KR101725564B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 진공용기 속에 강한 유도전자계를 형성할 수 있고, 또한, 안테나 도체의 스퍼터링이나 온도상승 및 파티클의 발생을 방지할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공한다.
본 발명에 관한 플라즈마 처리장치(10)는, 진공용기(11)와, 진공용기(11)의 벽의 내면(111A)과 외면(111B) 사이에 배치된 고주파안테나(21)와, 상기 고주파안테나(21)와 상기 진공용기(11)의 내부를 구분하는 유전체 제품의 파티션재(16)를 구비한다. 이로써, 외부안테나 방식보다도 강한 유도전자계를 진공용기(11) 속에 형성할 수 있다. 또한, 파티션재(16)에 의하여, 진공용기(11) 속에서 생성된 플라즈마에 의하여 고주파안테나(21)가 스퍼터되는 것이나 고주파안테나(21)의 온도가 상승하는 것 및 파티클이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

Description

플라즈마 처리장치{Plasma processing apparatus}
본 발명은, 기판 표면처리 등에 이용할 수 있는 유도결합형 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
베이스체(基體) 표면에 대한 박막(薄膜)형성이나 에칭처리를 행하기 위하여, 유도결합형 플라즈마 처리장치가 이용되고 있다. 유도결합형 플라즈마 처리장치에서는, 진공용기 속에 수소 등의 플라즈마 생성가스를 도입한 다음에 고주파 유도전계를 생성함으로써 플라즈마 생성가스를 분해하여, 플라즈마를 생성한다. 그리고, 플라즈마 생성가스와는 별도로, 진공용기 속에 제막(製膜) 원료가스 혹은 에칭가스를 도입하여, 플라즈마에 의하여 제막 원료가스의 분자를 분해하여 베이스체 상에 퇴적시키거나, 혹은 에칭가스의 분자를 분해하여 에칭에 이용할 이온이나 래디컬을 생성한다.
특허문헌 1에는, 고주파 유도전계를 생성하기 위한 고주파안테나를 진공용기의 천장 위에 재치(載置)하고, 상기 천장 중 고주파안테나의 바로 아래의 부분을, 고주파 유도전계를 통과시키기 위한 유전체 제품(製)의 창(窓)으로 한 외부안테나 방식의 플라즈마 처리장치가 기재되어 있다. 외부안테나 방식에서는, 최근의 피(被)처리 베이스체의 대형화에 대응하여 플라즈마 처리장치를 대형화를 도모하면, 유전체 제품의 창은 기계적 강도를 유지하기 위하여 두껍게 할 필요가 생기기 때문에, 진공용기 속에 도입되는 고주파 유도전계의 강도가 작아져 버린다. 그래서, 고주파안테나를 진공용기의 내부에 설치한 내부안테나 방식의 것이 이용되고 있다(특허문헌 2, 3 참조).
또한, 특허문헌 3에 기재된 발명에서는, U자형이나 반원형 등과 같이, 선 형상의 도체(導體)가 주회(周回)하지 않고 종단(終端)하는 고주파안테나(권수(卷數)가 1 미만인 유도결합 안테나에 상당)를 이용하여 있다. 이와 같은 고주파안테나에 의하면, 권수가 1 이상인 유도결합 안테나보다도 인덕턴스가 낮기 때문에, 고주파안테나의 양단(兩端)에 발생하는 고주파전압이 저감되어, 생성하는 플라즈마에의 정전(靜電)결합에 따르는 플라즈마 전위의 고주파요동이 억제된다. 이로 인하여, 대지전위(對地電位, ground potential)의 플라즈마 전위요동에 수반하는 과잉된 전자손실이 저감되어, 플라즈마 전위가 저감된다. 이로써, 기판 상에서의 저 이온데미지의 박막형성 프로세스가 가능하게 된다.
일본국 특허공개 평08-227878호 공보([0010], 도 5) 일본국 특허공개 평11-317299호 공보([0044]- [0046], 도 1-2) 일본국 특허공개 2001-035697호 공보([0050]- [0051], 도 11)
내부안테나 방식에서는, 고주파안테나의 도체와 플라즈마 사이에 직류의 셀프바이어스 전압이 발생하고, 이 직류 셀프바이어스 전압에 의하여 플라즈마 속의 이온이 가속되어 안테나 도체에 입사(入射)한다. 이로써, 고주파안테나 도체 자신이 스퍼터링되어, 그 수명이 짧아짐에 더하여, 스퍼터된 도체의 원자나 이온이 플라즈마 속에 혼입하고, 피처리 베이스체의 표면이나 진공용기의 내벽에 부착되어, 박막이나 피(被)에칭 베이스체에 불순물로서 혼입한다는 문제가 생긴다. 또한, 내부안테나 방식에서는 고주파안테나의 도체가 플라즈마 속에 배치됨으로써, 고주파안테나 도체의 온도가 상승한다고 하는 문제가 생긴다. 고주파안테나 도체의 온도가 변화하면, 고주파안테나의 임피던스가 변화하여, 플라즈마에 안정된 전력을 공급할 수 없다. 그로 인하여, 특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 고주파안테나의 도체인 동(銅)이나 알루미늄 등보다도 스퍼터링되기 어려운 세라믹스나 석영 등으로 이루어지는 유전체(절연체)의 파이프로 고주파안테나를 덮고, 유전체 파이프 속에 냉각수를 흐르게 하는 것이 행하여지고 있다. 그러나, 이와 같은 구성에서는, 안테나 도체 및 유전체 파이프의 단부(端部)에, 고주파전력을 투입하기 위한 전기적인 접속부와 냉각수의 급배수(給排水)를 위한 접속부의 쌍방을 설치할 필요가 있기 때문에, 구조가 복잡하게 되어, 안테나의 탈착이나 보수 점검에 지장을 초래한다.
또한, 내부안테나 방식에서는, 진공용기의 내부공간에 고주파안테나가 돌출되어 있기 때문에, 고주파안테나의 바로 근처에 플라즈마가 생성된다. 이로써, 플라즈마의 밀도가 고주파안테나의 바로 근처에 있어서 특히 높아져서, 밀도분포의 균일성이 저하된다. 그와 함께, 고주파안테나가 진공용기 속에 설치되어 있음으로써, 고주파안테나(또는 그 주위의 유전체 파이프)의 표면에 제막(製膜)시에 있어서의 박막재료나 에칭시의 부(副)생성물이 부착되어 버리는 경우가 있다. 이와 같은 부착물은, 베이스체의 표면에 낙하하여 파티클이 발생하는 원인이 된다.
또한, 내부안테나 방식에서는, 진공용기 속에 고주파안테나를 배치할 스페이스를 확보하기 위하여, 외부안테나 방식보다도 진공용기의 용적을 크게 할 필요가 생긴다. 그로 인하여, 가스나 플라즈마가 확산하고, 기판에 도달하는 이온이나 래디컬이 감소하기 때문에, 제막속도 혹은 에칭속도가 저하된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 진공용기 속에 강한 고주파 유도전계를 형성할 수 있고, 또한, 안테나 도체의 스퍼터링이나 온도상승 및 파티클의 발생을 방지할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 본 발명에 관한 플라즈마 처리장치는,
a) 진공용기와,
b) 상기 진공용기 벽의 내면과 외면 사이에 설치된 안테나 배치부와,
c) 상기 안테나 배치부에 배치된 고주파안테나와,
d) 상기 안테나 배치부와 상기 진공용기의 내부를 구분하는 유전체 제품의 파티션재(材)
를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 플라즈마 처리장치에서는, 진공용기 벽의 내면과 외면 사이에 설치된 안테나 배치부에 고주파안테나를 배치하였으므로, 외부안테나 방식의 경우보다도 강한 고주파 유도전계를 진공용기 속에 생성할 수 있다.
또한, 고주파안테나와 진공용기 속이 유전체 제품의 파티션재에 의하여 구분되기 때문에, 파티클이 발생하거나, 고주파안테나가 스퍼터되는 것을 방지할 수 있다. 그와 함께, 고주파안테나의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 진공용기 속에 고주파안테나를 배치하는 스페이스를 필요로 하지 않기 때문에, 내부안테나 방식의 경우보다도 진공용기의 용적을 작게 할 수 있다. 그로 인하여, 가스나 플라즈마의 확산이 억제되고, 기판에 도달하는 이온이나 래디컬이 증가하기 때문에, 제막(製膜)속도 혹은 에칭속도가 향상한다.
파티션재에는 진공용기 벽과는 다른 유전체 제품의 부재를 이용할 수 있다. 또한, 진공용기 벽이 유전체 제품인 경우에는 그 벽의 일부를 파티션재로서 이용할 수도 있다.
상기 고주파안테나는 진공용기 벽 속에 매립할 수도 있지만, 상기 내면과 상기 외면 사이에 마련된 공동(空洞) 속에 배치하는 것이 보다 용이하다. 전자의 경우는 진공용기 벽 중 고주파안테나를 매립한 부분이 안테나 배치부에 해당하고, 후자의 경우는 공동이 안테나 배치부에 해당한다.
상기 공동로는 밀폐된 것을 이용할 수 있다. 이로써, 공동 속으로의 이물의 침입을 방지할 수 있다. 또한, 밀폐된 공동 속이 진공 또는 불활성가스로 채워져 있으면, 공동 속에 있어서 불필요한 방전이 생기는 것을 방지할 수 있다.
상기 공동 속은 고체의 유전체로 채워져 있어도 좋다. 이로써, 공동 속에 있어서 불필요한 방전이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 공동 속을 밀폐할 필요는 없다. 또한, 공동을 이용하는 대신에, 상기 벽의 적어도 일부가 고체의 유전체로 이루어지고, 상기 고주파안테나가 이 유전체 속에 매립되어 있다는 구성을 취할 수도 있다.
상기 공동의 상기 외면측에는 덮개가 설치되어 있어도 좋다. 이와 같은 덮개를 이용하면, 보수 점검 등을 할 때에 덮개를 엶으로써, 진공용기 벽의 외면측과 공동 속 사이에서 고주파안테나를 용이하게 출입시킬 수 있다. 또한, 상기 덮개에 상기 고주파안테나를 장착할 수 있다. 이로써, 덮개를 착탈하는 것만으로도, 더욱 용이하게 고주파안테나를 출입시킬 수 있다.
본 발명에 관한 플라즈마 처리장치는, 안테나 배치부를 복수 구비할 수 있다. 이로써, 진공용기 속에 형성되는 플라즈마의 밀도의 균일성을 높일 수 있다.
본 발명에 관한 플라즈마 처리장치에 의하면, 진공용기 속에 강한 고주파 유도전계를 형성할 수 있고, 또한, 안테나 도체의 스퍼터링이나 온도상승 및 파티클의 발생을 방지할 수 있다.
[도 1] 본 발명에 관한 플라즈마 처리장치의 제1 실시예를 나타내는 종단면도(a) 및 이 플라즈마 처리장치에서 이용되는 고주파안테나 유닛(20)의 종단면도(b).
[도 2] 본 실시형태의 플라즈마 처리장치에 있어서의 고주파안테나(21)의 형상을 나타내는 사시도(a), 상면도(b) 및 측면도(c).
[도 3] 고주파안테나와 고주파전원의 접속의 일례를 나타내는 상면도.
[도 4] 제1 실시예의 제1 변형예를 나타내는 확대 종단면도.
[도 5] 제1 실시예의 제2 변형예를 나타내는 확대 종단면도.
[도 6] 본 발명에 관한 플라즈마 처리장치의 제2 실시예를 나타내는 확대 종단면도.
[도 7] 본 발명에 관한 플라즈마 처리장치의 제3 실시예를 나타내는 확대 종단면도.
[도 8] 본 발명에 관한 플라즈마 처리장치의 제4 실시예를 나타내는 확대 종단면도.
[도 9] 본 발명에 관한 플라즈마 처리장치의 제5 실시예를 나타내는 확대 종단면도(a) 및 이 실시예에서 이용되는 고주파안테나(41)의 상면도(b).
[도 10] 본 발명에 관한 플라즈마 처리장치의 제6 실시예를 나타내는 확대 종단면도.
[도 11] 본 발명에 관한 플라즈마 처리장치의 제7 실시예를 나타내는 확대 종단면도(a), 및 패러데이 전극(51) 및 패러데이 전극(51)의 주변의 구성을 나타내는 상면도(b).
도 1 내지 도 11을 이용하여, 본 발명에 관한 플라즈마 처리장치의 실시예를 설명한다.
실시예 1
도 1 (a)는, 제1 실시예의 플라즈마 처리장치(10)의 종단면도이다. 플라즈마 처리장치(10)는, 진공용기(11)와, 진공용기의 내부공간(112)에 배치된 베이스체(基體)지지부(12)와, 진공용기(11)의 측벽에 설치된 가스배출구(13) 및 가스도입구(14)와, 진공용기(11)의 상벽(上壁)(111)의 외면(111A)과 내면(111B) 사이에 설치된 공동(空洞)(안테나 배치부)(113)과, 공동(113)과 진공용기의 내부공간(112)을 구분하는 파티션재(파티션판)(16)와, 외면(111A)측으로부터 공동(113)에 장착된 고주파안테나 유닛(20)을 가진다.
파티션재(16)는 유전체 제품으로서, 그 재료로서 산화물, 질화물, 탄화물, 불화물 등을 이용할 수 있다. 그들 재료 중에서, 석영, 알루미나, 지르코니아, 이트리아, 질화규소 혹은 탄화규소를 적절하게 이용할 수 있다.
공동(113)의 내주면의 하단(下端)에는 내측으로 돌출된 단(段)(111C)이 형성되고 있고, 이 단(111C) 상에 파티션재(16)의 외주연(外周緣)이 재치되도록 장착되어 있다. 또한, 덮개(23)의 하면(下面)에는, 진공용기(11)의 외측으로부터 공동(113)에 끼워 맞추도록 볼록부가 마련되어 있다.
가스배출구(13)는 진공펌프에 접속되어 있고, 진공펌프에 의하여 진공용기의 내부공간(112)의 공기나 수증기 등이 가스배출구(13)로부터 배출됨으로써, 진공용기의 내부공간(112)은 고진공 상태로 된다. 가스도입구(14)는, 진공용기의 내부공간(112)에 수소가스 등의 플라즈마 생성가스나 제막(製膜) 원료가스를 도입하기 위한 것이다. 베이스체지지부(12)에 지지되는 베이스체(S)는, 진공용기(11)의 측벽에 설치된 베이스체 반출입구(15)로부터 진공용기의 내부공간(112)에 반입되고, 또는 진공용기의 내부공간으로부터 반출된다. 베이스체 반출입구(15)는, 베이스체(S)의 반출입시 이외에는 기밀하게 폐쇄된다.
다음으로, 고주파안테나 유닛(20)에 대하여 설명한다. 도 1 (b)는, 고주파안테나 유닛(20)을 포함하는, 공동(113) 및 그 주변의 종단면도이다. 고주파안테나 유닛(20)은, 공동(113)을 진공용기(11)의 외측으로부터 폐색하도록 설치된 금속(예컨대 스테인레스강)제의 덮개(23)와 고주파안테나(21)로 이루어진다.
고주파안테나(21)는 공동(113) 속에 배치되고, 양단(兩端)이 피드스루(feedthrough)(24)를 통하여 덮개(23)에 장착되어 있다. 이와 같이 고주파안테나(21)가 덮개(23)에 장착되어 있기 때문에, 덮개(23)의 착탈에 의하여, 고주파안테나(21)는 플라즈마 처리장치로부터 용이하게 착탈할 수 있다. 또한, 고주파안테나(21)는 도전제의 파이프에 의하여 형성되어 있고, 파이프 속에 냉각수 등의 냉매를 흐르게 할 수 있다. 고주파안테나(21)의 일방의 단(端)은 고주파전원에 접속되고, 타방의 단은 접지되어 있다.
다음으로, 고주파안테나(21)의 형상을 설명한다. 고주파안테나(21)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, U자 형상의 파이프를 2개, 서로의 양단을 마주하게 하여 파티션재(16)에 평행하게 배치한 제1 U자부(212A) 및 제2 U자부(212B)를 가지고, 제1 U자부(212A)의 일방의 단(端)(212A1)과 제2 U자부(212B)의 일방의 단(端)(212B1)을 직선 형상의 접속부(212C)로 접속한 구성을 가진다. 그리고, 제1 U자부(212A)의 타방의 단(端)(212A2)과 제2 U자부(212B)의 타방의 단(端)(212B2)은 상방(上方)으로 구부러져서, 덮개(23)에 장착되어 있다.
덮개(23)에는, 공동(113) 속을 배기하여 진공으로 하기 위한 공동배기구(25)가 설치되어 있다. 또한, 고주파안테나(21)와 피드스루(24) 사이, 피드스루(24)와 덮개(23) 사이, 덮개(23)와 상벽(111) 사이, 및 파티션재(16)와 상벽(111) 사이는, 진공시일에 의하여 밀폐되어 있다. 이들 공동배기구(25) 및 진공시일에 의하여, 공동(113) 속은 고진공 상태로 유지된다.
다음으로, 도 3을 이용하여, 고주파안테나(21)와 고주파전원을 접속하는 구성의 일례를 설명한다. 도 3은 본 실시형태의 플라즈마 처리장치(10)의 상면도이다. 본 실시형태에서는, 8개의 공동(113) 속에 1개씩 수용된, 합계 8개의 고주파안테나(21)가 이용된다. 이들 8개의 고주파안테나(21)는 4개씩 2세트로 나누어지며, 세트마다 1개의 고주파전원이 접속되어 있다. 각 고주파안테나(21)의 급전측 단부(端部)(211)에는, 급전점(給電点)(31)으로부터 4방향으로 뻗는 4개의 급전봉(32)이 접속되고, 이 급전점(31)에 고주파전원이 접속되어 있다.
본 실시예의 플라즈마 처리장치(10)의 동작을, 베이스체(S) 상에 제막(製膜)물질을 퇴적시키는 경우를 예로 설명한다. 먼저, 베이스체(S)를 베이스체 반출입구(15)로부터 진공용기의 내부공간(112)에 반입하여, 베이스체지지부(12) 상에 재치한다. 다음으로, 베이스체 반출입구(15)를 폐쇄하고, 진공펌프를 이용하여, 진공용기의 내부공간(112)의 공기나 수증기 등을 가스배출구(13)로부터 배출함과 함께, 공동(113) 속의 공기나 수증기 등을 공동배기구(25)로부터 배출함으로써, 진공용기의 내부공간(112) 및 공동(113)을 진공으로 한다. 이어서, 가스도입구(14)로부터 플라즈마 생성용 가스 및 제막(製膜) 원료가스를 도입한다. 그리고, 고주파안테나(21)의 파이프에 냉매를 흐르게 하면서, 고주파안테나(21)에 고주파전력을 투입한다. 이 고주파전력의 투입에 의하여 고주파안테나(21)의 주위에 고주파 유도전계가 생성된다. 이 고주파 유도전계는 유전체 제품인 파티션재(16)를 통과하여 진공용기의 내부공간(112)에 도입되어, 플라즈마 생성용 가스를 전리(電離)한다. 이로써 플라즈마가 생성된다. 플라즈마 생성용 가스와 함께 진공용기의 내부공간(112)에 도입된 제막 원료가스는 플라즈마에 의하여 분해되어, 베이스체(S) 상에 퇴적한다.
본 실시예의 플라즈마 처리장치(10)에서는, 진공용기의 상벽(111)의 외면(111A)과 내면(111B) 사이에 설치된 공동(113)에 고주파안테나(21)를 배치하였기 때문에, 외부안테나 방식의 경우보다도 강한 고주파 유도전계를 진공용기(11)의 내부공간(112)에 생성할 수 있다. 또한, 고주파안테나(21)가 배치된 공동(113)과 플라즈마가 생성되는 진공용기의 내부공간(112)을 파티션재(16)에 의하여 분리하였기 때문에, 플라즈마가 고주파안테나(21)를 에칭하여 고주파안테나(21)의 수명이 짧아지는 것이나 박막 혹은 피처리 베이스체에 고주파안테나(21)의 재료가 불순물로서 혼입하는 것 및 파티클이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 고주파안테나(21)가 배치되는 공동(113)을 고진공 상태로 유지하도록 하였기 때문에, 공동(113)에 있어서 불필요한 방전이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 고주파안테나(21)의 제1 U자부(212A)에 있어서 일방의 단(端)(212A1)으로부터 U자의 바닥부를 향하여 흐르는 전류에 의하여 형성되는 자계와, U자의 바닥부로부터 타방의 단(端)(212A2)으로 향하여 흐르는 전류에 의하여 형성되는 자계가 동(同) 위상에서 진동하는 상하방향 성분을 가진다. 제2 U자부(212B)에 있어서도 마찬가지의 상하방향 성분을 가지는 자계가 형성된다. 이로써, 1개의 직선 형상의 고주파안테나를 이용하였을 경우보다도, 안테나의 하방에 있어서의 자계의 상하방향 성분을 크게 할 수 있다. 그로 인하여, 1개의 직선 형상의 고주파안테나를 이용한 경우와 비교하여, 고주파전력의 강도나 플라즈마 생성가스의 압력이 같은 경우에는 플라즈마 밀도를 보다 높일 수 있으며, 혹은, 같은 밀도로 플라즈마를 얻는 경우에는 고주파전력의 강도나 플라즈마 생성가스의 압력을 보다 낮게 할 수 있다.
다음으로, 제1 실시예의 변형예 1에 대하여, 도 4를 이용하여 설명한다. 본 변형예에서는, 상벽(111)의 단(段)(111C)이 없고, 파티션재(16A)가 진공용기의 내부공간(112)측으로부터 공동(113)을 덮도록 설치되어 있다. 이로써, 공동(113)을 진공용기의 내부공간(112)측으로 확대하여, 고주파안테나(21)의 위치를 진공용기의 내부공간(112)에 가까이 할 수 있다. 그 밖의 구성은 상기 실시예와 마찬가지이다.
다음으로, 제1 실시예의 변형예 2에 대하여, 도 5를 이용하여 설명한다. 본 변형예에서는, 상벽(111)의 하면으로부터, 상벽(111)을 관통시키지 않고 구멍을 설치함으로써, 공동(113A)이 형성되어 있다. 따라서, 공동(113A) 상에는 상벽(111)의 일부가 그대로 남아있다. 그 상벽(111)이 남겨진 부분에, 피드스루를 통하여 고주파안테나(21)가 장착되어 있음과 함께, 공동 진공배기구(25C)가 장착되어 있다. 파티션재(16A)의 구성은 제1 변형예와 마찬가지이다.
실시예 2
다음으로, 도 6을 이용하여, 제2 실시예의 플라즈마 처리장치에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 제1 실시예에 있어서의 공동배기구(25) 대신에, 공동(空洞) 불활성가스도입구(25A) 및 공동 가스배기구(25B)가 고주파안테나 유닛(20A)의 덮개(23)에 설치되어 있다. 공동 불활성가스도입구(25A)로부터 아르곤이나 질소 등의 불활성가스를 도입하여, 공동(113) 속의 공기나 수증기를 불활성가스로 치환하여 공동 가스배기구(25B)로부터 배출함으로써, 공동(113) 속을 불활성가스로 채운다. 이로써, 공동(113) 속을 진공 배기한 경우와 마찬가지로, 불필요한 방전이 생기게 하는 것을 방지할 수 있다. 그 밖의 구성은 제1 실시예와 마찬가지이다.
실시예 3
다음으로, 도 7을 이용하여, 제3 실시예의 플라즈마 처리장치에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 공동(113) 속이 유전체부재(27)로 채워져 있다. 유전체부재(27)의 재료로는, 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에텔 에텔케톤(PEEK) 그 외의 수지, 알루미나, 실리카 그 외의 세라믹스 등을 이용할 수 있다. 유전체부재(27)의 바닥부는 파티션재의 역할을 가진다. 고주파안테나(21)는 상기 실시형태와 마찬가지로 U자형이고, 피드스루를 이용하지 않고 덮개(23)에 직접 고정되어 있다. 이와 같이 고주파안테나(21)가 덮개(23)에 고정됨으로써, 진공용기(11)에 대하여 덮개(23)를 착탈할 때에, 고주파안테나(21) 및 고주파안테나(21)의 주위에 있는 유전체부재(27)도 진공용기(11)에 대하여 착탈된다. 따라서, 본 실시예에서는 고주파안테나(21), 덮개(23) 및 유전체부재(27)가 1세트의 고주파안테나 유닛(20B)을 구성하고 있다고 말할 수 있다.
제3 실시예에서는, 공동(113) 속이 유전체부재(27)로 채워져 있음으로써, 고주파안테나(21)의 근방에서 불필요한 방전이 생기는 것을 방지할 수 있다.
유전체부재(27) 대신에, 유전체의 분말을 공동(113) 속에 충전할 수도 있다. 이 경우, 분말이 공동(113)으로부터 누출되지 않도록 공동(113)을 밀폐한다.
실시예 4
지금까지는 공동(113) 속에 고주파안테나(21)를 배치한 예를 나타내었지만, 도 8에 나타내는 바와 같이, 공동을 이용하지 않고, 외면(111A)과 내면(111B) 사이의 위치(안테나 배치부(113B))에 고주파안테나(21)를 매립할 수도 있다. 이 경우, 고주파안테나(21)와 상벽(111)을 전기적으로 절연함과 함께, 고주파안테나(21)의 근방에서 불필요한 방전이 생기는 것을 방지하기 위하여, 양자 간에 유전체를 끼워 넣든지, 상벽(111) 자체를 유전체 제품로 한다. 후자의 경우, 상벽(111)의 전체를 유전체 제품로 하여도 좋지만, 상벽(111) 중 고주파안테나(21)의 근방만을 유전체 제품로 하는 쪽이 비용을 억제할 수 있다. 유전체의 재료로는 상술한 유전체부재(27)와 마찬가지의 것을 이용할 수 있다. 또한, 상벽(111) 중 고주파안테나(21)와 진공용기의 내부공간(112) 사이에 있는 부분을 유전체 제품으로 함으로써 파티션재(16B)를 구성할 수 있다.
실시예 5
도 9를 이용하여, 지금까지 나타낸 실시예의 것과는 형상이 상이한 고주파안테나를 이용하는 예를 나타낸다. 본 실시예에 있어서의 고주파안테나(41)는, 도 9 (b)에 상면도로 나타낸 바와 같이, 1개의 도전성 파이프가 파티션재(16)에 평행인 면에 있어서 소용돌이 형상으로 형성된 것이다. 그 이외의 구성은 제1 실시예와 마찬가지이다. 고주파안테나(41)를 이와 같은 형상으로 함으로써, 직선 형상이나 U자형의 고주파안테나를 이용한 경우보다도 넓은 범위에 걸쳐서 자계를 형성할 수 있다.
실시예 6
지금까지는 1개의 안테나 배치부(공동)에 고주파안테나를 1개만 설치한 예를 나타내었지만, 1개의 안테나 배치부에 고주파안테나를 2개 이상 설치할 수도 있다. 도 10에 상면도로 나타낸 예에서는, 제1 실시예에 있어서의 고주파안테나(21)가 2개(제1 고주파안테나(21A), 제2 고주파안테나(21B)), 공동(113) 속에 설치되어 있다. 제1 고주파안테나(21A)와 제2 고주파안테나(21B)는, 파티션재(16)로부터의 제1 U자부(212A) 및 제2 U자부(212B)의 거리가 같게 되고, 접속부(212C)가 서로 평행하게 되도록 배치되어 있다.
실시예 7
도 11을 이용하여, 본 발명에 관한 플라즈마 처리장치의 제7 실시예를 설명한다. 본 실시예의 플라즈마 처리장치는, 제1 실시예의 플라즈마 처리장치(10)에 있어서, 파티션재(16) 상(고주파안테나(21) 사이)에 패러데이실드(51)를 재치한 것이다. 패러데이실드(51)는 금속제 상벽(111)에 전기적으로 접속되어 있고, 이 상 벽(111)을 통하여 접지되어 있다. 패러데이실드(51)에 의하여, 고주파안테나(21)의 도체와 플라즈마 사이의 셀프바이어스에 의하여 생기는 직류전계를 차단하여, 내부공간(112)에 생성된 플라즈마가 파티션재(16)에 입사하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 파티션재(16)의 수명을 연장시킬 수 있다. 패러데이실드(51)와 고주파안테나(21) 사이에는, 양자 간에서 방전이 생기는 것을 방지하기 위하여, 유전체 제품의 절연부재(52)가 끼워 넣어져 있다.
또한, 패러데이실드(51)는 하면의 거의 전체가 파티션재(16)에 열적(熱的)으로 접촉하고 있음과 함께, 단부(端部)가 상벽(111)에 열적으로 접촉하고 있다. 그로 인하여, 플라즈마의 에너지를 받아서 가열된 파티션재(16)의 열은, 패러데이실드(51)를 통하여 상벽(111)으로 방출된다. 이로써, 파티션재(16)의 온도상승이 억제되기 때문에, 열에 의한 파티션재(16)의 열화를 억제할 수 있다. 다만, 이 효과를 더욱 높이기 위하여, 냉매에 의하여 패러데이실드(51)를 냉각하거나, 패러데이실드(51)와는 별도로 냉각 파이프 등의 온도상승 억제수단을 설치하여도 좋다.
그 밖의 실시예
상기 각 실시예에서는 고주파안테나(21)의 개수를 8개로 하였지만, 그 개수는 진공용기의 용량 등에 따라서 정할 수 있다. 진공용기의 용량이 비교적 작은 경우에는 고주파안테나(21)를 1개만 설치하여도 좋다. 또한, 상기 실시예에서는 고주파안테나 유닛(20)을 진공용기의 상벽에 설치하였지만, 측벽 등, 상벽 이외의 벽에 설치하여도 좋다.
10…플라즈마 처리장치
11…진공용기
111…진공용기의 상벽
111A…진공용기의 상벽의 외면
111B…진공용기의 상벽의 내면
111C…진공용기의 상벽에 설치된 단(段)
112…진공용기의 내부공간
113, 113A…공동(空洞)(안테나 배치부)
113B…안테나 배치부
12…베이스체(基體) 지지부
13…가스배출구
14…가스도입구
15…베이스체 반출입구
16, 16A, 16B…파티션재(파티션판)
20, 20A, 20B…고주파안테나 유닛
21, 41…고주파안테나
211…급전측 단부(端部)
21A…제1 고주파안테나
21B…제2 고주파안테나
212A…제1 U자부
212B…제2 U자부
212C…접속부
23…덮개
24…피드스루(feed through)
25, 25C…공동(空洞) 진공배기구
25A…공동 불활성가스도입구
25B…공동 가스배기구
27…유전체부재
31…급전점
32…급전봉
51…패러데이실드
52…절연부재
S…베이스체

Claims (18)

  1. a) 진공용기와,
    b) 상기 진공용기의 벽의 내면과 외면 사이에 설치된 공동(空洞)으로 이루어지는, 복수개의 안테나 배치부와,
    c) 상기 복수개의 안테나 배치부의 각각에 하나씩, 상기 벽의 외면측에 착탈가능하게, 또한 장착시에 상기 안테나 배치부의 상기 외면측을 밀폐(密閉)하도록 설치된 덮개와,
    d) 상기 안테나 배치부의 상기 벽의 내면측에 설치된, 상기 안테나 배치부의 상기 내면측을 밀폐하는 유전체 제품의 파티션재(材)와,
    e) 상기 덮개의 각각에 장착되어, 상기 덮개가 상기 벽의 외면측에 장착된 상태에 있어서 상기 안테나 배치부에 배치되고, 상기 덮개와는 일체적으로 또한 상기 파티션재와는 분리되어 상기 안테나 배치부로부터 착탈 가능한 고주파안테나
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 공동 속이 진공인 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 공동 속이 불활성가스로 채워져 있는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 공동 속이 고체의 유전체로 채워져 있는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고주파안테나가 1개의 안테나 배치부 속에 복수 설치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고주파안테나와 상기 파티션재 사이에 접지전극이 설치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 고주파안테나와 상기 접지전극 사이에 유전체 제품의 절연부재가 끼워 넣어져 있는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 접지전극이 패러데이실드인 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 접지전극을 상기 파티션재와 접촉시킴으로써, 상기 파티션재의 온도상승을 억제하는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  12. 청구항 1 또는 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파티션재에 온도상승 억제기구가 설치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  13. 청구항 1 또는 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파티션재의 재료가 산화물, 질화물, 탄화물, 또는 불화물인 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 파티션재의 재료가 석영, 알루미나, 지르코니아, 이트리아, 질화규소 또는 탄화규소인 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  15. 청구항 1 또는 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 배치부를 복수 구비하는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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