KR102044097B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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도모히토 고마츠
쥰 나카고미
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 가스 공급 구멍의 형상을 적정화하여, 가스 공급 구멍에서 마이크로파의 표면파에 의해 이상 방전이 생기는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 처리 용기의 천정부에 배치되고, 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위한 마이크로파를 해당 처리 용기의 내부에 도입하는 마이크로파 도입 모듈과, 상기 처리 용기의 천정부에 형성된, 가스를 플라즈마 처리 공간에 도입하는 복수의 가스 공급 구멍을 가지는 마이크로파 플라즈마 처리 장치로서, 상기 복수의 가스 공급 구멍의 각각은, 상기 가스 공급 구멍의 세공으로부터 확대하고, 상기 플라즈마 처리 공간에 개구되는 공동부를 갖고, 상기 공동부의 플라즈마 처리 공간측의 직경은 3㎜ 이상이고, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장의 1/8 이하인 플라즈마 처리 장치를 제공한다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리 장치의 천정부에 복수의 가스 공급 구멍을 마련하고, 가스 공급원으로부터 공급된 가스를, 복수의 가스 공급 구멍으로부터 플라즈마 처리 장치의 내부로 샤워 형상으로 공급하는 것이 행해지고 있다(예를 들면, 특허문헌 1~3을 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2009-228054호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2016-119325호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2007-221116호 공보
마이크로파 플라즈마 처리 장치에서는, 마이크로파가 공급되는 챔버의 천정부의 표면(내벽면)에 마이크로파의 표면파가 전파된다. 이 때문에, 마이크로파 플라즈마 처리 장치에서는, 예를 들면 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 등의 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치와 비교하여, 천정부의 표면을 전파하는 마이크로파의 표면파에 의해 천정부의 표면의 전계 강도는 높아진다. 이 마이크로파가 높은 전계 강도이기 때문에, 천정부의 표면에 개구되는 가스 공급 구멍에서 방전이 생기기 쉽다. 이 때문에, 가스 공급 구멍에서 아크 방전(이상 방전)이 발생하여, 가스 공급 구멍을 형성하는 부재가 녹아, 가스 공급 구멍이 막히는 경우가 있다.
이에 대해, 가스 공급 구멍에 포러스(porous)의 유전체를 매립함으로써, 포러스 부분에 가스가 통하면서, 가스 공급 구멍에 침입하는 마이크로파의 표면파에 의한 이상 방전의 발생을 방지하는 것이 고려된다. 그러나, 이 경우, 가스 공급 구멍에 매립하는 포러스의 유전체가 필요하여 부품 개수가 증가한다. 또한, 제조시에 있어, 포러스의 유전체 재료를 가스 공급 구멍에 유입하고, 천판과 접합 및 소성하여 포러스의 유전체 재료를 가스 공급 구멍에 접착하는 공정이 증가한다.
상기 과제에 대해, 일 측면에서는, 본 발명은, 가스 공급 구멍의 형상을 적정화하여, 가스 공급 구멍에서 마이크로파의 표면파에 의해 이상 방전이 생기는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 일 형태에 따르면, 처리 용기의 천정부에 배치되고, 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위한 마이크로파를 해당 처리 용기의 내부에 도입하는 마이크로파 도입 모듈과, 상기 처리 용기의 천정부에 형성된, 가스를 플라즈마 처리 공간에 도입하는 복수의 가스 공급 구멍을 가지는 마이크로파 플라즈마 처리 장치로서, 상기 복수의 가스 공급 구멍의 각각은, 상기 가스 공급 구멍의 세공(細孔)으로부터 확대하고, 상기 플라즈마 처리 공간에 개구되는 공동부를 갖고, 상기 공동부의 플라즈마 처리 공간측의 직경은 3㎜ 이상이고, 또한, 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장의 1/8 이하인 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
일 측면에 의하면, 가스 공급 구멍의 형상을 적정화하여, 가스 공급 구멍에서 마이크로파의 표면파에 의해 이상 방전이 생기는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 종단면의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 일 실시 형태에 따른 가스 공급 구멍의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 일 실시 형태에 따른 가스 공급 구멍의 개구부의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 일 실시 형태에 따른 유전체창부의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 일 실시 형태에 따른 공동부 내부의 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 6은 변형예에 따른 공동부 내부의 가스의 흐름의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 가스 공급 구멍의 형상과 전자기계 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 변형예에 따른 공동부의 바닥부의 각도와 가스의 체류에 대해 설명하기 위한 도면.
도 9는 변형예에 따른 공동부의 일례를 나타내는 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해 중복된 설명을 생략한다.
[마이크로파 플라즈마 처리 장치]
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 단면도의 일례를 나타낸다. 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 웨이퍼 W를 수용하는 챔버(처리 용기)(1)를 가진다. 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는, 마이크로파에 의해 챔버(1)측의 표면에 형성되는 표면파 플라즈마에 의해서, 반도체 웨이퍼 W(이하, 「웨이퍼 W」라고 부름)에 대해 소정의 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치의 일례이다. 소정의 플라즈마 처리의 일례로서는, 성막 처리 또는 에칭 처리가 예시된다.
마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는, 챔버(1)의 천정부에 배치되고, 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위한 마이크로파를 챔버(1)의 내부에 도입하는 마이크로파 도입 모듈과, 챔버(1)의 천정부에 형성되고, 가스를 플라즈마 처리 공간에 도입하는 복수의 가스 공급 구멍을 가진다. 이하, 본 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 구성의 상세에 대해 설명한다.
챔버(1)는, 기밀하게 구성된 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속 재료로 이루어지는 대략 원통 형상의 처리 용기이고, 접지되어 있다. 본체부(10)는 챔버(1)의 천정부를 구성하는 천판이다. 챔버(1)의 상부와 본체부(10)의 접촉면에 마련된 지지 링(129)에 의해, 챔버(1) 내는 기밀하게 밀봉되어 있다. 본체부(10)는 금속으로 구성되어 있다.
마이크로파 플라즈마원(2)은 마이크로파 출력부(30)와 마이크로파 전송부(40)와 마이크로파 방사 부재(50)를 가진다. 마이크로파 플라즈마원(2)은 챔버(1)의 천정부(천판)의 내벽에 형성된 유전체창부(1a)로부터 챔버(1)의 내부에 접하도록 마련되어 있다. 마이크로파 출력부(30)는 복수 경로로 분배하여 마이크로파를 출력한다. 마이크로파 플라즈마원(2)으로부터 유전체창부(1a)를 통해 챔버(1) 내로 마이크로파가 도입되면, 챔버(1) 내에서 표면파 플라즈마가 형성된다.
챔버(1) 내에는 웨이퍼 W를 탑재하는 탑재대(11)가 마련되어 있다. 탑재대(11)는 챔버(1)의 바닥부 중앙에 절연 부재(12a)를 사이에 두고 배치된 통 형상의 지지 부재(12)에 의해 지지되어 있다. 탑재대(11) 및 지지 부재(12)를 구성하는 재료로서는, 표면을 알루마이트 처리(양극 산화 처리)한 알루미늄 등의 금속이나 내부에 고주파용의 전극을 가진 절연 부재(세라믹스 등)가 예시된다. 탑재대(11)에는, 웨이퍼 W를 정전 흡착하기 위한 정전 척, 온도 제어 기구, 웨이퍼 W의 이면에 열 전달용의 가스를 공급하는 가스 유로 등이 마련되어도 좋다.
탑재대(11)에는, 정합기(13)를 거쳐서 고주파 바이어스 전원(14)이 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 바이어스 전원(14)으로부터 탑재대(11)로 고주파 전력이 공급되는 것에 의해, 웨이퍼 W측으로 플라즈마 중의 이온이 인입된다. 또, 고주파 바이어스 전원(14)은 플라즈마 처리의 특성에 따라서는 마련되지 않아도 좋다.
챔버(1)의 바닥부에는 배기관(15)이 접속되어 있고, 이 배기관(15)에는 진공 펌프를 포함하는 배기 장치(16)가 접속되어 있다. 배기 장치(16)를 작동시키면 챔버(1) 내가 배기되고, 이것에 의해, 챔버(1) 내가 소정의 진공도까지 고속으로 감압된다. 챔버(1)의 측벽에는, 웨이퍼 W의 반입출을 행하기 위한 반입출구(17)와, 반입출구(17)를 개폐하는 게이트 밸브(18)가 마련되어 있다.
마이크로파 전송부(40)는 마이크로파 출력부(30)로부터 출력된 마이크로파를 전송한다. 마이크로파 전송부(40)에 마련된 주변 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)는 앰프부(42)로부터 출력된 마이크로파를 마이크로파 방사 부재(50)에 도입하는 기능 및 임피던스를 정합하는 기능을 가진다.
본 실시 형태의 마이크로파 방사 부재(50)에서는, 6개의 주변 마이크로파 도입 기구(43a)에 대응하는 6개의 유전체층(123)이 본체부(10)에서 둘레 방향으로 등간격으로 배치되고, 6개의 유전체창부(1a)가 챔버(1)의 내부에 원형으로 노출된다.
또한, 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)에 대응하는 1개의 유전체층(133)이 본체부(10)의 중앙에 배치되고, 1개의 유전체창부(1a)가 챔버(1)의 내부에 원형으로 노출된다. 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)는 본체부(10)의 중앙에서 6개의 주변 마이크로파 도입 기구(43a)로부터 등간격의 위치에 배치되어 있다.
주변 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)는 통 형상의 외측 도체(52) 및 그 중심에 마련된 막대 형상의 내측 도체(53)를 동축(同軸) 형상으로 배치한다. 외측 도체(52)와 내측 도체(53)의 사이에는, 마이크로파 전력이 급전되고, 마이크로파 방사 부재(50)를 향해 마이크로파가 전파되는 마이크로파 전송로(44)로 되어 있다.
주변 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)에는, 슬러그(54)와, 그 선단부(先端部)에 위치하는 임피던스 조정 부재(140)가 마련되어 있다. 슬러그(54)를 이동시키는 것에 의해, 챔버(1) 내의 부하(플라즈마)의 임피던스를 마이크로파 출력부(30)에서의 마이크로파 전원의 특성 임피던스에 정합시키는 기능을 가진다. 임피던스 조정 부재(140)는, 유전체로 형성되고, 그 비유전률에 의해 마이크로파 전송로(44)의 임피던스를 조정하도록 되어 있다.
마이크로파 방사 부재(50)는 본체부(10)의 내부에 구성되어 있다. 마이크로파 출력부(30)로부터 출력되고, 마이크로파 전송부(40)로부터 전송된 마이크로파는 마이크로파 방사 부재(50)로부터 챔버(1) 내로 방사된다.
마이크로파 방사 부재(50)는 유전체 천판(121, 131), 슬롯(122, 132) 및 유전체층(123, 133)을 가진다. 유전체 천판(121)은 주변 마이크로파 도입 기구(43a)에 대응하여 본체부(10)의 상부에 배치되고, 유전체 천판(131)은 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)에 대응하여 본체부(10)의 상부에 배치되어 있다. 유전체 천판(121, 131)은 마이크로파를 투과시키는 원반 형상의 유전체로 형성되고 있다. 유전체 천판(121, 131)은, 진공보다 큰 비유전률을 가지고 있고, 예를 들면 석영, 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹스, 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 불소계 수지나 폴리이미드계 수지에 의해 형성될 수 있다. 유전체 천판(121, 131)은 비유전률이 진공보다 큰 재료로 구성된다. 이것에 의해, 유전체 천판(121, 131) 내를 투과하는 마이크로파의 파장을, 진공 중을 전파하는 마이크로파의 파장보다 짧게 하여 슬롯(122, 132)을 포함하는 안테나를 작게 하는 기능을 가진다.
유전체 천판(121) 아래에는, 본체부(10)에 형성된 슬롯(122)을 거쳐서 유전체층(123)이 본체부(10)의 개구에 끼워져 있다. 유전체 천판(131) 아래에는, 본체부(10)에 형성된 슬롯(132)을 거쳐서 유전체층(133)이 본체부(10)의 개구에 끼워져 있다.
유전체층(123, 133)은 천정부의 내부 표면에서 균일하게 마이크로파의 표면파 플라즈마를 형성하기 위한 유전체창으로서의 기능을 가진다. 유전체층(123, 133)은, 유전체 천판(121, 131)과 마찬가지로, 예를 들면 석영, 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹스, 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 불소계 수지나 폴리이미드계 수지에 의해 형성되어도 좋다.
본 실시 형태에서는, 주변 마이크로파 도입 기구(43a)의 수는 6개이지만, 이것에 한정되지 않고, N개 배치된다. N는 1이어도 좋고, 2 이상이어도 좋지만, 3 이상이 바람직하고, 예를 들면 3~6이어도 좋다. 또, 마이크로파 방사 부재(50)는, 챔버(1)의 천정부를 구성하는 본체부(10)의 둘레 방향으로 배치되고, 플라즈마를 생성하기 위한 마이크로파를 해당 처리 용기 내에 도입하는 N개의 마이크로파 도입 모듈의 일례이다.
본체부(10)의 금속에는 샤워 구조의 가스 도입부(21)가 형성되어 있다. 가스 도입부(21)에는, 가스 공급원(22)이 접속되고, 가스 공급원(22)으로부터 공급되는 가스는 가스 공급 배관(111)을 거쳐서 가스 확산실(62)로부터 가스 도입부(21)를 통해 챔버(1) 내에 샤워 형상으로 공급된다. 가스 도입부(21)는 챔버(1)의 천정부에 형성된 복수의 가스 공급 구멍(60)으로부터 가스를 공급하는 가스 샤워 헤드의 일례이다. 가스의 일례로서는, 예를 들면 Ar 가스 등의 플라즈마 생성용의 가스나, 예를 들면 O2 가스나 N2 가스 등의 고에너지로 분해시키고자 하는 가스를 들 수 있다.
마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부는 제어 장치(3)에 의해 제어된다. 제어 장치(3)는, 마이크로프로세서(4), ROM(Read Only Memory)(5), RAM(Random Access Memory)(6)을 가지고 있다. ROM(5)이나 RAM(6)에는 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 프로세스 시퀀스 및 제어 파라미터인 프로세스 레시피가 기억되어 있다. 마이크로프로세서(4)는 프로세스 시퀀스 및 프로세스 레시피에 근거하여, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부를 제어한다. 또한, 제어 장치(3)는 터치 패널(7) 및 디스플레이(8)를 갖고, 프로세스 시퀀스 및 프로세스 레시피에 따라 소정의 제어를 행할 때의 입력이나 결과의 표시 등이 가능하게 되어 있다.
이러한 구성의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에서 플라즈마 처리를 행할 때에는, 우선 웨이퍼 W가 반송 암 상에 유지된 상태에서, 개구된 게이트 밸브(18)로부터 반입출구(17)를 통해 챔버(1) 내에 반입된다. 게이트 밸브(18)는 웨이퍼 W를 반입한 후에 닫힌다. 웨이퍼 W는, 탑재대(11)의 위쪽까지 반송되면, 반송 암으로부터 푸셔 핀으로 옮겨지고, 푸셔 핀이 강하하는 것에 의해 탑재대(11)에 탑재된다. 챔버(1)의 내부의 압력은 배기 장치(16)에 의해 소정의 진공도로 유지된다. 가스가 가스 도입부(21)로부터 샤워 형상으로 챔버(1) 내에 도입된다. 주변 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)를 거쳐서 마이크로파 방사 부재(50)로부터 방사된 마이크로파가 천정부의 내부 표면을 전파한다. 표면파로 되어 전파하는 마이크로파의 강한 전계에 의해, 가스가 분해되고, 챔버(1)측의 천정부의 표면 근방에 생성된 표면파 플라즈마에 의해서 웨이퍼 W에 플라즈마 처리가 실시된다. 이하에서는, 챔버(1)의 천정부와 탑재대(11) 사이의 공간을 플라즈마 처리 공간 U라고 한다.
[가스 공급 구멍의 구성]
다음에, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가스 도입부(21)의 가스 공급 구멍(60)의 구성의 일례에 대해 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2(a)는 비교예의 가스 공급 구멍(160)의 일례를 나타낸다. 도 2(b)는 본 실시 형태에 따른 복수의 가스 공급 구멍(60) 중, 도 1의 A로 나타내는 하나의 가스 공급 구멍(60)의 확대도를 나타낸다.
본 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 본체부(10)의 내부 표면 S에서 마이크로파의 표면파가 전파된다. 이 때문에, 본체부(10)의 내부 표면 S에서 전계가 강해진다.
도 2(a)에 나타내는 비교예의 가스 공급 구멍(160)의 직경은, 예를 들면 0.3㎜이고, 길이는, 예를 들면 1㎜이다. 이 경우, 가스 공급 구멍(160)의 내부의 압력을 P1, 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력을 P2라고 하면, 압력 P1이 압력 P2보다 현저하게 높아진다. 이 때문에, 비교예의 가스 공급 구멍(160)에서는, 가스 공급 구멍(160)에서 이상 방전이 생기기 쉽다. 가스 공급 구멍(160)에서 이상 방전이 발생하면, 가스 공급 구멍(160)을 형성하는 부재가 녹아, 가스 공급 구멍(160)이 막히는 경우가 있다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 가스 공급 구멍(60)의 형상을 적정화하여, 가스 공급 구멍(60)에서 마이크로파의 표면파에 의해 이상 방전이 생기는 것을 방지한다. 구체적으로는, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 가스 공급 구멍(60)은, 그 선단에서 가스 공급 구멍(60)의 세공(60a)으로부터 확대하고, 플라즈마 처리 공간 U에 개구되는 공동부(61)를 가진다. 가스 공급 구멍(60)의 세공(60a)의 직경은, 예를 들면 0.3㎜이고, 길이는, 예를 들면 1㎜이다. 공동부(61)의 플라즈마 처리 공간 U측의 개구부(64)로부터 바닥부(65)까지의 깊이 D는 5㎜ 이상이다. 또한, 공동부(61)는 원통형이다. 단, 공동부(61)는, 원통형에 한정되지 않고, 사각형이나 오각형 등의 다각형을 바닥면으로 하는 각기둥 형상이어도 좋다.
도 2(b)의 개구부(64)의 B-B 단면의 일례를 나타내는 도 3(a)를 참조하면, 개구부(64)의 직경 φ은 3㎜ 이상이고, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/8 이하이다.
플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ는 진공 중의 마이크로파의 파장 λ0의 약 1/3 정도이다. 마이크로파 플라즈마 프로세스에서 사용하는 파장 λ0는 대략 120~480㎜이기 때문에, 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ는 대략 40~160㎜로 된다. 따라서, 개구부(64)의 직경 φ는 3㎜ 이상이고, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/8의 5~20㎜로 된다.
개구부(64)의 직경 φ가 3㎜ 이상, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/8 이하인 기술적 의미에 대해 설명한다. 예를 들면, 개구부(64)의 직경 φ가 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/4인 경우, 마이크로파의 표면파는, 개구부(64)에서 멈추고, 그 앞으로는 전파될 수 없다. 즉, 공동부(61)의 개구부(64)는 마이크로파의 표면파를 개구부(64)의 앞까지 전파시키지 않도록 기능한다. 이 때, 마이크로파의 표면파는, 개구부(64)에서 전반사로 되기 때문에, 공동부(61)의 개구부(64) 부근에서 마이크로파의 전계 강도가 최대로 되고, 임계치를 넘으면 아크 방전이 발생해서, 이상 방전으로 되는 경우가 있다.
이에 반해, 개구부(64)의 직경 φ가 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/8인 경우, 마이크로파의 표면파는 개구부(64)를 통과할 수 있다. 이 때, 마이크로파의 표면파는, 개구부(64)에서 멈추지 않고, 또한 공동부(61)의 내부 압력 P1과 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2의 압력차가 작다. 이 때문에, 공동부(61)의 내부에 마이크로파의 강한 전계는 거의 침입하지 않아, 공동부(61)에서의 이상 방전의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 개구부(64)의 직경 φ는 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/8, 즉 10㎜ 이하일 필요가 있다.
한편, 개구부(64)의 직경 φ가 3㎜보다 작은 경우, 마이크로파의 표면파는 개구부(64)를 통과할 수 있다. 그러나, 공동부(61)의 내부 압력 P1과 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2의 압력차가 커진다. 이 때문에, 공동부(61)에서의 이상 방전의 발생을 방지하는 것은 곤란하다. 따라서, 공동부(61)의 개구부(64)의 직경 φ는 3㎜ 이상으로 한다. 이것에 의하면, 공동부(61)의 내부의 압력 P1은, 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2와 거의 동일한 압력으로 되어, 압력차는 작아진다. 이것에 의해, 공동부(61) 및 그 주변에서 이상 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 공동부(61)에서 마이크로파가 감쇠하는 메카니즘에 대해 설명한다. 도 2(b-1) 및 도 2(b-2)에 나타내는 바와 같이, 공동부(61)의 적어도 바닥부(65)는 절연성 재료(66)에 의해 피복되어 있지 않다. 한편, 공동부(61)의 측부(側部)의 적어도 일부는 절연성 재료(66)에 의해 피복되어 있다. 절연성 재료(66)로서는, 이트리아(Y2O3) 또는 알루미나(Al2O3)가 바람직하다.
도 2(b-1)에 나타내는 바와 같이, 공동부(61)의 측벽은 플라즈마 처리 공간 U측의 개구부(64)로부터 공동부(61)의 바닥부(65)를 향해 서서히 두께가 얇아지도록, 절연성 재료(66)에 의해 피복되어 있어도 좋다. 또한, 공동부(61)의 바닥부(65) 및 측부의 바닥부(65)에 가까운 부분은 절연성 재료(66)에 의해 피복되어 있지 않아도 좋다.
도 2(b-2)에 나타내는 바와 같이, 공동부(61)의 측벽에 피복된 절연성 재료(66)의 두께 D2를, 챔버(1)의 천정부의 벽면에 피복된 절연성 재료(66)의 두께 D1보다 극단적으로 얇게 해도 좋다. 예를 들면, 두께 D2는 두께 D1의 1/100 이하여도 좋다.
마이크로파는 유전체의 내부를 투과하여 전파된다. 그래서, 챔버(1)의 천정부의 내부 표면 S에는, 이트리아(Y2O3) 등의 절연성 재료(66)를 용사하고, 마이크로파의 표면파가 천정부의 내부 표면 S를 쉽게 통과하도록 한다.
한편, 상기와 같이, 공동부(61)의 측벽의 절연성 재료(66)의 두께는, 공동부(61)의 바닥부(65)를 향해 서서히 얇게 하거나 천정부의 내부 표면 S에 용사된 절연성 재료(66)의 두께와 비교하여 극단적으로 얇게 하거나 한다. 이것에 의해, 마이크로파의 표면파가 공동부(61)의 바닥부(65)를 향해 전파될 때에 마이크로파를 지수 함수적으로 감쇠시킬 수 있다.
게다가, 본 실시 형태에서는, 공동부(61)의 적어도 바닥부(65)는 절연성 재료(66)에 의해 피복되어 있지 않다. 즉, 공동부(61)의 바닥부(65)는 본체부(10)의 알루미늄의 금속이 노출되어 있는 상태이다. 이 때문에, 공동부(61)의 바닥부(65)에서는, 마이크로파의 표면파가 전파되기 어렵다. 이것에 의해, 마이크로파의 표면파의 감쇠에 의해, 표면파는 공동부(61)의 바닥부(65)의 세공(60a)까지 도달하지 않거나, 또는 세공(60a)에 도달했다고 해도 그 마이크로파의 전계 강도는 낮다. 이 결과, 세공(60a)에서 이상 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또, 도 2(b-1)에 나타내는 바와 같이, 공동부(61)의 측벽의 절연성 재료(66)의 두께를 공동부(61)의 바닥부(65)를 향해 서서히 얇게 함으로써, 세공(60a)에서의 이상 방전을 방지하면서, 공동부(61)의 개구부(64) 부근에서는 플라즈마 생성 공간 U에서 생성되는 플라즈마에 대한 내성을 유지할 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 복수의 가스 공급 구멍(60)의 각각은 선단에 원통 형상의 공동부(61)를 가진다. 그리고, 공동부(61)의 개구부(64)가 3㎜ 이상이고, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장의 1/8 이하로 형성되어 있다. 이것에 의해, 공동부(61)의 내부의 압력 P1과 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2의 압력차를 작게 할 수 있다.
또한, 공동부(61) 내에 용사된 절연성 재료(66)의 구성에 의해, 공동부(61)의 내부에서 마이크로파의 표면파가 충분히 감쇠하여, 세공(60a)에 마이크로파의 표면파가 도달하지 못하거나, 또는 도달하여도 감쇠가 커서, 세공(60a)에 도달한 마이크로파의 전계 강도는 낮게 되어 있다. 이것에 의해, 세공(60a)에서 이상 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이렇게 해서 가스 공급 구멍(60)의 형상을 적정화하는 것에 의해, 마이크로파의 표면파가 가스 공급 구멍(60)에 침입하여 이상 방전이 생기는 것을 방지해서, 프로세스 윈도우를 확장할 수 있다.
도 2(c)는 본 실시 형태의 변형예 1에 따른 가스 공급 구멍(60)의 일례를 나타낸다. 도 3(b)는 도 2(c)의 개구부(64)의 C-C 단면의 일례를 나타낸다. 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 공동부(61)는 단차부(61c)를 가져도 좋다. 이 때, 공동부(61)는 상이한 직경의 원통형(61a, 61b)을 갖고, 그들의 직경은 플라즈마 처리 공간 U측의 개구부(64)로부터 바닥부(65)를 향해 작아진다. 즉, 원통형(61a)의 직경은 원통형(61b)의 직경보다 크다.
도 2(c)에 나타내는 변형예 1에 따른 가스 공급 구멍(60)의 구성에서도, 개구부(64)의 직경 φ는 3㎜ 이상이기 때문에, 공동부(61)의 내부의 압력 P1이 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2와 거의 동일한 압력으로 되어 있다. 이것에 의해, 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)에서 이상 방전이 발생하기 어려운 구성으로 되어 있다.
또, 변형예 1에 따른 가스 공급 구멍(60)에 의하면, 단차부(61c)의 코너부에서 마이크로파의 표면파가 반사되어, 그 앞으로 전파되기 어려운 구조로 되어 있다. 이 때문에, 공동부(61)의 바닥부(65)에 마이크로파가 더 도달하기 어려워져, 세공(60a)에서 이상 방전이 발생하는 것을 확실히 방지할 수 있다. 또, 공동부(61)의 내부의 단차부(61c)는 1단이어도 좋고, 2단 이상이어도 좋다. 단차부(61c)의 수가 많을수록, 각 코너부에서 마이크로파의 표면파가 반사되기 때문에, 공동부(61)의 바닥부(65)에 마이크로파가 더 도달하기 어려워져 바람직하다.
도 2(d)는 본 실시 형태의 변형예 2에 따른 가스 공급 구멍(60)의 일례를 나타낸다. 도 3(c-1)은 도 2(d)의 개구부(64)의 D-D 단면의 일례를 나타낸다. 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 변형예 2에 따른 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)의 개구부(64)에, 금속제의 부재(63)가 마련되어 있다. 금속제의 부재(63)는 알루미늄 등의 금속제 와이어로 구성되어 있다. 금속제의 부재(63)는, 알루미늄에 한정되지 않고, 어떠한 종류의 금속의 와이어더라도 좋다.
도 2(d)에 나타내는 변형예 2에 따른 가스 공급 구멍(60)의 구성에서도, 개구부(64)의 직경 φ는 3㎜ 이상이기 때문에, 공동부(61)의 내부의 압력 P1이 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2와 거의 동일한 압력으로 되어 있다. 이것에 의해 공동부(61)에서 이상 방전이 발생하기 어렵다.
또, 변형예 2에 따른 가스 공급 구멍(60)에서는, 개구부(64)에 금속제의 부재(63)가 마련되어 있다. 마이크로파는 금속을 투과하지 못하기 때문에, 변형예 2에 따른 가스 공급 구멍(60)에 의하면, 금속제의 부재(63)가 마이크로파의 전자파를 커트하는 부재로서 기능하여, 마이크로파가 공동부(61)에 들어가는 것을 억제할 수 있다.
금속제의 부재(63)는, 도 3(c-1)에 나타내는 바와 같이, 개구부(64)의 양단부를 동일 방향으로 복수개 브릿지(bridge)하는 와이어여도 좋다. 금속제의 부재(63)는 도 2(d)의 개구부(64)의 D-D 단면의 다른 예인 도 3(c-2)에 나타내는 바와 같이 격자 형상이어도 좋다.
금속제의 부재(63)는 1개의 와이어의 브릿지, 2개의 와이어에 의한 십자 형상, 3개의 와이어의 브릿지 등, 개구부(64)의 크기에 따라 와이어의 개수를 바꾸어도 좋다. 단, 금속제의 부재(63)는, 도 3(c-1) 및 도 3(c-2)에 나타내는 바와 같이 드문드문하게 형성하고, 그물망 형상 등과 같이 조밀하게 형성하지 않는다. 그물망 형상으로 형성하면, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에서 성막시에 금속제의 부재(63)로부터 파티클이 발생하여, 웨이퍼 W 상에 비산해서 웨이퍼 W의 플라즈마 처리시에 결함을 일으켜서, 생산성을 악화시키는 원인으로 되기 때문이다.
[유전체창부의 구성]
다음에, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유전체창부(1a)의 구성의 일례에 대해 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4에서는, 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)의 하부에서, 본체부(10) 내에 형성된 슬롯(132) 아래의 유전체층(133)에 의한 유전체창부(1a)의 구성의 일례를 나타낸다. 그러나, 주변 마이크로파 도입 기구(43a)의 하부에서, 본체부(10) 내에 형성된 슬롯(122) 아래의 유전체층(123)에 의한 유전체창부(1a)의 구성에 대해서도 동일한 구성을 가진다. 그래서, 이하에서는, 도 4에 나타내는 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)의 하부의 유전체창부(1a)의 구성에 대해 설명하고, 동일 구성을 가지는 주변 마이크로파 도입 기구(43a)의 유전체창부(1a)의 구성에 대한 설명을 생략한다.
유전체층(133)은 아래로 볼록한 형상을 하고 있고, 챔버(1)의 본체부(10)의 개구부(100a)에 외측으로부터 덮개로 기능하도록 마련되어 있다. 본 실시 형태의 유전체층(133)은 원판 형상을 가진다. 본체부(10)의 개구부(100a)와의 밀봉은 유전체층(133)의 주변부의 O-링(149)으로 행한다. 유전체층(133)의 O-링(149)보다 외측(플라즈마 생성 공간 U측)의 부분(150)은 PTFE(polytetrafluoroethylene: 폴리테트라플루오르에틸렌)의 불소계 수지에 의해 코팅되고, 유전체층(133)과 본체부(10)를 접촉시킨다. 이것에 의해, 유전체층(133)과 본체부(10)의 개구부(100a)의 갭에서 이상 방전이 생기는 것을 방지할 수 있다. 챔버의 O-링(149)보다 내측의 부분(151) 및 챔버(1)의 내벽 전체는 이트리아(Y2O3)로 코팅되어 있다.
또, 소망하는 플라즈마를 발생시킨다고 하는 관점에서, 유전체 천판(131)의 직경 φ2는 120㎜ 이하, 챔버(1)의 개구부(100a)의 직경 φ3은 80㎜ 이상으로 한다. 유전체 천판(131)의 직경 φ2를 120㎜ 이하로 하는 이유는 챔버(1)의 밀봉성의 확보를 위해 어느 정도 크게 할 필요가 있지만, 이보다 커지면 유전체층(133)을 전파하는 마이크로파의 모드 점프(mode jump)가 발생하여, 바람직하지 않기 때문이다.
또한, 챔버(1)의 개구부(100a)의 직경 φ3을 80㎜ 이상으로 하는 것은 직경 φ3이 80㎜보다 작아지면 유전체층(133)의 전력 분포가 악화되기 때문이다.
[공동부의 변형예]
다음에, 공동부(61)의 변형예에 대해 도 5~도 9를 참조하면서 설명한다.
도 5는 일 실시 형태에 따른 공동부(61) 내를 흐르는 가스를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 좌측 도면은 도 5의 우측 도면에 나타내는 공동부(61)의 바닥부(65)의 영역 K의 확대도이다. 도 5의 좌측 도면에 화살표로 나타내는 바와 같이, 공동부(61) 내에서는 가스의 체류점 K1, K2를 중심으로 가스의 소용돌이가 있다는 것을 알 수 있다. 체류점 K1, K2 및 그 근방에 존재하는 가스는 체류하고 있기 때문에 다른 물질과 반응하기 쉽고, 다른 물질과 반응한 결과, 발생하는 물질은 파티클의 원인으로 된다.
그래서, 이하에서는, 가스의 흐름을 개선할 수 있는, 변형예에 따른 공동부(61)를 가지는 가스 공급 구멍(60)에 대해 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6의 우측 도면은 도 6의 좌측 도면에 나타내는 공동부(61)의 바닥부(65)의 영역 Q의 확대도이다.
변형예에 따른 공동부(61)에서는, 바닥부(65)가 세공(65a)을 향해 테이퍼 형상으로 경사져 있다. 도 6의 예에서는, 가스 공급 구멍(60)의 중심선 O로부터 바닥부(65)의 각도를 θ라고 하면, θ=30°이다. 즉, 본 변형예에서는, 세공(60a)에 연속하는 공동부(61)의 바닥부(65)는 중심선 O를 통과하는 공동부(61)의 단면 형상이 60°의 테이퍼 형상으로 되는 원추형으로 형성된다. 공동부(61)는 원추형으로 연속하는 아래측이 원통형으로 되어 있고, 개구부(64)를 향해 수직인 벽면을 가진다. 또, 본 변형예에서도, 공동부(61)의 플라즈마 처리 공간측(개구부(64))의 직경은 3㎜ 이상이고, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장의 1/8 이하이다.
이와 같이, 변형예에서는, 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도 θ를 30°로 함으로써, 세공(60a)으로부터의 가스는 세공(60a)으로부터 공동부(61)의 원추형의 벽면(바닥부(65))을 스무스하게 흘러, 가스의 소용돌이는 형성되지 않는다. 이것에 의해, 변형예에 따른 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)의 내부에서 가스의 체류가 생겨 파티클의 원인으로 되는 물질이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 프로세스 윈도우를 확대할 수 있다. 또, 변형예에 따른 가스 공급 구멍(60)은, 가스의 체류를 막으면서, 상기 실시 형태와 마찬가지로 이상 방전의 발생을 방지할 수 있다.
가공 상, 본 변형예에 따른 공동부(61)의 원추형과 원통형의 경계 부분에서 각이 원만해져 완만한 곡선 상으로 되면, 가스는 공동부(61)의 원추형으로부터 원통형의 부분을 향해 더 순조롭게 흘러, 체류가 생기기 어려운 구조로 할 수 있다.
도 7은 가스 공급 구멍(60)에서의, 마이크로파의 표면파에 의해 발생하는 전자기계의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타낸다. 도 7(a)는 도 2(a)에 나타내는 비교예의 가스 공급 구멍(160)에서의 전자기계 시뮬레이션의 결과의 일례를 나타내고, 도 7(b)는 도 2(b)의 일 실시 형태에 따른 가스 공급 구멍(60)에서의 전자기계 시뮬레이션의 결과의 일례를 나타낸다. 또, 도 7(c)은 본 변형예에 따른 가스 공급 구멍(60)에서의, 전자기계 시뮬레이션의 결과의 일례를 나타낸다. 전자기계는, 도 7의 우측에 나타내는 바와 같이, 전계 강도가 가장 높은 레벨 1로부터 가장 낮은 레벨 9까지, 9단계의 레벨로 나타내어져 있다.
도 7(a)에 나타내는 비교예의 경우, 가스 공급 구멍(160)의 직경은, 예를 들면 0.3㎜이고, 길이는 예를 들면 1㎜이다. 이 경우, 가스 공급 구멍(160)의 내부의 압력 P1은 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2보다 현저하게 높아진다. 따라서, 비교예에서는, 가스 공급 구멍(160)의 선단에서 급격하게 마이크로파의 표면파 전계 E1이 레벨 9로부터 레벨 1로 변화되기 때문에, 가스 공급 구멍(160)에서 이상 방전이 생기기 쉽다.
이에 반해, 도 7(b)의 일 실시 형태에 따른 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)의 내부의 압력 P1과 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2의 압력차가 작다. 이 때문에, 가스 공급 구멍(60)의 내부에서의 마이크로파의 표면파 전계는 레벨 9로부터 레벨 1까지 단계적으로 서서히 변화된다. 이 때문에, 가스 공급 구멍(60)의 선단에서의 마이크로파의 표면파 전계 E2는 급격하게 변화되지 않고, 서서히 변화된다. 이것에 의해, 공동부(61)에서의 이상 방전의 발생을 방지할 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 7(c)의 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도 θ는 30°이다. 이 경우에도, 공동부(61)의 내부의 압력 P1과 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2의 압력차는 작다. 이 때문에, 가스 공급 구멍(60)의 내부에서의 마이크로파의 표면파 전계는 도 7(b)의 가스 공급 구멍(60)과 마찬가지로 레벨 9로부터 레벨 1까지 단계적으로 서서히 변화된다. 이 때문에, 가스 공급 구멍(60)의 선단에서도, 마이크로파의 표면파 전계 E3은 급격히 변화되지 않고, 서서히 변화된다. 이것에 의해, 공동부(61)에서의 이상 방전의 발생을 방지할 수 있다는 것을 알 수 있다.
다음에, 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도를 30°로부터 45°로 바꾸었을 때의 가스의 체류에 대해 도 8을 참조하면서 설명한다.
도 8의 우측 위쪽 도면은 도 8의 좌측 도면에 나타내는 공동부(61)의 바닥부(65)의 세공(60a)에 연속하는 영역 Q의 확대도이고, 도 8의 우측 아래쪽 도면은 도 8의 좌측 도면에 나타내는 바닥부(65)의 영역 Q와 반대측의 단부를 포함하는 영역 K의 확대도이다. 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도 θ를 45°라고 하면, 세공(60a)으로부터의 가스는, 세공(60a)으로부터 공동부(61)의 원추형의 부분을 스무스하게 흐르지만, 영역 K의 원추형과 원통형의 부분의 경계 부근에서, 가스가 소용돌이로 된다. 이것에 의해, 공동부(61)의 내부의 가스의 체류점 K3, K4 및 그 주변에서, 가스가 다른 물질과 반응하여, 파티클의 원인으로 되는 물질이 발생한다.
이상으로부터, 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도 θ가 45°인 경우에는, 공동부(61)에서의 가스의 흐름은 개선되고 있지 않다는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 9(a)~도 9(d)에 나타내는 바와 같이, 가스 공급 구멍(60)의 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도 θ는 45°보다 작은 것이 바람직하다.
도 9(a)는 지금까지 설명한 변형예에 따른 공동부(61)를 나타낸다. 도 9(b)~도 9(d)는 가스 공급 구멍(60)에 관한 그 외의 변형예에 따른 가스 공급 구멍(60)의 일례를 나타낸다. 도 9(b)의 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)의 원통형의 높이는 1㎜이다. 또한, 개구부(64)의 각도 θ는 개구부(64)로부터 1㎜ 상의 원통형의 단부와, 세공(60a)의 단부를 연결한 직선(68)과 가스 공급 구멍(60)의 중심선 O가 이루는 각도로서, 45°보다 작은 각도로 된다. 단, 공동부(61)의 원통형의 높이는 1㎜에 한정되지 않고, 1㎜ 이상이면 좋고, 예를 들면 수mm이어도 좋다.
도 9(c)의 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)는 원추형이고, 원통형을 가지지 않는다. 이 경우, 개구부(64)의 각도 θ는 공동부(61)의 단부(개구부(64))와 세공(60a)의 단부를 연결한 직선(68)이 나타내는 원추형의 양단부와, 가스 공급 구멍(60)의 중심선 O가 이루는 각도로서, 45°보다 작은 각도로 된다.
또, 공동부(61)의 단부(개구부(64))와 세공(60a)의 단부를 연결한 도 9(c)의 직선(68)과 동일한 도 9(d)의 가상선(66')에 대해, 공동부(61)의 벽면(68)이 외측으로 만곡된 대략 원추형 또는 대략 원통형이어도 좋다. 이 경우에도, 도 9(d)의 가상선(66')과 가스 공급 구멍(60)의 중심선 O이 이루는 각도는 45°보다 작은 각도로 한다.
또, 공동부(61)의 벽면(68)은, 도 9(d)에 나타내는 바와 같이 외측으로 만곡되어도 좋지만, 내측으로는 만곡되지 않는다. 벽면(68)이 내측으로 만곡되면, 공동부(61)로부터 플라즈마 처리 공간 U에 가스가 도출되었을 때에, 가스가 외측으로 확산되기 쉬워져, 플라즈마 처리 공간 U에서의 가스의 밀도 분포의 제어가 어려워지기 때문이다.
또, 도 1에 나타내는 본체부(10)의 천정면에 형성된 복수의 가스 공급 구멍(60) 중, 에지측(본체부(10)의 외주측)의 영역의 가스 공급 구멍(60)과, 센터측(본체부(10)의 내주측)의 영역의 가스 공급 구멍(60)과, 미들측(에지와 센터 사이)의 영역의 가스 공급 구멍(60)의 직경 및 각도 중 적어도 어느 하나를 바꾸어도 좋다. 이것에 의해, 가스 공급 구멍(60)의 배치와 형상을 적정화할 수 있다.
예를 들면, 상기 3개의 영역에서 가스 공급 구멍(60)의 각도 θ를 상이한 각도로 설정함으로써, 플라즈마 처리 공간 U에서의 가스의 밀도 분포를 제어할 수 있다. 예를 들면, 가스 공급 구멍(60)의 각도 θ를 작게 함으로써, 플라즈마 처리 공간 U에서의 가스의 밀도에 구배를 만들도록 제어할 수 있다. 또한 예를 들면, 가스 공급 구멍(60)의 각도 θ를 크게 함으로써, 플라즈마 처리 공간 U에서의 가스의 밀도 분포를 평활화할 수 있다.
또한 예를 들면, 상기 각 영역에서 가스 공급 구멍(60)의 직경을 상이한 크기로 적정화해도 좋다. 예를 들면, 직경을 작게 하고 가스 공급 구멍(60)의 수를 늘리면, 가스의 균일성을 높일 수 있다. 이에 부가하여, 가스 공급 구멍(60)의 공동부(61)의 높이를 변화시켜도 좋다.
이상, 플라즈마 처리 장치를 상기 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은 모순되지 않는 범위에서 조합될 수 있다.
본 명세서에서는, 기판의 일례로서 반도체 웨이퍼 W를 들어 설명하였다. 그러나, 기판은, 이것에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat Panel Display)에 이용되는 각종 기판이나, 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
1: 챔버
1a: 유전체창부
2: 마이크로파 플라즈마원
3: 제어 장치
10: 본체부
11: 탑재대
21: 가스 도입부
22: 가스 공급원
30: 마이크로파 출력부
40: 마이크로파 전송부
43a: 주변 마이크로파 도입 기구
43b: 중앙 마이크로파 도입 기구
44: 마이크로파 전송로
50: 마이크로파 방사 부재
52: 외측 도체
53: 내측 도체
54: 슬러그
60: 가스 공급 구멍
60a: 세공
61: 공동부
61c: 단차부
62: 가스 확산실
63: 금속제의 부재
64: 공동부의 개구부
65: 공동부의 바닥부
100: 마이크로파 플라즈마 처리 장치
121, 131: 유전체 천판
122, 132: 슬롯
123, 133: 유전체층
140: 임피던스 조정 부재
U: 플라즈마 처리 공간

Claims (13)

  1. 처리 용기의 천정부에 배치되고, 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위한 마이크로파를 상기 처리 용기의 내부에 도입하는 마이크로파 도입 모듈과, 상기 처리 용기의 천정부에 형성되고, 가스를 플라즈마 처리 공간에 도입하는 복수의 가스 공급 구멍을 가지는 마이크로파 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 복수의 가스 공급 구멍의 각각은,
    상기 가스 공급 구멍의 세공(細孔)으로부터 확대하고, 상기 플라즈마 처리 공간에 개구되는 공동부를 갖고,
    상기 공동부의 플라즈마 처리 공간측의 직경은 3㎜ 이상이고, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장의 1/8 이하이고
    상기 처리 용기의 천정부 및 상기 공동부의 측부의 적어도 일부는 절연성 재료에 의해 피복되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공동부는 원통형인
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공동부의 플라즈마 처리 공간측의 개구부로부터 바닥부까지의 깊이는 5㎜ 이상인
    플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공동부의 적어도 바닥부는 절연성 재료에 의해 피복되어 있지 않는
    플라즈마 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공동부는 상기 플라즈마 처리 공간측의 개구부로부터 바닥부를 향해 두께가 얇아지도록 절연성 재료에 의해 피복되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 공동부의 내부에 피복된 절연성 재료의 두께는 상기 처리 용기의 천정부에 피복된 절연성 재료의 두께의 1/100 이하인
    플라즈마 처리 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 공동부는 1단 이상의 단차부를 갖는
    플라즈마 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공동부의 직경은 상기 플라즈마 처리 공간측의 개구부로부터 바닥부를 향해 작아지는
    플라즈마 처리 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공동부의 상기 플라즈마 처리 공간측의 개구부에는, 금속제의 부재가 마련되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공동부는 상기 세공에 연결되는 원추형을 갖고,
    상기 원추형의 양단부를 연결하는 직선과 상기 공동부의 중심선에 의해 이루는 각도 θ는 45°보다 작은
    플라즈마 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 공동부는 상기 플라즈마 처리 공간측의 개구부측에서 상기 원추형에 연결되는 원통형을 가지는
    플라즈마 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 원통형의 부분의 높이는 1㎜ 이상인
    플라즈마 처리 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공동부는, 상기 세공에 연결되는, 원추형보다 외측으로 만곡된 원추형을 갖고,
    상기 원추형의 양단부와 상기 공동부의 중심선에 의해 이루는 각도 θ는 45°보다 작은
    플라즈마 처리 장치.
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