KR101239772B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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타다히로 오오미
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

마이크로파에 의해 가스를 여기(excitation)시켜 기판(G)을 플라즈마 처리하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)로서, 금속에 의해 형성된 처리 용기(100)와, 마이크로파를 출력하는 마이크로파원(900)과, 처리 용기(100)의 내벽에 면하여, 마이크로파원(900)으로부터 출력된 마이크로파를 처리 용기 내에 투과하는 제1 유전체(305)와, 처리 용기(100)의 내면에 설치되어, 처리 용기(100)의 내면을 따라서 전파(propagation)하는 마이크로파를 억제하는 제2 유전체(340)를 갖는다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING DEVICE}
본 발명은, 전자파에 의해 가스를 여기(excitation)시켜 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 전자파의 전파(propagation)를 제어하는 기구에 관한 것이다.
저주파수의 마이크로파를 플라즈마 처리 장치에 공급한 경우, 제1 유전체와 플라즈마를 전파하는 표면파(이하, 유전체 표면파(DSW: Dielectric Surface Wave)라고도 함)뿐만 아니라, 처리 용기 내벽의 금속면과 플라즈마를 전파하는 표면파(이하, 금속 표면파(MSW: Metal Surface Wave)라고도 함)가 발생한다.
금속 표면파는, 플라즈마 중의 전자 밀도가 컷오프 밀도(nc)의 2배보다 낮으면 전파할 수 없다. 컷오프 밀도(nc)는 마이크로파의 주파수의 제곱에 비례하기 때문에, 금속 표면파는 주파수가 낮고, 전자 밀도가 높지 않으면 전파할 수 없다. 또한, 금속 표면파는, 주파수가 낮을수록 감쇠하기 어렵다.
플라즈마의 생성에 일반적으로 이용되고 있는 2450MHz의 주파수에 있어서는, 컷오프 밀도(nc)의 값이 7.5×1010cm-3이 되어, 전자 밀도가 1.5×1011cm-3 이상이 아니면 금속 표면파가 전파하지 않는다. 예를 들면, 표면 부근의 전자 밀도가 1×1011cm-3 정도의 저밀도 플라즈마에서는, 금속 표면파는 전혀 전파하지 않는다. 전자 밀도가 보다 높은 경우라도, 감쇠가 크기 때문에 금속 표면파의 전파가 크게 문제가 되지 않는 경우가 많다.
한편, 예를 들면 915MHz의 주파수에서는, 표면 부근의 전자 밀도가 1×1011cm-3 정도의 저밀도 플라즈마라도 금속 표면파가 처리실의 내면을 오래 전파한다. 따라서, 저주파의 마이크로파를 이용하여 플라즈마 처리를 실행하는 경우에는, 유전체 표면파의 전파를 제어하는 수단에 더하여, 금속 표면파의 전파를 제어하는 수단을 강구할 필요가 있다.
그래서, 발명자는, 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 금속면에 홈 또는 볼록부를 형성하고, 홈 또는 볼록부에서 금속 표면파를 반사시킴으로써, 홈이나 볼록부로부터 앞쪽으로 금속 표면파가 전파하는 것을 방해하는 기구를 제안했다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
국제공개 2008/153054호 팸플릿
그러나, 홈에 의해 금속 표면파의 전파를 억제하는 경우, 홈 안을 전파하는 플라즈마 중의 전자와 이온이 홈의 측면이나 저면에서 재결합하고, 이에 따라, 홈 안에서는 전자 및 이온이 감소한다는 현상이 발생한다. 이 때문에, 홈 안에서는 플라즈마 밀도가 내려가기 쉽고, 안정된 플라즈마가 일어나기 어려운 상태로 되어 있다. 한편으로, 한번, 홈 안에서 플라즈마가 일어나면 강한 플라즈마가 일어난다는 경향이 있다.
이 결과, 홈 안에서 플라즈마가 일어나 있는 부분과 일어나 있지 않은 부분이 발생한다. 즉, 홈 안에서는 국소적으로 플라즈마가 일어난다. 또한, 홈 안의 플라즈마가 일어나 있는 부분에서는 매우 플라즈마 밀도가 높고, 또한, 그 밀도가 높은 부분이 홈 안을 돌아다니기 때문에, 홈 안의 플라즈마는, 시간적으로도 공간적으로도 불안정한 상태가 된다.
금속 표면파의 전파의 방식은, 홈 안의 플라즈마 밀도에 따라 바뀐다. 플라즈마 밀도가 낮을 때에는, 금속 표면파는 홈을 통과하여 전파해 버린다. 한편, 플라즈마 밀도가 높을 때에는, 금속 표면파는 반사되어, 홈을 통과할 수가 없다. 전술한 대로, 홈 안의 플라즈마는 불안정하기 때문에, 금속 표면파는, 홈을 통과해 버리거나 반사되거나 하여, 그 전파 상태가 시간적으로도 공간적으로도 유동적으로 변화한다. 이 불안정한 변화는, 홈 밖의 플라즈마 전체에도 영향을 미쳐, 플라즈마 전체가 불안정한 상태가 되기 쉽다는 과제가 있었다.
또한, 볼록부에 의해 금속 표면파의 전파를 억제하는 경우, 플라즈마가 불안정해지는 일은 없지만, 금속 표면파를 충분히 반사시키는 것이 어렵다는 과제가 있었다.
그래서, 본 발명의 목적은, 플라즈마의 안정성을 고려하면서 처리 용기 내의 전자파의 전파를 제어하는 것이 가능한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 어느 실시 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 내에 투과하는 제1 유전체와, 상기 처리 용기의 내면에 설치되어, 상기 처리 용기의 내면을 따라서 전파하는 전자파를 억제하는 제2 유전체를 갖는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
이러한 구성에 의하면, 처리 용기의 내면에 제2 유전체가 설치되어, 처리 용기의 내면을 따라서 전파하는 전자파(금속 표면파)를 억제한다. 금속 표면파는, 시스(sheath)를 따라서 전파한다. 금속 표면파가 제2 유전체의 단부(端部)까지 전파하면 전파의 방식이 크게 바뀐다. 이는, 금속 표면파가 처리 용기의 금속면을 전파하여, 제2 유전체까지 도달하면, 금속 표면파는 제2 유전체의 내부에도 전계가 스며 들어가면서 제2 유전체를 전파하는 유전체 표면파가 되기 때문이다. 이와 같이 하여, 표면파는, 금속 표면파로부터 유전체 표면파가 되어 전파하고, 제2 유전체를 전파한 후, 재차 금속 표면파가 되어 전파한다. 표면파가 금속 표면파로부터 유전체 표면파로 변화할 때, 또는 유전체 표면파로부터 금속 표면파로 변화할 때, 특성 임피던스가 크게 바뀐다. 이 결과, 제2 유전체는, 처리 용기의 내면을 따라서 전파하는 전자파를 반사시킬 수 있다.
이에 따라, 금속 표면파가 처리 용기의 내면을 따라서 피처리체의 주위까지 전파하여, 처리의 균일성을 해치는 것을 회피할 수 있다. 또한, 피처리체의 처리에 사용되지 않는 위치에 플라즈마가 일어나는 것을 회피함으로써, 전자파의 에너지가 헛되이 소비되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 금속 표면파의 에너지에 의해 기기가 손상될 우려가 있는 영역으로 금속 표면파가 전파하는 것을 억제할 수 있다.
상기 제2 유전체는, 상기 처리 용기의 내면을 따라서 전파하는 전자파의 90％ 이상을 반사시켜도 좋다.
또한, 처리 용기의 내면으로서는, 예를 들면, 플라즈마가 접하는 처리 용기의 내벽의 금속면, 처리 용기의 내벽 중 피처리체를 플라즈마 처리하는 공간을 획성(define)하는 내벽의 금속면, 피처리체가 올려놓여진 위치보다 상부(제1 유전체측)에 위치하는 처리 용기의 내벽의 금속면을 들 수 있다.
상기 제2 유전체의 금속 표면파의 전파 방향에 수직인 방향의 가장 두꺼운 부분의 두께(Dt)는 4mm 이상이라도 좋다.
상기 제2 유전체의 금속 표면파의 전파 방향의 가장 긴 부분의 길이(Dw)는, 당해 제2 유전체와 플라즈마에 걸쳐 전파하는 전자파의 파장(λd)의 대략 n/2배(n은 정수)를 제외하는 길이라도 좋다.
상기 제2 유전체의 금속 표면파의 전파 방향의 가장 긴 부분의 길이(Dw)는, 당해 제2 유전체와 플라즈마에 걸쳐 전파하는 전자파의 파장(λd)의 대략 1/2배 미만이라도 좋다.
상기 제2 유전체의 금속 표면파의 전파 방향의 가장 긴 부분의 길이(Dw)는, 당해 제2 유전체의 비유전율을 εd, 금속 표면파의 주파수를 f로 했을 때,
Figure 112011055360319-pct00001
보다도 짧아도 좋다.
상기 제2 유전체의 금속 표면파의 전파 방향의 가장 긴 부분의 길이(Dw)는, 당해 제2 유전체와 플라즈마에 걸쳐 전파하는 전자파의 파장(λd)의 대략 (2n+1)/4배(n은 정수)라도 좋다.
상기 제2 유전체는, 상기 처리 용기의 내벽에 형성된 관통구 또는 오목부에 끼워 넣어져 있어도 좋다.
상기 제2 유전체는, 상기 처리 용기의 금속면에 맞닿아 있어도 좋다.
상기 제2 유전체의 적어도 플라즈마측의 면은, 모서리가 모따기되어 있어도 좋다.
상기 제2 유전체는, 상기 처리 용기의 측벽까지 연장되어 있어도 좋다.
상기 제2 유전체는, 상기 처리 용기의 내면에 있어서 플라즈마 여기 영역을 둘러싸는 영역에 설치되어 있어도 좋다.
상기 제1 유전체는, 상기 처리 용기의 내벽에 면하여 규칙적으로 복수 배치되고, 상기 제2 유전체는, 상기 복수의 제1 유전체의 각각을 포함하는 가상 영역인 복수의 셀 전체의 가장 외주측을 따라서 또는 상기 외주측에 근접하여 설치되어도 좋다.
상기 제1 유전체는, 상기 처리 용기의 내벽에 면하여 규칙적으로 복수 배치되고,
상기 제2 유전체는, 상기 복수의 제1 유전체 및 상기 복수의 제1 유전체에 인접하여 설치되는 커버의 가장 외주측을 따라서 또는 당해 외주측에 근접하여 설치되어도 좋다.
상기 제2 유전체에 의해 상기 플라즈마 여기 영역을 획정할 수 있다.
상기 제2 유전체와 상기 복수의 제1 유전체와의 사이로부터 금속면이 노출되어 있어도 좋다.
상기 제2 유전체는, 고정 부재에 의해 상기 처리 용기에 고정되거나, 상기 처리 용기에 형성된 관통구 또는 오목부에 의해 상기 처리 용기에 고정되어 있어도 좋다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 플라즈마를 안정시키면서, 처리 용기의 내면을 따라서 전파하는 전자파의 전파를 억제 가능한 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도(2-0,0'-2 단면)이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 천정면을 나타낸 도면(1-1 단면)이다.
도 3은 제2 유전체에 의한 표면파의 반사를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제2 유전체의 두께와 투과량과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 제2 유전체의 폭과 투과량과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도(4-0',0-4 단면)이다.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 천정면을 나타낸 도면(3-3 단면)이다.
도 8은 변형예 1에 따른 제2 유전체를 나타낸 종단면도이다.
도 9는 변형예 2에 따른 제2 유전체를 나타낸 종단면도이다.
도 10은 변형예 3에 따른 제2 유전체를 나타낸 종단면도이다.
도 11은 변형예 4에 따른 제2 유전체를 나타낸 종단면도이다.
도 12는 변형예 5에 따른 제2 유전체를 나타낸 종단면도이다.
도 13은 변형예 6에 따른 제2 유전체를 나타낸 종단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시의 형태에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
또한, 이하에서 설명하는 본 발명의 제1 실시 형태 및 그 변형예에 따른 플라즈마 처리 장치는 다음의 순서로 설명한다.
<제1 실시 형태>
[플라즈마 처리 장치의 구성]
[제2 유전체에 의한 반사]
[제2 유전체의 형상의 최적화]
(제2 유전체의 두께(Dt))
(제2 유전체의 폭(Dw))
<제2 실시 형태>
[플라즈마 처리 장치의 구성]
[제2 유전체]
<제2 유전체의 변형예>
(변형예 1)∼(변형예 6)
<제1 실시 형태>
[플라즈마 처리 장치의 구성]
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성에 대해서, 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)를 나타낸 종단면(도 2에 나타낸 2-0,0'-2 단면)도이다. 도 2는, 도 1의 1-1 단면이며, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)의 천정면을 나타내고 있다. 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)는, 전자파에 의해 가스를 여기시켜 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치의 일 예이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)는, 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 개구되고 바닥이 있는 입방체 형상을 갖고 있고, 그 개구는 덮개체(300)에 의해 폐색(closing)되어 있다. 덮개체(300)는, 상부 덮개체(300a)와 하부 덮개체(300b)로 구성되어 있다. 용기 본체(200)와 하부 덮개체(300b)와의 접촉면에는 O링(205)이 설치되어 있고, 이에 따라 용기 본체(200)와 하부 덮개체(300b)가 밀폐되어 처리실이 획정된다. 상부 덮개체(300a)와 하부 덮개체(300b)와의 접촉면에도 O링(210) 및 O링(215)이 설치되어 있고, 이에 따라, 상부 덮개체(300a)와 하부 덮개체(300b)가 밀폐되어 있다. 용기 본체(200) 및 덮개체(300)는, 예를 들면, 알루미늄 합금 등의 금속으로 이루어지며, 전기적으로 접지되어 있다.
처리 용기(100)의 내부에는, 기판(G)을 올려놓기 위한 서셉터(105)(스테이지)가 설치되어 있다. 서셉터(105)는, 예를 들면 질화 알루미늄으로 형성되어 있다. 서셉터(105)는, 지지체(110)에 지지되어 있고, 그 주위에는 처리실의 가스의 흐름을 바람직한 상태로 제어하기 위한 배플판(115)이 설치되어 있다. 처리 용기(100)의 저부에는 가스 배출관(120)이 설치되어 있어, 처리 용기(100)의 외부에 설치된 진공 펌프(도시하지 않음)를 이용하여 처리 용기(100) 내의 가스를 배출하도록 되어 있다.
도 2를 참조하면, 처리 용기(100)의 천정면에는, 제1 유전체(305), 금속 전극(310) 및 금속 커버(320)가 규칙적으로 배치되어 있다. 제1 유전체(305) 및 금속 전극(310)은, 기판(G)이나 처리 용기(100)에 대하여 대략 45° 기운 위치에 등(等) 피치로 8매 배치되어 있다. 제1 유전체(305)의 근소하게 깎인 모서리부끼리는 인접하여 배치된다. 금속 커버(320)는 제1 유전체(305) 및 금속 전극(310)의 사이에 3매 배치되어 있다.
천정면에는 또한, 모든 금속 전극(310) 및 금속 커버(320)를 둘러싸는 사이드 커버(350)가 12매 설치되어 있다. 금속 전극(310) 및 금속 커버(320)는, 본 실시 형태에서는 거의 정방형의 플레이트이지만 정방형이 아니라도 좋다. 금속 전극(310)은, 금속 전극(310)의 외연부로부터 제1 유전체(305)가 대략 균등하게 노출되도록 제1 유전체(305)에 인접하여 설치된 평판이다. 이러한 구성에 의해, 제1 유전체(305)는, 덮개체(300)의 내면과 금속 전극(310)에 의해 샌드위치되어, 처리 용기(100)의 내면에 밀착된다. 금속 전극(310)은, 처리 용기(100)의 내벽과 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 8매의 제1 유전체(305) 및 금속 전극(310)이 4매×2열로 배치되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 제1 유전체(305) 및 금속 전극(310)의 매수는 늘릴 수도 줄일 수도 있다.
재차 도 1을 보면, 금속 전극(310)과 금속 커버(320)는, 제1 유전체(305)의 두께만큼, 금속 커버(320) 쪽이 두껍다. 이러한 형상에 의하면, 천정면의 높이가 거의 동일해진다. 제1 유전체(305)는 알루미나에 의해 형성되고, 금속 전극(310), 금속 커버(320) 및 사이드 커버(350)는 알루미늄 합금에 의해 형성되어 있다.
제1 유전체(305) 및 금속 전극(310)은, 나사(325)에 의해 4개소로부터 균등하게 지지되어 있다. 상부 덮개체(300a)와 하부 덮개체(300b)와의 사이에는, 지면에 수직인 방향으로 격자 형상으로 형성된 주(主)가스 유로(330)가 설치되어 있다. 주가스 유로(330)는, 복수의 나사(325) 내에 설치된 가스 유로(325a)로 가스를 분류한다. 가스 유로(325a)의 입구에는, 유로를 좁히는 세관(335)이 끼워 넣어져 있다. 세관(335)은 세라믹스나 금속으로 이루어진다. 금속 전극(310)과 제1 유전체(305)와의 사이에는 가스 유로(310a)가 설치되어 있다. 금속 커버(320)와 하부 덮개체(300b)의 사이 및 사이드 커버(350)와 하부 덮개체(300b)와의 사이에도 가스 유로(320a)가 설치되어 있다. 나사(325)의 선단면은, 플라즈마의 분포를 흐트러뜨리지 않도록, 금속 전극(310), 금속 커버(320) 및 사이드 커버(350)의 하면과 동일 면으로 되어 있다. 금속 전극(310)에 개구된 가스 방출 구멍(345a)과 금속 커버(320)나 사이드 커버(350)에 개구된 가스 방출 구멍(345b)은 균등한 피치로 배설되어 있다.
가스 공급원(905)으로부터 출력된 가스는, 주가스 유로(330)로부터 가스 유로(325a)를 지나 제1 가스 유로(310a) 및 제2 가스 유로(320a)를 통과해, 가스 방출 구멍(345a, 345b)으로부터 처리실 내로 공급된다. 이와 같이 하여 천정부의 금속면에 가스 샤워 플레이트를 형성함으로써, 종래 발생했었던, 플라즈마 중의 이온에 의한 유전체판 표면의 에칭 및 처리 용기 내벽으로의 반응 생성물의 퇴적을 억제하여, 오염이나 파티클의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 유전체와 달리 금속은 가공이 용이하기 때문에, 비용을 큰 폭으로 저감할 수 있다.
제1 동축관의 외부 도체(610b)는, 덮개체(300)를 파서 형성되고, 그 패인 곳에 내부 도체(610a)가 삽입되어 있다. 동일하게 하여 파서 형성된 제2∼제5 동축관의 외부 도체(620b∼650b)에는, 제2∼제5 동축관의 내부 도체(620a∼650a)가 삽입되고, 그 상부는 덮개 커버(660)로 덮여 있다. 각 동축관의 내부 도체는 열전도가 좋은 구리로 형성되어 있다.
제1 유전체(305)의 표면은, 제1 동축관의 내부 도체(610a) 및 외부 도체(610b) 사이로부터 제1 유전체(305)에 마이크로파가 입사하는 부분과 제1 유전체(305)로부터 처리 용기(100) 내부에 마이크로파가 방출되는 부분을 제외하고 금속막(305a)으로 피복되어 있다. 이에 따라, 제1 유전체(305)와 그것에 인접하는 부재 사이에 생긴 공극에 의해서도 마이크로파의 전파가 흐트러지지 않고, 안정되게 마이크로파를 처리 용기 내로 유도할 수 있다.
제1 유전체(305)는, 제1 유전체(305)에 일 대 일로 인접한 금속 전극(310)과 제1 유전체(305)가 배치되어 있지 않은 금속 커버(320)의 사이로부터 플라즈마측으로 노출되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 제1 유전체(305)를 중심으로 인접하는 금속 커버(320)의 중심점을 정점으로 갖는 가상 영역을 셀(Cel)로 하여, 천정면을 균등한 가상 영역으로 획정한다. 천정면에서는, 셀(Cel)을 한 단위로 하여 동일 패턴의 구성이 8셀 규칙적으로 배치되어 있다.
이에 따라, 마이크로파원(900)으로부터 출력된, 예를 들면 915MHz의 마이크로파는, 제1∼제5 동축관을 지나 제1 유전체(305)에 균등하게 전해진다. 제1 유전체(305)로부터 방출된 마이크로파는, 표면파가 되어 전력을 등분배하면서 금속 전극(310) 및 금속 커버(320)의 표면을 전파한다. 이에 따라, 천정면 전체에, 금속 표면파가 전파하여, 본 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)의 천정면의 하방에서, 균일한 플라즈마가 생성된다.
제2 유전체(340)는, 복수의 셀(Cel) 전체의 가장 외주측의 근방을 따라서, 제1 유전체(305), 금속 전극(310), 금속 커버(320) 및 사이드 커버(350)를 모두 둘러싸도록 설치되어 있다. 제2 유전체(340)는, 종단면이 직사각 형상이며, 석영, 알루미나, 이트리아, 알루미나와 석영의 혼합물 등으로 형성된다. 제2 유전체(340)의 상면은 하부 덮개체(330b)의 하면에 밀착하여, 하부 덮개체(300b)로부터 플라즈마측으로 돌출되어 있다.
이와 같이 하여, 제2 유전체(340)는, 복수의 제1 유전체(305)의 각각을 포함하는 가상 영역인 복수의 셀(Cel) 전체의 가장 외주측에 근접하여 설치된다. 복수의 제1 유전체(305)와 제2 유전체(340)는, 근접해 있지만 접촉하고 있지 않고, 제2 유전체(340)와 복수의 제1 유전체(305)와의 사이로부터 금속면이 노출되어 있다. 제2 유전체(340)는, 처리 용기(100)의 내면에 있어서 플라즈마 여기 영역을 둘러싸는 영역에 설치된다. 제2 유전체(340)는, 본 실시 형태와 같이 홑겹이라도 좋고, 이중이나 삼중이라도 좋다. 제2 유전체(340)는, 처리 용기(100)의 내면에 설치되어, 처리 용기(100)의 내면을 따라서 전파하는 전자파(금속 표면파)를 억제하도록 기능하지만, 상세하게는 후술한다.
도 1에 나타낸 냉매 공급원(910)은, 덮개체(300) 내부의 냉매 배관(910a), 제2 동축관의 내부 도체(620a) 내의 냉매 배관(910b)에 접속되어 있고, 냉매 공급원(910)으로부터 공급된 냉매가 냉매 배관(910a, 910b) 내를 순환하여 재차 냉매 공급원(910)으로 되돌아감으로써, 덮개체(300) 및 제2 동축관의 내부 도체(620a)의 가열을 억제하도록 되어 있다.
[제2 유전체에 의한 반사]
금속 표면파의 투과를 충분히 작게 억제하려면, 제2 유전체(340)의 폭과 두께가 소망하는 값으로 되어 있을 필요가 있다. 제2 유전체(340)의 폭과 두께의 최적치를 조사하기 위해, 도 3에 나타내는 모델을 이용한 전자계 시뮬레이션을 행했다. 도 3과 같이, 금속의 하면에 두께(Dt), 폭(Dw)의, 지면에 수직 방향으로 무한하게 연장된 유전체(Md)가 배치되어 있다. 금속 및 유전체(Md)의 하면에는, 두께 s의 시스 및 비유전율이 εd인 플라즈마가 형성되어 있다. 시스의 비유전율은 1로 했다.
금속 표면 상을 지면의 우단으로부터 왼쪽을 향하여 전파하는 금속 표면파(MSW)의 입사파는, 유전체(Md)의 A에지면(端面)까지 도달하면, 그 일부가 유전체 표면파(DSW)가 되어 유전체(Md)와 플라즈마와의 사이에 걸쳐 전파하고, 나머지는 반사파가 되어 되돌아간다. A에지면뿐만 아니라, B에지면에서도 마이크로파는 반사된다. 유전체(Md) 중에는, A에지면 및 B에지면에 있어서의 다중 반사에 의해 발생한 좌우로 전파하는 마이크로파에 의해 정재파가 발생한다. 유전체 표면파(DSW)의 일부는, B에지면에 있어서 금속 표면파(MSW)의 투과파가 되어 좌측의 금속면을 따라서 전파해간다.
입사파의 전력을 Pi, 투과파의 전력을 Pt로 했을 때, 투과량은 10log(Pt/Pi)로 나타난다. 실용상, 투과파의 전력은 입사파의 전력의 10％ 이하로 억제해야 한다. 따라서, 투과량은 ―10dB 이하로 억제하지 않으면 안 된다.
[유전체의 형상의 최적화]
(유전체의 두께(Dt))
다음으로, 도 3의 모델을 이용하여 전자계 시뮬레이션을 행한 결과를 도 4, 5에 나타낸다. 도 4는, 유전체의 두께(Dt)와 투과량의 관계를 구한 것이다. 유전체의 폭(Dw)은 10mm로 고정했다. 마이크로파의 주파수는 915MHz, 플라즈마의 비유전율(εd)은 ―70으로 했다. 이들 값은, 표준적인 플라즈마 여기 조건에 맞추었다.
도 4로부터, 투과량은 유전체의 두께(Dt)의 증가와 함께 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 다음과 같이 설명된다. A에지면에 있어서, 금속 표면파(MSW)와 유전체 표면파(DSW)의 특성 임피던스의 비가 클수록 반사가 크고, 투과가 작아진다. 유전체 표면파(DSW)는, 시스와 플라즈마뿐만 아니라, 두꺼운 유전체에 걸쳐 전파하기 때문에, 일반적으로 금속 표면파(MSW)와 비교하여 특성 임피던스가 크다. 유전체 표면파(DSW)의 특성 임피던스는, 유전체의 두께(Dt)가 두꺼울수록 커진다. 따라서, 유전체의 두께(Dt)가 두꺼울수록 금속 표면파(MSW)와 유전체 표면파(DSW)의 특성 임피던스의 비가 커져, 투과량이 작아진다.
한편, 도 4로부터, 투과량은 유전체의 비유전율(εd)에 별로 의존하지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 투과량을 ―10dB 이하로 억제하려면, 유전체의 두께(Dt)를 유전체의 비유전율(εd)에 상관없이 4mm 이상으로 하지 않으면 안 되는 것을 알 수 있다.
(유전체의 폭(Dw))
도 5에, 유전체의 폭(Dw)과 투과량과의 관계를 나타낸다. 마이크로파의 주파수는 915MHz, 플라즈마의 비유전율은 ―70, 유전체의 두께(Dt)는 8mm, 유전체의 비유전율(εd)은 10으로 했다. 투과량은, 유전체의 폭(Dw)에 대하여 주기적으로 변화하고 있다. 이는 다음과 같이 설명된다.
전술한 대로, 유전체 중에는 좌우로 전파하는 마이크로파에 의해 정재파가 발생하고 있다. B에지면으로부터 좌측을 본 임피던스는 유전체 표면파의 특성 임피던스보다 충분히 작기 때문에, B에지면은 전기적으로 단락되어 있는 상태에 가깝게 되어, 전계의 정재파의 마디가 된다.
A에지면이 정재파의 배(antinode)가 되는 조건, 즉 유전체의 폭(Dw)이, 대략 (2n+1)×λd/4(n은 정수, λd는 유전체 표면파(DSW)의 파장)일 때, A에지면으로부터 좌측을 본 임피던스는 최대가 되고, 금속 표면파(MSW)의 작은 특성 임피던스와의 비가 커지기 때문에, 투과량이 가장 작아진다.
한편, A에지면이 정재파의 마디가 되는 조건, 즉 유전체의 폭(Dw)이, n×λd/2일 때, A에지면으로부터 좌측을 본 임피던스는 최소가 되고, 금속 표면파(MSW)의 특성 임피던스와의 비가 작아지기 때문에, 투과량이 가장 커진다.
투과량을 작게 억제하려면, A에지면이 정재파의 배가 되는 조건, 즉, 유전체의 폭(Dw)이 대략 (2n+1)×λd/4의 길이인 것이 바람직하다. 또는, A에지면이 정재파의 마디가 되지 않는 조건, 즉, 유전체의 폭(Dw)이 n×λd/2를 제외한 길이인 것이 바람직하다. 또한, 여러 가지의 조건에 의해 유전체 표면파(DSW)의 파장(λd)이 변화해도 항상 투과량을 작게 억제하려면, 유전체의 폭(Dw)이 적어도 λd/2보다도 작은 것이 바람직하다.
유전체의 두께(Dt)가, 시스의 두께보다도 충분히 두꺼울 때, 유전체 표면파(DSW)의 파장(λd)은, 근사적으로 다음과 같이 구할 수 있다. 우선, 다음의 특성 방정식에 의해, 고유치(hi)를 구한다.
Figure 112011055360319-pct00002
(1)
여기에서, εp는 플라즈마의 비유전율(실부), k0는 진공 중의 파수(波數)이다. 다음으로, 다음식으로부터 유전체 표면파의 파장(λd)을 구할 수 있다.
Figure 112011055360319-pct00003
(2)
도 5의 결과를 구한 조건에 있어서 (1), (2) 식으로부터 유전체 표면파의 파장(λd)을 계산하면, 74mm가 된다. 도 5를 보면, 유전체의 폭(Dw)이, 거의 n×λd/2(n=1,2)일 때 투과량이 가장 커져 있는 것을 알 수 있다.
유전체 표면파의 파장(λd)은, 마이크로파의 주파수(f)에 거의 반비례하고, 유전체의 비유전율(εd)의 1/2승에 거의 반비례한다. 따라서, 유전체 표면파의 파장(λd)은, 간이적으로,
Figure 112011055360319-pct00004
(3)
으로 표시된다.
여러 가지의 조건에 의해 유전체 표면파의 파장(λd)이 변화해도 항상 투과량을 작게 억제하려면, (3) 식으로부터, 유전체의 폭(Dw)이 적어도 λd/2보다도 작을 것, 즉,
Figure 112011055360319-pct00005
(4)
이 성립되면 된다.
이상으로부터, 제2 유전체(340)의 형상으로서는, 두께(Dt) 및 폭(Dw)을 다음과 같이 설정하면 좋다. 즉, 제2 유전체(340)의 금속 표면파(MSW)의 전파 방향에 수직인 방향의 가장 두꺼운 부분의 두께(Dt)는, 4mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 유전체(340)의 금속 표면파(MSW)의 전파 방향의 가장 긴 부분의 길이(Dw)는, 대략 (2n+1)×λd/4(n은 정수)로 할 것, 또는, n×λd/2(n은 정수)를 제외하는 길이로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 유전체(340)의 길이(Dw)는, 대략 λd/2 미만이면 보다 바람직하다.
이에 따르면, 제2 유전체(340)에 의해 처리 용기(100)의 내면을 따라서 전파하는 금속 표면파를 충분히 반사시킬 수 있어, 제2 유전체(340)에 의해 둘러싸인 영역에 의해 플라즈마 여기 영역이 획정되게 된다. 이에 따라, 금속 표면파가 처리 용기의 내면을 따라서 기판(G)의 주위까지 전파하여, 처리의 균일성을 해치는 것을 회피할 수 있다. 또한, 기판(G)의 처리에 사용할 수 없는 위치에 플라즈마가 발생되는 것을 회피함으로써, 마이크로파의 에너지가 헛되이 소비되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 금속 표면파의 에너지에 의해 기기가 손상될 우려가 있는 영역으로 금속 표면파가 전파하는 것을 억제할 수 있다.
<제2 실시 형태>
[플라즈마 처리 장치의 구성]
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성에 대해서, 도 6 및 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 6은, 본 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)를 나타낸 종단면(도 7에 나타낸 4-0',0-4 단면)도이다. 도 7은, 도 6의 3-3 단면이며, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)의 천정면을 나타내고 있다.
마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)는, 예를 들면 300mm의 반도체 기판(G)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 개구되고 바닥이 있는 원통 형상이며, 그 개구는 덮개체(300)에 의해 폐색되어 있다.
도 7을 참조하면, 처리 용기(100)의 천정면에는, 제1 유전체(305), 금속 전극(310) 및 금속 커버(320)가 규칙적으로 배치되어 있다. 4매의 제1 유전체(305) 및 금속 전극(310)은, 4매의 제1 유전체(305)의 근소하게 깎인 모서리부끼리가 인접하도록 점대칭으로 배치되어 있다. 금속 커버(320)는, 제1 유전체(305) 및 금속 전극(310)의 사이에 1매 배치되어 있다.
천정면에는 또한, 제1 유전체(305), 금속 전극(310) 및 금속 커버(320)를 모두 둘러싸는 일체의 사이드 커버(350)가 설치되어 있다. 금속 전극(310) 및 금속 커버(320)는, 본 실시 형태에서는 거의 정방형의 플레이트이지만 정방형이 아니라도 좋다. 이러한 구성에 의해, 제1 유전체(305)는, 덮개체(300)의 내면과 금속 전극(310)에 의해 샌드위치되어, 처리 용기(100)의 내면에 밀착된다. 금속 전극(310)은, 처리 용기(100)의 내벽과 전기적으로 접속되어 있다.
도 6으로 되돌아가면, 제1 동축관의 외부 도체(610b)는, 덮개체(300)를 파서 형성되고, 그 패인 곳에 내부 도체(610a)가 삽입되어 있다. 동일하게 하여 파서 형성된 제3∼제5 동축관의 외부 도체(630b∼650b)에는, 제3∼제5 동축관의 내부 도체(630a∼650a)가 삽입되고, 그 상부는 덮개 커버(660)로 덮여 있다. 제4 동축관은 제3 동축관으로 2분기되고, 제3 동축관의 양단부에는 제5 동축관이 각각 연결되어 2분기된다. 2개의 제5 동축관의 양단부에는, 제1 동축관이 각각 연결된다.
마이크로파원(900)으로부터 출력된 마이크로파는, 제4 동축관을 거쳐 제3 동축관, 2개의 제5 동축관, 4개의 제1 동축관을 타고 나아가 4매의 제1 유전체(305)로부터 처리 용기(100)의 내부에 공급된다.
[제2 유전체]
도 6에 나타낸 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 제2 유전체(340)는, 단면이 가로로 긴 형상이다. 제2 유전체(340)는, 처리 용기(100)(용기 본체(200))의 측벽 내까지 연장되어 있다. 제2 유전체(340)의 외주측을 용기 본체(200)와 하부 덮개체(300b)와의 경계에 형성된 오목부에 삽입한다. 오목부의 하면에 O링(505)을 개재시켜, O링(505)의 반발력에 의해 제2 유전체(340)를 하부 덮개체(300b)에 밀어붙여 고정한다. 이러한 구성에 의하면, 처리 용기(100)에 형성된 오목부에 의해, 고정 부재를 사용하지 않고 제2 유전체(340)를 부착할 수 있다.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제2 유전체(340)는, 8각형의 개구를 갖는 링 형상의 판이며, 내주의 일부가 4매의 제1 유전체(305)의 외측에 근접하여 형성되어 있다. 따라서, 제1 유전체(305)와 제2 유전체(340)는 조금 떨어져 있고, 그 사이로부터 금속면이 노출되어 있다. 금속 전극(310)의 하면과 제2 유전체(340)의 상면은 동일면 내에 위치하고 있다.
또한, 제2 유전체(340)는, 내주의 일부가 4매의 제1 유전체(305)의 외측을 따라서 설치되어 있어도 좋다.
처리 용기(100)의 내면에 큰 단차부가 있으면, 처리 가스가 정류(停留)되기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 금속 표면파를 반사시키기 위해서는, 제2 유전체(340)는 두꺼운 것이 좋다. 이 때문에, 제2 유전체(340)의 적어도 플라즈마측의 면의 모서리를 모따기(chamfering)하여, 경사면(340a)으로 함으로써, 제2 유전체(340)의 두께를 확보하면서, 제2 유전체(340)에 의해 발생하는 단차를 작게 억제하고 있다.
이에 의해서도, 제2 유전체(340)에 의해 처리 용기(100)의 내면을 따라서 전파하는 금속 표면파를 충분히 반사시킬 수 있어, 제2 유전체(340)에 의해 둘러싸인 영역에 의해 플라즈마 여기 영역이 획정되게 된다.
<제2 유전체의 변형예>
제2 유전체(340)의 형상, 고정 방법 및 배치에 대해서는, 여러 가지 변형예를 생각할 수 있다. 이하에, 제2 유전체(340)의 변형예 1∼변형예 6에 대해서, 도 8∼도 13을 참조하면서 설명한다.
(변형예 1)
도 8에 본 실시 형태에 따른 제2 유전체(340)의 변형예 1의 종단면을 나타낸다. 변형예 1에 따른 제2 유전체(340)는, 단면이 직사각 형상이며, 셀(Cel)의 경계와 제2 유전체(340)의 에지면이 동일면 내에 있도록 배치된다. 즉, 제2 유전체(340)는, 복수의 제1 유전체(305)의 각각을 포함하는 가상 영역인 복수의 셀(Cel) 전체의 가장 외주측을 따라서 설치된다.
또한, 제2 유전체(340)는, 처리 용기(100)의 천정면의 금속 표면에 맞닿은 상태에서, 하부 덮개체(300b)의 상측(외측)으로부터 나사(500)에 의해 나사 고정되어 있다. 나사(500)는, 절연체라도 금속이라도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 금속 전극(310)의 하면과 제2 유전체(340)의 상면이 동일 평면 상에 위치한다. 따라서, 덮개측을 가공할 필요가 없어, 비용이 저렴해진다.
또한, 셀의 경계선 상에 제2 유전체(340)를 배치하면 좋기 때문에, 장치의 설계가 용이하게 됨과 동시에, 마이크로파의 파장이 바뀌어도 항상 대칭성을 갖는 전계 강도의 패턴을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 처리 용기(100)의 금속면과 제2 유전체(340)와의 극간은 좁게 해 두지 않으면, 그 극간에서 플라즈마가 발생해 버린다. 이를 회피하기 위해, 예를 들면, 상기 극간을 0.2mm 이하로 관리한다.
(변형예 2)
도 9에 본 실시 형태에 따른 제2 유전체(340)의 변형예 2의 종단면을 나타낸다. 변형예 2에 따른 제2 유전체(340)는, 단면이 L자 형상이고, 셀(Cel)의 경계와 제2 유전체(340)의 에지면이 동일면 내로 되어 있다.
제2 유전체(340)는, 처리 용기(100)의 천정면의 금속 표면에 맞닿은 상태에서, 하부 덮개체(300b)의 하측(내측)으로부터 나사(510)에 의해 나사 고정되어 있다. 나사(510)는, 절연체라도 금속이라도 좋다. 셀의 경계와 제1 유전체(305)의 에지면은, 동일면 내에 배치된다. 제2 유전체(340)의 상면은, 금속 전극(310)의 하면보다 약간 하측에 위치한다.
이러한 구성에 의하면, 제2 유전체(340)가 하측으로부터 나사 고정되어 있기때문에 메인터넌스(maintenance)성이 향상된다. 또한, 제2 유전체(340)를 L자 형상으로 함으로써, 나사(510)와 플라즈마와의 사이에 제2 유전체(340)의 칸막이를 형성할 수 있고, 이에 따라 이상 방전을 억제할 수 있다.
(변형예 3)
도 10에 본 실시 형태에 따른 제2 유전체(340)의 변형예 3의 종단면을 나타낸다. 변형예 3에서는, 단면이 직사각 형상의 제2 유전체(340)를 하부 덮개체(300b)의 내부에 완전하게 매입하여, 하부 덮개체(300b)로부터 돌출시키지 않는다. 제2 유전체(340)의 하면은, 제1 유전체(305)의 상면과 동일면 내에 있다. 이와 같이 하여 천정면의 요철을 최대한 줄임으로써, 가스가 정류되지 않도록 하고 있다. 또한, 제2 유전체(340)의 에지면은, 셀(Cel)의 경계보다 외측에 위치한다. 본 변형예에서는, 금속 커버(320) 및 사이드 커버(350)는 설치되어 있지 않다.
(변형예 4)
도 11에 본 실시 형태에 따른 제2 유전체(340)의 변형예 4의 종단면을 나타낸다. 변형예 4에서는, 제2 유전체(340)의 에지면이, 처리 용기(100)의 용기 본체(200)의 내측면까지 연장되어, 내측면에 맞닿아 있다. 셀(Cel)의 경계와 제2 유전체(340)의 에지면이 동일면 내에 위치지어진다.
제2 유전체(340)의 상면이 제1 유전체(305)의 하면과 동일면 내에 있다. 제2 유전체(340)의 모서리는 모따기되어 경사(340a)로 되어 있어, 가스의 흐름을 양호하게 하고, 클리닝이 용이한 구성으로 되어 있다. 본 변형예에서는, 금속 커버(320) 및 사이드 커버(350)가 설치되어 있지 않다.
(변형예 5)
도 12에 본 실시 형태에 따른 제2 유전체(340)의 변형예 5의 종단면을 나타낸다. 변형예 5에서는, 제2 유전체(340)가 부분적으로 매입되고, 그 일부가 하부 덮개체(300b)로부터 돌출되어 있다. 제2 유전체(340)는, 처리 용기의 벽 내의 나사(515)로 하부 덮개체(300b)에 고정되어 있다. 나사(515)가 플라즈마에 노출되지 않기 때문에, 이상 방전을 방지할 수 있다.
본 변형예에 따른 제2 유전체(340)는, 단면이 가늘고 길며, 내측(340b)이 두껍고, 그 모서리가 모따기되어 경사(340a)로 되어 있다. 제2 유전체(340)의 에지면은, 셀(Cel)의 경계의 외측에 위치한다.
(변형예 6)
도 13에 본 실시 형태에 따른 제2 유전체(340)의 변형예 6의 종단면을 나타낸다. 변형예 6에서는, 하부 덮개체(300b)가, 상부(300b1) 및 하부(300b2)로 분할되어 있다. 하부 덮개체의 하부(300b2)와 사이드 커버(350)와의 사이에 제2 유전체(340)가 설치되어 있다. 이들의 사이에는 단차가 형성되어 있어, 하부 덮개체의 하부(300b2)와 사이드 커버(350)에 의해 사이에 끼움으로써 제2 유전체(340)가 보지(保持)되도록 되어 있다. 이에 따르면, 나사 등을 이용하지 않고 제2 유전체(340)를 고정할 수 있다.
이상의 변형예 1∼6에 의해서도, 제2 유전체(340)에 의해 플라즈마의 안정을 유지하면서 금속 표면파의 전파를 억제할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세히 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않음은 말할 필요도 없다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 생각이 미칠 수 있음은 분명하고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 본 발명에 따른 제2 유전체(340)는, 처리 용기(100)의 내면으로서 플라즈마 여기 영역을 둘러싸는 영역에 설치되어도 좋다. 한편, 제2 유전체(340)를 설치함으로써, 제2 유전체(340)에 의해 둘러싸인 영역을 플라즈마 여기 영역으로서 획정할 수 있다. 제1 유전체(305) 및 제2 유전체(340)는, 판 형상이 아니라도 좋다.
또한, 이상에서 설명한 각 실시 형태에서는, 915MHz의 마이크로파를 출력하는 마이크로파원(900)을 들었지만, 896MHz, 922MHz, 2.45GHz 등의 마이크로파를 출력하는 마이크로파원이라도 좋다. 또한, 마이크로파원은, 플라즈마를 여기하기 위한 전자파를 발생하는 전자파원의 일 예이며, 100MHz 이상의 전자파를 출력하는 전자파원으로서, 마그네트론이나 고주파 전원도 포함된다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 전술한 마이크로파 플라즈마 처리 장치로 한정되지 않고, 성막 처리, 확산 처리, 에칭 처리, 애싱 처리, 플라즈마 도핑 처리 등, 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치이면 좋다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 대면적의 유리 기판, 원형의 실리콘 웨이퍼나 각형의 SOI(Silicon On Insulator) 기판을 처리할 수도 있다.
10 : 마이크로파 플라즈마 처리 장치
100 : 처리 용기
105 : 서셉터
200 : 용기 본체
300 : 덮개체
300a : 상부 덮개체
300b : 하부 덮개체
300b1 : 하부 덮개체의 상부
300b2 : 하부 덮개체의 하부
305 : 제1 유전체
310 : 금속 전극
320 : 금속 커버
325, 500, 510, 515 : 나사
340 : 제2 유전체
340a : 경사
350 : 사이드 커버

Claims (18)

  1. 전자파에 의해 가스를 여기(excitation)시켜 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 내에 투과하는 제1 유전체와,
    상기 처리 용기의 내면의 금속면에 설치되어, 상기 처리 용기의 내면을 따라서 전파(propagation)하는 금속 표면파를 억제하는 제2 유전체
    를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체는, 상기 처리 용기의 내면을 따라서 전파하는 금속 표면파를 반사시키는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 유전체는, 상기 처리 용기의 내면을 따라서 전파하는 금속 표면파의 90％ 이상을 반사시키는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체의 금속 표면파의 전파 방향에 수직인 방향의 가장 두꺼운 부분의 두께(Dt)는, 4mm 이상인 플라즈마 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체의 금속 표면파의 전파 방향의 가장 긴 부분의 길이(Dw)는, 당해 제2 유전체와 플라즈마에 걸쳐 전파하는 전자파의 파장(λd)의 n/2배(n은 정수)를 제외하는 길이인 플라즈마 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 유전체의 금속 표면파의 전파 방향의 가장 긴 부분의 길이(Dw)는, 당해 제2 유전체와 플라즈마에 걸쳐 전파하는 전자파의 파장(λd)의 1/2배 미만인 플라즈마 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 유전체의 금속 표면파의 전파 방향의 가장 긴 부분의 길이(Dw)는, 당해 제2 유전체의 비유전율을 εd, 금속 표면파의 주파수를 f로 했을 때,
    [수학식 6]
    Figure 112011055360319-pct00006

    보다도 짧은 플라즈마 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체의 금속 표면파의 전파 방향의 가장 긴 부분의 길이(Dw)는, 당해 제2 유전체와 플라즈마에 걸쳐 전파하는 전자파의 파장(λd)의 (2n+1)/4배(n은 정수)인 플라즈마 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체는, 상기 처리 용기의 내벽에 형성된 관통구 또는 오목부에 끼워 넣어져 있는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체는, 상기 처리 용기의 금속면에 맞닿는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체의 적어도 플라즈마측의 면은, 모서리가 모따기(chamfering)되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체는, 상기 처리 용기의 측벽까지 연장되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체는, 상기 처리 용기의 내면에 있어서 플라즈마 여기 영역을 둘러싸는 영역에 설치되는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유전체는, 상기 처리 용기의 내벽에 면하여 규칙적으로 복수 배치되고,
    상기 제2 유전체는, 상기 복수의 제1 유전체의 각각을 포함하는 가상 영역인 복수의 셀 전체의 가장 외주측에 따라서 또는 근접하여 설치되는 플라즈마 처리 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유전체는, 상기 처리 용기의 내벽에 면하여 규칙적으로 복수 배치되고,
    상기 제2 유전체는, 상기 복수의 제1 유전체 및 상기 복수의 제1 유전체에 인접하여 설치되는 커버의 가장 외주측을 따라서 또는 당해 외주측에 근접하여 설치되는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2 유전체는, 상기 플라즈마 여기 영역을 획정하는 플라즈마 처리 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제2 유전체와 상기 복수의 제1 유전체와의 사이로부터 금속면이 노출되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체는, 고정 부재에 의해 상기 처리 용기에 고정되거나, 상기 처리 용기에 형성된 관통구 또는 오목부에 의해 상기 처리 용기에 고정되는 플라즈마 처리 장치.
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