KR102299608B1 - 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 가스를 충분히 전리(電離)한 상태로 플라즈마를 플라즈마 처리 공간에 공급할 수 있는 플라즈마원을 제공하는 것을 과제로 한다. 플라즈마원(10)은, 플라즈마를 이용한 처리를 행하는 플라즈마 처리 공간에 플라즈마를 공급하기 위한 장치로서, 플라즈마 생성실(11)과, 플라즈마 생성실(11)과 플라즈마 처리 공간을 연통시키는 개구(12)와, 플라즈마를 생성하는데 필요한 소정 강도의 고주파 전자계를 플라즈마 생성실(11) 내에 생성 가능한 위치에 마련된, 권수가 1회 미만의 코일인 고주파 안테나(13)와, 플라즈마 생성실(11) 내의 개구(12) 근처의 위치에 마련된 전압 인가 전극(14)과, 플라즈마 생성실(13) 내의, 전압 인가 전극(14)보다도 개구(12)의 반대측 근처의 위치에 플라즈마 원료 가스를 공급하는 가스 공급부(가스 공급관)(15)를 구비한다.

Description

플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치
본 발명은, 성막(成膜) 장치나 에칭 장치 등에서 처리실에 플라즈마를 공급하기 위한 플라즈마원(源), 및 상기 플라즈마원을 이용한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
일반적인 플라즈마 처리 장치에서는, 피처리기체(被處理基體)가 마련된 처리실 내에 가스(이하, 「플라즈마 원료 가스」라고 부름)를 도입한 후에, 처리실 내에 고주파 전자계를 형성하여 상기 가스를 플라즈마화하고, 해리(解離)한 가스 분자를 피처리기체에 입사시키는 것에 의해, 피처리 기체의 표면에 성막(成膜), 물리 에칭, 화학 에칭 등의 처리를 행한다.
그것에 대하여 특허 문헌 1에는, 처리 용기(처리실)와, 상기 처리 용기와 개구에 의해 연통하고 상기 처리 용기보다도 용적이 작은 플라즈마 형성 박스(플라즈마 생성실)를 마련하고, 플라즈마 형성 박스의 주위에 유도 결합형의 고주파 안테나를 마련함과 아울러, 플라즈마 형성 박스 내에 플라즈마 원료 가스를 공급하는 가스 공급 수단을 마련한 장치가 기재되어 있다. 이 장치에서는, 플라즈마 형성 박스 내에서 플라즈마를 생성하고, 개구를 통해 그 플라즈마를 처리 용기 내에 공급하는 것에 의해서, 처리 용기 내에서 플라즈마를 이용한 처리가 행하여진다. 이와 같이 처리 용기보다도 용적이 작은 플라즈마 형성 박스 내에서 플라즈마를 생성하는 것에 의해서, 처리 용기 내에서 플라즈마를 생성하는 것보다도, 고주파 전자계의 에너지의 이용 효율을 높게 할 수 있다.
특허 문헌 1에 기재된 플라즈마 형성 박스, 고주파 안테나 및 가스 공급 수단을 합친 것은, 처리 용기로의 플라즈마의 공급원으로서 기능한다. 본 명세서에서는, 이러한 처리 용기(처리실)로의 플라즈마의 공급원을 「플라즈마원」이라고 부른다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2009-076876호 공보
그렇지만, 특허 문헌 1의 장치에서는, 플라즈마만이 아니라, 플라즈마 형성 박스 내에서 아직 플라즈마화되어 있지 않은 가스의 일부도, 개구를 통과하여 처리 용기 내에 유입해 버린다. 처리 용기 내에 유입한 가스는, 플라즈마 형성 박스의 주위에 있는 고주파 안테나로부터 거의 고주파 전자계를 받을 수 없게 되기 때문에, 플라즈마화할 수 없다.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 가스를 충분히 전리한 상태로 처리 용기 또는 처리실에 플라즈마를 공급할 수 있는 플라즈마원, 및 상기 플라즈마원을 이용한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 본 발명에 관한 플라즈마원은, 플라즈마를 이용한 처리를 행하는 플라즈마 처리 공간에 플라즈마를 공급하기 위한 장치로서,
a) 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 공간과, 상기 플라즈마 생성 공간과 상기 플라즈마 처리 공간을 구획하는 벽을 가지는 플라즈마 생성실과,
b) 상기 벽에 형성되고, 상기 플라즈마 생성실과 상기 플라즈마 처리 공간을 연통시키는 개구와,
c) 플라즈마를 생성하는데 필요한 소정 강도의 고주파 전자계를 상기 플라즈마 생성실 내에 생성 가능한 위치에 마련된, 권수(卷數)가 1회 미만의 코일인 고주파 안테나와,
d) 상기 벽 중 상기 개구의 내벽면에, 상기 개구의 공간을 사이에 두도록 마련된 한 쌍의 전압 인가 전극과,
e) 상기 플라즈마 생성 공간 내의, 상기 전압 인가 전극보다도 상기 개구의 반대측 근처의 위치에 플라즈마 원료 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 플라즈마원에서는, 고주파 안테나로서 권수가 1회 미만의 코일을 이용하는 것에 의해, 권수가 1회 이상의 코일보다도 고주파 안테나의 인덕턴스를 작게 할 수 있고, 고주파 전력의 손실을 억제하여 효율 좋게 에너지를 플라즈마 생성에 이용할 수 있다. 이것에 의해, 가스 공급부로부터 플라즈마 생성실 내에 공급되는 가스 분자가 효율 좋게 전리(電離)하여 플라즈마화한다. 그리고, 전압 인가 전극 사이에 전압을 인가하는 것에 의해서, 개구의 반대측 근처에 있는 가스 공급부로부터 공급되어 전압 인가 전극 사이에 도달한 가스 분자의 전리가 촉진되고, 아직 플라즈마화되어 있지 않은 가스가 개구로부터 플라즈마 처리 공간으로 유출되는 것을 막을 수 있다.
본 발명에 관한 플라즈마원에는, 상기의 가스 분자의 전리를 촉진한다고 하는 이점과 함께, 전압 인가 전극 사이에 인가된 전압에 의해서 플라즈마가 착화(着火)하기 쉬워진다고 하는 이점도 있다. 이 이점만을 이용하는 경우에는, 플라즈마가 착화한 후에 전압 인가 전극 사이로의 전압의 인가를 정지 또는 전압을 저하시켜도 괜찮다.
전압 인가 전극에 인가하는 전압은, 직류 전압보다도 고주파 전압이 바람직하다. 고주파 전압을 이용하는 것에 의해, 가스 분자의 전리가 보다 촉진됨과 아울러, 낮은 프로세스 압력에서도 플라즈마를 착화할 수 있다.
고주파 안테나는, 강한 고주파 전자계를 플라즈마 생성실 내에 생성하기 위해서는, 플라즈마에 대한 내성을 가지는 재료로 이루어지는 보호 부재를 주위에 마련한 다음에 플라즈마 생성실 내에 마련하면 좋다. 한편, 고주파 안테나를 플라즈마 생성실 밖에 마련하면, 플라즈마 생성실 내의 고주파 전자계는 약해지지만, 보호 부재를 이용할 필요가 없어, 구성을 간단화할 수 있다. 혹은, 플라즈마 생성실과 외부를 나누는 벽 내에 고주파 안테나를 마련하는 것에 의해, 고주파 안테나가 플라즈마에 노출되는 것을 방지하면서, 어느 정도 강한 고주파 전자계를 플라즈마 생성실 내에 생성할 수 있다.
고주파 안테나에 도입하는 고주파 전류의 주파수는 특별히 상관없다. 상기 주파수는, 전형적으로는 상용의 고주파 전원으로 이용되고 있는 13.56kHz로 할 수 있다. 전압 인가 전극에 고주파 전압을 인가하는 경우에는, 그 주파수는 특별히 상관없지만, 전압값이 낮아도 전리가 계속적으로 진행하도록, 상기 주파수가 높은 쪽이 바람직하다. 취급이 용이하고 또한 방전되기 쉽다고 하는 점에서, 고주파 전압의 주파수는, VHF대인 10MHz~100MHz로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 플라즈마원은, 상기 플라즈마 생성실의 외측의 상기 개구에 대향하는 위치, 또는 상기 플라즈마 생성실의 내측으로서 상기 전압 인가 전극보다도 상기 개구측의 위치에 마련된, 구멍을 가지는 가속 전극을 구비할 수 있다. 이 구성에 의하면, 플라즈마 처리 공간(플라즈마원 밖)에 배치된 피처리물에 양이온을 조사하는 이온원으로서 이용할 수 있다. 구체적으로는, 피처리물 또는 상기 피처리물을 유지하는 피처리물 홀더를 접지한 다음에 가속 전극에 정(正)의 전위를 부여하는 것에 의해서, 플라즈마 생성실 내에서 가스 분자가 전자와 전리하여 생성된 양이온이 가속 전극의 구멍을 통과하여 상기 대상물을 향해서 가속된다. 가속 전극에 마련되는 구멍은 1개만이라도 좋고, 복수개라도 괜찮다.
본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치는, 상기 플라즈마원과, 내부가 상기 플라즈마 처리 공간인 플라즈마 처리실을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 플라즈마원에 의해, 가스를 충분히 전리한 상태로 플라즈마를 플라즈마 처리 공간에 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 플라즈마원의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2의 (a)는 고주파 안테나를 복수개 이용한 본 발명에 관한 플라즈마원의 예를 나타내는 사시도, (b)는 정면에 평행한 단면도 및 (c)는 측면에 평행한 단면도이다.
도 3은 프로세스 압력에 대한 이온 포화 전류 밀도의 실험 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 4는 고주파 안테나의 고주파 전력에 대한 이온 포화 전류 밀도의 실험 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 실시예의 플라즈마원의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 실시예의 플라즈마원의 다른 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 1~도 7을 이용하여, 본 발명에 관한 플라즈마원(源) 및 플라즈마 처리 장치의 실시예를 설명한다.
본 실시예의 플라즈마원(10)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 생성실(11), 개구(12), 고주파 안테나(13), 전압 인가 전극(14), 가스 공급관(15), 및 가속 전극(16)을 가진다.
플라즈마 생성실(11)은, 유전체(誘電體)로 이루어지는 벽(111)에 의해 덮여진 공간이며, 그 내부에 고주파 안테나(13) 및 가스 공급관(15)의 일단이 배치되어 있다. 개구(12)는 플라즈마 생성실의 벽(111)에 마련되어 있고, 도 1의 상측으로부터 보아 슬릿 모양의 형상을 가진다. 플라즈마 생성실(11)로부터 보아 개구(12)의 외측이 상술의 플라즈마 처리 공간에 상당한다.
고주파 안테나(13)는, 선 모양의 도체를 U자형으로 구부린 것이며, 권수가 1회 미만의 코일에 해당한다. 고주파 안테나(13)의 양단부는, 개구(12)에 대향하는 플라즈마 생성실(11)의 벽(111)에 장착되어 있다. 고주파 안테나(13)의 주위는 유전체제의 보호관(131)에 의해 덮여져 있다. 보호관(131)은, 후술한 바와 같이 플라즈마 생성실(11) 내에 생성되는 플라즈마로부터 고주파 안테나(13)를 보호하기 위해서 마련되어 있다. 고주파 안테나(13)의 일방의 단부는 제1 고주파 전원(161)에 접속되어 있고, 타방의 단부는 접지되어 있다. 제1 고주파 전원(161)은, 주파수 13.56MHz로 100~1000W의 고주파 전력을 고주파 안테나(13)에 공급한다.
플라즈마 생성실(11)의 벽(111) 중, 개구(12)의 내벽면에 해당하는 부분에, 1쌍의 전압 인가 전극(14)이 마련되어 있다. 이 전압 인가 전극(14)은 개구(12) 근방의 플라즈마 생성실(11) 내의 공간을 사이에 두도록 마련되어 있고, 일방의 전극은 제2 고주파 전원(162)에 접속되고, 타방의 전극은 접지되어 있다. 제2 고주파 전원(162)은, 주파수 60MHz로 50~500W의 고주파 전력을 전극 사이에 공급한다.
가스 공급관(15)은, 개구(12)에 대향하는 플라즈마 생성실(11)의 벽(111)을 관통하도록 마련된 스테인리스강제의 관이다. 플라즈마 생성실(11) 내의 가스 공급관(15)의 선단(151)은, 고주파 안테나(13)에서의 U자의 내측에 배치되어 있고, 전압 인가 전극(14)으로부터 보면 개구(12)의 반대측에 위치한다. 이 선단(151)으로부터 플라즈마 원료 가스가 플라즈마 생성실(11) 내에 공급된다. 가스 공급관(15)은 접지되어 있다. 가스 공급관(15)으로부터 공급되는 플라즈마 원료 가스에는, 성막 원료의 가스, 화학 에칭이나 물리 에칭에 이용하는 이온을 생성하기 위한 가스, 이온 빔을 생성하기 위한 가스 등, 여러 가지의 가스를 이용할 수 있다.
플라즈마 생성실(11)의 외측에는, 개구(12)에 대향하는 위치에, 접지된 피처리물 홀더(도시하지 않음)가 배치되어 있고, 개구(12)와 피처리물 홀더의 사이로서 개구(12)의 근방의 위치에 가속 전극(16)이 마련되어 있다. 또, 피처리물 홀더는 플라즈마원(10)에는 포함되지 않고, 플라즈마원(10)과 피처리물 홀더를 합쳐서 플라즈마 처리 장치가 구성된다. 가속 전극(16)은 텅스텐제의 판 모양의 부재에 구멍을 다수(복수)개 마련한 것이다. 또, 텅스텐 대신에, 몰리브덴이나 카본제의 판 모양 부재를 이용해도 괜찮다. 가속 전극(16)에는, 접지에 대해서 100~2000V의 정(正)의 전위를 부여하는 직류 전원(163)이 접속되어 있다. 이 구성에 의해, 가속 전극(16)과 피처리물 홀더의 사이에, 정(正)의 이온을 피처리물 홀더측을 향하여 가속시키는 직류 전계가 형성된다.
본 실시예의 플라즈마원(10)의 동작을 설명한다. 가스 공급관(15)의 선단(151)으로부터 플라즈마 생성실(11) 내에 플라즈마 원료 가스를 공급하면서, 제1 고주파 전원(161)으로부터 고주파 안테나(13)에 고주파 전력을 공급함과 아울러 제2 고주파 전원(162)으로부터 전압 인가 전극(14) 사이에 고주파 전력을 공급한다. 이것에 의해, 플라즈마 생성실(11) 내에서 플라즈마가 착화하고, 고주파 안테나(13)의 근방에서 플라즈마 원료 가스의 분자가 전리하여, 플라즈마가 생성됨과 아울러, 전압 인가 전극(14) 사이에서 플라즈마 중의 가스 분자의 전리가 촉진된다. 이렇게 하여 생성된 플라즈마 중에는, 정의 이온과 전자가 존재한다. 생성된 플라즈마는, 개구(12)를 거쳐, 가속 전극(16)에 마련된 구멍을 통과한다. 그리고, 직류 전원(163)에 의해 접지에 대해서 정의 전위를 가속 전극(16)에 부여하는 것에 의해, 플라즈마 중의 정의 이온이 가속 전극(16)으로부터 피처리물 홀더를 향해 가속되어, 가속 전극(16)에 마련된 구멍을 통과하여 플라즈마 처리 공간에 공급된다.
본 실시예의 플라즈마원(10)은, 상기와 같이 가속 전극(16)을 이용하여 정의 이온을 가속하는 것에 의해서, 이온 빔을 생성할 수 있다. 이러한 이온 빔은, 피처리물 홀더에 피처리물을 배치해 두는 것에 의해, 피처리물의 에칭이나 이온 주입 등의 처리에 바람직하게 이용할 수 있다.
고주파 안테나(13)의 개수는 1개로는 한정되지 않고, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이 복수개 마련해도 좋다. 도 2에 나타낸 플라즈마원(10A)에서는, 고주파 안테나(13)는, 개구(12)의 슬릿을 따라서 복수개(도 2에서는 5개 나타냈지만, 개수는 한정되지 않음) 늘어놓아서 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 고주파 안테나(13)의 U자의 면은 상기 슬릿에 평행으로 향하고 있다(즉, 고주파 안테나(13)의 U자의 면의 법선 방향은, 상기 슬릿의 길이 방향에 직교하고 있다). 단, 상기 U자의 면의 방향은 이 예에는 한정되지 않는다. 전압 인가 전극(14)은, 개구(12)의 슬릿의 길이 방향을 따라서 연장되는 1조(2매)의 전극을 이용하고 있다. 이와 같이 복수개의 고주파 안테나(13)를 이용하는 것에 의해, 넓은 플라즈마 처리 공간에 대해서 플라즈마를 공급할 수 있다. 또, 도 2에서는 각 전원의 도시를 생략하고 있다. 또, 도 2에는 가속 전극은 나타내고 있지 않지만, 도 1의 예와 마찬가지로 가속 전극을 마련해도 좋다.
이하, 본 실시예의 플라즈마원(10)을 이용하여 실험을 행한 결과를 나타낸다.
먼저, 고주파 안테나(13)에 공급하는 고주파 전력을 1000W(주파수는 13.56MHz), 전압 인가 전극(14)에 공급하는 고주파 전력을 200W(주파수는 60MHz)에 고정하고, 복수의 프로세스 압력에서, 생성된 플라즈마의 이온 포화 전류 밀도를 측정했다. 비교를 위해서, 전압 인가 전극(14)으로의 고주파 전력의 공급을 정지하여 고주파 안테나(13)에만 고주파 전력(1000W, 13.56MHz)을 공급한 경우와, 고주파 안테나(13)로의 고주파 전력의 공급을 정지하여 전압 인가 전극(14)에만 고주파 전력(200W, 60MHz)을 공급한 경우에 대해서도 동일한 실험을 행했다. 그들 실험 결과를 도 3에 나타낸다. 이들 실험 결과로부터, 측정 범위 내의 어떤 압력에서도, 고주파 안테나(13)와 전압 인가 전극(14) 중 어느 일방에만 고주파 전력을 공급한 경우에는 거의 플라즈마를 생성할 수 없었던 것에 대해서, 고주파 안테나(13)와 전압 인가 전극(14)의 쌍방에 고주파 전력을 공급한 경우에는 플라즈마를 생성할 수 있는 것이 확인되었다.
다음으로, 전압 인가 전극(14)에 공급하는 고주파 전력을 200W(주파수는 60MHz)에 고정하고, 프로세스 압력을 0.2Pa(도 3에서의 최저 압력)에 고정한 다음에, 고주파 안테나(13)에 공급하는 고주파 전력이 다른 복수의 경우에 대해서, 생성된 플라즈마의 이온 포화 전류 밀도를 측정했다. 실험 결과를 도 4에 나타낸다. 고주파 안테나(13)에 공급하는 고주파 전력이 커질수록 플라즈마의 이온 포화 전류 밀도가 높아졌다. 이 결과로부터, 고주파 안테나(13)가 플라즈마의 생성에 유효하게 기능하고 있는 것이 확인되었다.
도 5에, 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치의 일 실시예를 나타낸다. 이 플라즈마 처리 장치(20)는, 상술의 플라즈마원(10)과, 내부 공간이 상기 플라즈마원(10)의 개구(12)에 연통하는 플라즈마 처리실(21)과, 플라즈마 처리실(21) 내에 마련된, 피처리물(S)을 재치하는 피처리물대(22)와, 플라즈마 처리실(21) 내에 플라즈마 처리 가스를 도입하는 플라즈마 처리 가스 도입관(23)과, 플라즈마 처리실(21) 내의 가스를 배기하는 배기관(24)을 가진다. 플라즈마 처리실(21)의 내부 공간이 전술의 플라즈마 처리 공간에 상당한다. 또, 플라즈마 처리 가스 도입관(23)은, 예를 들면 박막의 원료가 되는 원료 가스의 분자를 플라즈마에 의해 분해한 다음에 피처리물(기판)(S) 상에 퇴적시키는 경우에 상기 원료 가스를 공급할 때에 이용된다. 플라즈마원(10)으로부터의 플라즈마에 의해 피처리물(S)을 직접 에칭하는 경우 등에는, 플라즈마 처리 가스 도입관(23)을 생략할 수 있다.
이 플라즈마 처리 장치(20)에서는, 먼저, 진공 펌프(도시하지 않음)를 이용하여 플라즈마 처리실(21) 내의 가스(공기)를 배기관(24)을 통해 배출한 다음에, 필요한 경우에는 플라즈마 처리 가스 도입관(23)으로부터 소정의 가스를 플라즈마 처리실(21) 내에 공급한다. 그리고, 위에서 설명한 바와 같이 플라즈마원(10)을 동작시키는 것에 의해, 개구(12)로부터 플라즈마 처리실(21) 내에 플라즈마를 도입하고, 피처리물(S)에 대해서 박막 재료의 퇴적이나 에칭 등의 처리를 행한다.
여기에서는 플라즈마 처리 장치에서 플라즈마원(10)을 이용하는 예를 설명했지만, 상술의 플라즈마원(10A)을 이용해도 괜찮다. 이것에 의해, 플라즈마원(10A)을 이용하면, 슬릿 모양의 개구(12)로부터 플라즈마가 플라즈마 처리실 내에 공급되고, 장척(長尺)의 피처리물에 대해서 박막 재료의 퇴적이나 에칭 등의 처리를 행할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에는 한정되지 않는다.
예를 들면 고주파 안테나(13)의 형상은, 상기의 U자형 외에도, 반원 등의 부분 원형의 것이나, 직사각형의 것 등, 권수가 1회 이하인 여러 가지의 형상을 취할 수 있다.
또, 고주파 안테나(13)는 플라즈마 생성실(11) 밖에 마련해도 좋고, 벽(111) 내에 마련해도 좋다. 그들의 경우에는, 고주파 안테나(13)의 주위에 보호관(131)을 마련할 필요는 없고, 벽(111)에 유전체제의 것을 이용하면 좋다.
제1 고주파 전원(161)으로부터 고주파 안테나(13)에, 혹은 제2 고주파 전원(162)에 의해 전압 인가 전극(14) 사이에 공급하는 고주파 전력의 크기 및 주파수, 그리고 직류 전원(163)으로부터 가속 전극(16)에 부여하는 전위의 크기는 모두 전술의 것에는 한정되지 않는다. 또, 전압 인가 전극(14)에는, 고주파 전압 대신에 직류 전압을 인가해도 괜찮다.
가스 공급관(15)의 선단(151)은, 전압 인가 전극(14)보다도 개구(12)의 반대측에 마련하면 좋고, 예를 들면 도 6에 나타내는 플라즈마원(10B)과 같이, 고주파 안테나(13)보다도 개구(12)측의 위치에 마련해도 좋다.
가속 전극(16)은, 전압 인가 전극(14)보다도 개구(12)측에 마련하면 좋고, 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 생성실(11)의 내측에 마련해도 좋다. 또, 가속 전압(16)에 마련하는 구멍은, 전술과 같이 복수개라도 좋고, 1개만이라도 괜찮다. 또는, 가속 전압(16)을 생략하여, 개구로부터 자연스럽게 플라즈마 처리 공간에 유입되는 플라즈마를 이용하도록 해도 괜찮다.
또, 도 7에 나타내는 바와 같이, 복수매의 전극으로 이루어지는 가속 전극을 개구(12)측에 마련해도 좋다. 이 예에서는, 개구(12) 근처의 위치로부터 순서대로 제1 가속 전극(16A1)~ 제4 가속 전극(16A4)의 4매의 전극으로 이루어지는 가속 전극(16A)을 이용하고 있다. 제1 가속 전극(16A1)에는 정(正)의 이온의 가속에 필요한 정(正)의 전위를 제1 직류 전원(163A1)에 의해 부여하고, 제2 가속 전극(16A2)에는 플라즈마의 시스(sheath) 형상을 조정하기 위해서 제1 가속 전극(16A1)과는 역부호인 부(負)의 전위를 제2 직류 전원(163A2)에 의해 부여하고, 제3 가속 전극(16A3)에는 빔의 퍼짐을 조정하기 위해서 제2 가속 전극(16A2)과 동일 부호인 부의 전위를 제3 직류 전원(163A3)에 의해 부여하고, 제4 가속 전극(16A4)은 접지 전위로 하고 있다.
여기까지 기술한 플라즈마원의 변형예는 모두, 말할 필요도 없이 상기 플라즈마 처리 장치에서의 플라즈마원으로서 이용할 수 있다.
10, 10A, 10B - 플라즈마원 11 - 플라즈마 생성실
111 - 플라즈마 생성실의 벽 12 - 개구
13 - 고주파 안테나 131 - 보호관
14 - 전압 인가 전극 15 - 가스 공급관
151 - 가스 공급관의 선단 16 - 가속 전극
161 - 제1 고주파 전원 162 - 제2 고주파 전원
163 - 직류 전원 163A1 - 제1 직류 전원
163A2 - 제2 직류 전원 163A3 - 제3 직류 전원
21 - 플라즈마 처리실 22 - 피처리물대
23 - 플라즈마 처리 가스 도입관 24 - 배기관
S - 피처리물

Claims (5)

  1. 플라즈마를 이용한 처리를 행하는 플라즈마 처리 공간에 플라즈마를 공급하기 위한 장치로서,
    a) 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 공간과, 상기 플라즈마 생성 공간과 상기 플라즈마 처리 공간을 구획하는 벽을 가지는 플라즈마 생성실과,
    b) 상기 벽에 형성되고, 상기 플라즈마 생성실과 상기 플라즈마 처리 공간을 연통시키는 개구와,
    c) 플라즈마를 생성하는데 필요한 소정 강도의 고주파 전자계를 상기 플라즈마 생성실 내에 생성 가능한 위치에 마련된, 권수(卷數)가 1회 미만의 코일인 고주파 안테나와,
    d) 상기 벽 중 상기 개구의 내벽면에, 상기 개구의 공간을 사이에 두도록 마련된 한 쌍의 전압 인가 전극과,
    e) 상기 플라즈마 생성 공간 내의, 상기 전압 인가 전극보다도 상기 개구의 반대측 근처의 위치에 플라즈마 원료 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전압 인가 전극에, 고주파 전압을 인가하는 고주파 전원이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 고주파 전압이 10MHz~100MHz의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
    상기 플라즈마 생성실의 외측의 상기 개구에 대향하는 위치, 또는 상기 플라즈마 생성실의 내측으로서 상기 전압 인가 전극보다도 상기 개구측의 위치에 마련된 구멍을 가지는 가속 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마원.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 플라즈마원과, 내부가 상기 플라즈마 처리 공간인 플라즈마 처리실을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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