)의 전자와 이온이 재결합하여 플라즈마 밀도가 낮아져서, 바람직하지 않기 때문이다. 전송 선로의 반사 계수의 위상은, 파장의 1/2의 길이에서 360° 회전하기 때문에, 볼록부(300b)의 높이(hz)가 도체 표면파(TM)의 파장의 1/2 이하에서 모든 임피던스를 실현할 수 있다.
또한, 홈의 경우와 동일하게, 볼록부(300b)이 높이(hz)는 시스 두께(ds)보다도 높을 필요가 있다. 도체 표면파(TM)가 볼록부(300b)를 단차로서 파악할 수 있는 높이가 아니면, 볼록부(300b)는 전파 억제 기능을 발휘할 수 없기 때문이다.
이상에서, 발명자들은, 도체 표면파(TM)의 전파를 억제하기 위해서는, 볼록부(300b)의 높이(H)는 시스 두께(ds)보다도 높고 도체 표면파(TM)의 파장(λ)의 1/2보다 작을 필요가 있다고 결론지었다.
홈(300a)이나 볼록부(300b)는, 도체 표면파의 전파를 억지하기 위해, 처리 용기의 내면에 형성된 전파 장해부의 일 예이다. 다른 예로서는, 도 15A의 반원 직사각형 홈, 도 15B의 더브테일(dove tail) 홈, 도 15C의 노치(홈(300a) 및 볼록부(300b)의 융합), 도 15D의 C형상(홈(300a) 및 볼록부(300b)의 융합례), 도 15E의 플랜지를 이용한 홈(300a) 등을 들 수 있다.
홈부 또는 볼록부는 대략 평행으로 복수 형성되어도 좋다. 또한, 홈부 또는 볼록부는, 상기 홈부 또는 볼록부의 단면이 작아질수록, 금속 전극으로부터 먼 위치에 형성되어도 좋다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 전자 밀도에 따라 최적인 홈의 사이즈나 애스펙트비가 달라진다. 이 때문에, 예를 들면, 도 15F에 나타낸 바와 같이, 폭 3㎜×깊이 3㎜의 홈(300a1)과 폭 2㎜×깊이 5㎜의 홈(300a2)을 평행하게 나란히 형성하는 등, 사이즈나 애스펙트비가 다른 복수의 홈을 배치함으로써, 보다 넓은 전자 밀도의 범위에 대응할 수 있다.
도 18은, Ar 가스를 도입하여 도체 표면파로 플라즈마를 여기하여, 도체 표면파(TM)의 전압 파형을 실측한 결과이다. 도 18을 보면, 저밀도의 경우(투입하는 마이크로파의 파워가 0.5kW일 때)에도, 고밀도의 경우(투입하는 마이크로파의 파워가 1kW일 때)에도, 도체 표면파(TM)의 파형에는 기본파 성분 외에 고조파 성분도 포함되어 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 도체 표면파의 파형에 고조파 성분이 포함되는 것은, 시스에 인가되는 전압과 전류의 관계가 비선형이기 때문에, 파형이 왜곡되기 때문이다.
따라서, 도체 표면파를 확실하게 반사시키려면, 전술한 바와 같이, 도 15G의 기본파용의 홈부(300a1)뿐만 아니라 고조파용의 홈부(300a2)를 형성하면 바람직하다. 홈부 또는 볼록부는, 기본파용 및 2차 이상의 고조파용으로 2개 이상 형성되어 있어도 좋다. 도 15G에 나타낸 바와 같이, 고조파용의 홈은, 기본파용의 홈에 대하여 폭 및 깊이가, 1/l(l은 고조파 차수)로 되어 있어도 좋다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 특히, 저주파의 마이크로파를 투입하는 플라즈마 처리에 있어서, 에너지의 공급이 불필요한 위치로의 도체 표면파의 전파를 억제할 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서, 각부의 동작은 서로 관련되어 있으며, 서로의 관련을 고려하면서, 일련의 동작으로서 치환할 수 있다. 그리고, 이와 같이 치환함으로써, 플라즈마 처리 장치의 발명의 실시 형태를, 플라즈마 처리 장치의 사용 방법이나 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법의 실시 형태로 할 수 있다.
또한, (일본) 전기학회·마이크로파 플라즈마 조사전문위원회편 「마이크로파 플라즈마의 기술」 옴(OHM)사 출판, 2003년 9월 25일 발행의 서문에는, 본서에서는 「「마이크로파대(帶)」는, UHF대(帶)의 300MHz 이상의 주파수 영역을 가리키고 있다」라고 나와 있는 점에서, 본 명세서 중에 있어서도 마이크로파의 주파수는 300MHz 이상으로 한다.
단, 상기 실시 형태에서는, 915MHz의 마이크로파를 출력하는 마이크로파원(900)을 들었지만, 896MHz, 922MHz, 2.45GHz의 마이크로파를 출력하는 마이크로파원이어도 좋다. 또한, 마이크로파원은, 플라즈마를 여기하기 위한 전자파(에너지)를 발생하는 전자파원의 일 예이며, 100MHz 이상의 전자파를 출력하는 전자파원이면, 마그네트론이나 고주파 전원도 포함된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않음은 말할 필요도 없다. 당업자이면, 특허청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 생각이 이를 수 있음은 분명하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
또한, 예를 들면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 전술한 바와 같이 동축 구조를 갖는 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고, 도 16에 나타낸 바와 같이, 도파관(350) 하부의 슬롯 안테나(355)에 슬롯(355a)을 절개하여, 슬롯(355a)에 마이크로파를 통과시킴으로써 유전체판(305)으로부터 처리 용기 내로 마이크로파를 공급하는 플라즈마 처리 장치(10)라도 좋다. 플라즈마 처리 장치(10)의 처리 용기의 내면에 유전체 전체 또는 천정면 전체를 둘러싸는 홈(300a)을 형성함으로써, 도체 표면파의 전파를 억제하여, 처리의 균일성이 손상되는 것을 회피할 수 있다.
유전체판(305)의 기판측의 면에 형성된 오목부(305e)는, 모두가 동일한 깊이가 아니라, 슬롯(355a)으로부터 멀어짐에 따라 깊어지도록 설정되어 있다. 급전점 근방에서는 유전체판(305)을 두껍게 함으로써, 유전체판(305)의 하부에서 마이크로파의 에너지를 균등히 공급함으로써, 플라즈마를 균일하게 생성할 수 있다. 각 오목부(305e)의 위치에서의 유전체판(305)의 두께는, 유전체판(305)의 내부를 마이크로파가 전파할 때에, 마이크로파의 전파를 실질적으로 방해하지 않는 두께로 설정된다.
홈(300a)은, 플라즈마 처리중에 있어서 플라즈마가 접하는 처리 용기(100)의 내면이면, 어디에 형성되어 있어도 좋다. 예를 들면, 도 17에 나타낸 바와 같이, 게이트 밸브(210), 뷰 포트(215), 가스 배출관(155) 등의 개구를 둘러싸도록 홈(300a)을 형성해도 좋다. 이에 따라, 각 기기의 손실, 반응 생성물의 부착 등의 문제를 회피할 수 있다.
또한, 내부 도체(315a)는, 복수의 유전체판에 인접 또는 근접하여, 마이크로파를 복수의 유전체판에 전파시키는 복수의 도체 막대의 일 예이며, 도체 막대는 유전체판에 전자(電磁)적으로 접속됨과 함께 기계적으로 연결되어 있어도 좋다. 또한, 도체 막대는, 도 17과 같이, 복수의 유전체판에 인접하고 있어도 좋고, 도시하고 있지 않지만, 복수의 유전체판에 근접되어 있어, 전자적으로는 접속되어 있지만, 기계적으로는 연결되어 있지 않은 상태라도 좋다. 또한, 도체 막대는 판 형상이어도 테이퍼 형상이어도 좋다.
특히, 기계적 교차(較差)나 열 팽창에 의해 발생한 제어되지 않는 간극은, 장치의 전기적 특성을 불안정하게 하는 데에 대하여, 이와 같이 도체 막대를 유전체판에 근접시킴으로써, 도체 막대와 유전체판(305)과의 사이에 제어된 간극을 형성한 경우에는, 장치의 전기적 특성을 불안정하게 하는 일 없이 마이크로파를 효율적으로 유전체판에 전파시킬 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 대면적의 유리 기판, 원형의 실리콘 웨이퍼나 각형(角形)의 SOI(Silicon On Insulator) 기판을 처리할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 성막 처리, 확산 처리, 에칭 처리, 애싱 처리 등의 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.

Claims (25)

  1. 전자파에 의해 가스를 여기시켜 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치로서,
    금속에 의해 형성된 처리 용기와,
    전자파를 출력하는 전자파원과,
    상기 처리 용기의 내벽에 면하여, 상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 상기 처리 용기 내로 투과하는 유전체판과,
    상기 처리 용기의 내면에 형성된 전파 장해부
    를 구비하며,
    상기 전파 장해부는, 상기 처리 용기의 내면을 따라 전파하는 전자파의 적어도 일부를 반사시키는 홈부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 홈부는, 상기 처리 용기의 내면에 있어서 상기 유전체의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 홈부의 단면은 직사각형이며,
    상기 홈부의 폭(W)과 깊이(D)는 0.26＜D/W＜2.3의 관계를 만족하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 홈부의 폭이, 전자파의 플라즈마로의 진입 길이의 2배보다도 작고, 상기 처리 용기의 내면과 플라즈마와의 사이에 형성되는 시스의 두께의 2배보다도 큰 플라즈마 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 홈부의 코너부의 곡률 반경은, 처리 용기의 내면과 플라즈마와의 사이를 전파하는 전자파의 파장(λ)의 1/40보다도 작은 플라즈마 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 홈부는, 그 단면이 직사각 형상, 반원 형상, 테이퍼 형상 중 적어도 어느 하나로 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  9. 전자파에 의해 가스를 여기시켜 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치로서,
    금속에 의해 형성된 처리 용기와,
    전자파를 출력하는 전자파원과,
    상기 처리 용기의 내벽에 면하여, 상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 상기 처리 용기 내로 투과하는 유전체판과,
    상기 처리 용기의 내면에 형성된 전파 장해부
    를 구비하며,
    상기 전파 장해부는, 상기 처리 용기의 내면을 따라 전파하는 전자파의 적어도 일부를 반사시키는 볼록부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 볼록부는, 상기 처리 용기의 내면에 있어서 상기 유전체의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 볼록부의 단면은, 직사각형이며,
    상기 볼록부의 높이가, 상기 처리 용기의 내면을 따라 전파하는 전자파의 파장의 1/2보다도 작고, 상기 처리 용기의 내면과 플라즈마와의 사이에 형성되는 시스의 두께보다도 큰 플라즈마 처리 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 볼록부는, 그 단면이 직사각 형상, C자 형상, T자 형상 중 어느 하나로 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 유전체판은, 복수의 유전체판으로 구성되며,
    상기 전파 장해부는, 각 유전체판을 각각 둘러싸도록 상기 처리 용기의 내면에 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전파 장해부는, 상기 복수의 유전체판의 전체를 둘러싸도록 상기 처리 용기의 내면에 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  15. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 전파 장해부는, 상기 처리 용기의 개구를 둘러싸도록 상기 처리 용기의 내면에 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 유전체판은, 등간격으로 배치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 전파 장해부는, 서로 이웃하는 유전체판의 외주면으로부터 등간격의 위치에 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  18. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 전자파원은, 주파수가 1.9GHz 이하의 전자파를 출력하는 플라즈마 처리 장치.
  19. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 유전체판은 원주 또는 다각형을 구성하도록 연속하여 또는 불연속으로 연재하여 배치되어, 상기 원주 또는 다각형의 내부의 중심부를 둘러싸도록 상기 전파 장해부가 상기 처리 용기의 내면에 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 홈부는, 평행으로 복수 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 홈부는, 상기 홈부의 단면이 작아질수록, 상기 금속 전극으로부터 먼 위치에 형성되는 플라즈마 처리 장치.
  22. 제9항에 있어서,
    상기 볼록부는, 평행으로 복수 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 볼록부는, 상기 볼록부의 단면이 작아질수록, 상기 금속 전극으로부터 먼 위치에 형성되는 플라즈마 처리 장치.
  24. 주파수가 1.9GHz 이하인 전자파를 전자파원으로부터 출력하고,
    상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 도체 막대에 전송시키고,
    상기 도체 막대를 전송한 전자파를 금속에 의해 형성된 처리 용기의 내벽에 면한 유전체판에 투과시킴으로써, 상기 전자파를 상기 처리 용기 내에 전송시키고,
    상기 처리 용기의 내면에 형성된 전파 장해부에 의해 처리 용기의 내면과 플라즈마와의 사이를 전파하는 전자파의 전파를 제어하면서, 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 처리 가스를 여기시켜 피처리체에 소망의 플라즈마 처리를 시행하는 플라즈마 처리 장치의 사용 방법.
  25. 주파수가 1.9GHz 이하인 전자파를 전자파원으로부터 출력하고,
    상기 전자파원으로부터 출력된 전자파를 도체 막대에 전송시키고,
    상기 도체 막대를 전송한 전자파를 금속에 의해 형성된 처리 용기의 내벽에 면한 유전체판에 투과시킴으로써, 상기 전자파를 상기 처리 용기 내에 전송시키고,
    상기 처리 용기의 내면에 형성된 전파 장해부에 의해 처리 용기의 내면과 플라즈마와의 사이를 전파하는 전자파의 전파를 제어하면서, 전자파에 의해 상기 처리 용기에 도입된 클리닝 가스를 여기시켜 플라즈마 처리 장치를 클리닝하는 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법.
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