KR20040070103A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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KR20040070103A KR1020040006421A KR20040006421A KR20040070103A KR 20040070103 A KR20040070103 A KR 20040070103A KR 1020040006421 A KR1020040006421 A KR 1020040006421A KR 20040006421 A KR20040006421 A KR 20040006421A KR 20040070103 A KR20040070103 A KR 20040070103A
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Abstract

플라즈마 처리 장치에서, 도파관에서 전달되어지는 마이크로파들은 자기장 면에서 제공된 제 1 및 제 2 슬롯 안테나들을 통해 표면파들을 형성하기 위해, 마이크로파 전달 윈도우를 통과한다. 챔버 내의 처리 가스는 표면파 플라즈마를 생성하도록 표면파들에 의해 여기된다. 기판은 플라즈마에 의해 처리된다. 각 제 1 슬롯 안테나는 커브 혹은 굽은 형태를 가지고, 그 길이 방향이 실질적으로 마이크로파들의 자기력선들에 따르도록 연장되는 개구가 제공된다. 각 제 2 슬롯 안테나는 사각의 형태를 가지는 개구가 제공된다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 표면파 플라즈마를 사용한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마 기술은 이제까지 코팅(coating), 에칭(etching), 애슁(ashing) 등을 위한 반도체 제조 처리들에 사용되었다. 게다가, 플라즈마 기술은 또한 태양 건전지들, 액정 크리스탈 디스플레이들, 플라즈마 디스플레이들 등을 제조하기 위해 사용되었다. 최근에, 판 크기 혹은 스크린 크기의 증가로, 광(large)-영역 플라즈마 처리 기술들이 필수가 되었다. 그 때문에, 광-영역 및 고-밀도 플라즈마를 균일하게 생성하는 것이 필요하다. 플라즈마 밀도가 균일하다면, 균일한 플라즈마 처리가 기판의 표면 전체에 걸쳐 수행되어질 수 있다.
광-영역 및 고-밀도 플라즈마를 생성할 수 있는 플라즈마 처리 장치에서, 표면파 플라즈마(SWP)를 사용하는 장치가 알려져 있다(즉, 일본 공개 특허 번호 2000-348898(페이지 2, 도 1)). 이 장치에서, 도파관에서 전달되어지는 마이크로파들은 유전체 윈도우를 통해 슬롯 안테나로부터 플라즈마 생성 챔버 안으로 도입되므로 플라즈마 생성 챔버 내의 처리 가스는 플라즈마 생성 챔버에 접한 유전체 윈도우의 표면에서 생성된 표면파들에 의해 여기된다. 표면파들은 유전체 윈도우의 플라즈마 생성 챔버 측 상에 즉시 전달되므로 유전체 윈도우의 표면 영역에 대응되는 플라즈마 영역이 쉽게 얻어질 수 있다. 유전체 윈도우는 유전체 재료로 제조된다.
관련된-기술 장치에서, 표면파 에너지가 유전체 윈도우의 표면 전체에 걸쳐 균일하게 전달된다고 말할 수는 없다. 따라서, 관련된-기술 장치는 플라즈마 밀도 분포의 균등화의 면에서 만족스럽지 못하다. 이는 슬롯 안테나의 개구(aperture)의 모양, 레이아웃 등이 마이크로파 도파관 내부에 생성된 전자기장 분포에 늘 합치되는 것은 아니라는 사실에 의해 야기된다.
본 발명의 목적은 플라즈마 영역이 넓고 플라즈마 밀도가 균일하게 분포되는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
(1) 본 발명에 따르면, 도파관에서 전달되어지는 마이크로파들은, 표면파들을 형성하기 위해서 자기장 면에 제공된 슬롯 안테나를 통해 윈도우로 전달된 마이크로파에 안내되고, 진공 챔버 안의 처리 가스는 표면파들에 의해 여기되어짐에 의해, 표면파 플라즈마를 생성하고, 그 표면파 플라즈마로 기판이 처리된다. 플라즈마 처리 장치에서, 슬롯 안테나는 커브 또는 굽은 형태, 및 실질적으로 마이크로 파들의 자기력 선들을 따르도록 연장되는 개구의 길이방향을 갖는 개구가 제공되는적어도 하나의 제 1 슬롯 안테나를 포함한다. 플라즈마 처리 장치에서, 도파관이 TE10 모드에서 정재파의 마이크로파들을 전달하기 위해 사각의 형태를 가지는 것이 바람직하다.
플라즈마 처리 장치에서, 슬롯 안테나는 자기장 면에서 적어도 하나의 제 2 슬롯 안테나, 사각의 형태를 가진 개구가 제공되어지는 제 2 슬롯 안테나를 포함하는 것이 바람직하다.
λg가 마이크로파들의 도파관에서 파장을 나타내는 경우 적어도 2개의 제 1 슬롯 안테나들이 λg/2의 인티그랄 멀티플(integral multiple)에 대응하는 간격으로서 제공되는 것이 바람직하다.
슬롯 안테나는 λg가 마이크로파들의 도파관에서 파장을 나타내는 경우, 그 λg/2의 인티그랄 멀티플에 대응하는 간격으로 각각 제공되는 제 1 슬롯 안테나와 제 2 슬롯 안테나 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 2개의 슬롯 안테나 세트들을 포함한다.
특히, 제 2 슬롯 안테나의 개구의 종방향이 마이크로파들의 전달되어지는 방향과 병렬로 변화한다는 것이 바람직하다.
(2) 본 발명에 따라, 표면파들을 형성하기 위해서, 도파관내에서 전달되어지는 마이크로파들이 자기장 면에 제공된 슬롯 안테나를 통해 마이크로파 전달 윈도우로 안내되고, 진공 챔버내의 처리 가스가 표면파들에 의해 여기되어짐에 의해 표면파 플라즈마를 생성하고, 상기 표면파 플라즈마로 기판이 처리되는, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치에서, 마이크로파들의 전기장 방향 거리를 연속하여 변화하는 조절 부재(adjustment member)는 도파관에 그리고 마이크로파들이 전달되는 방향에 따라 제공된다.
플라즈마 처리 장치는 전기장 방향 거리가 조절 부재에 의해 변화되는 각도를 변화하시키기 위한 조절 유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 1A 및 1B는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 전체를 나타내는 개략적인 구조도들;
도 2A 및 2B는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서 슬롯 안테나들의 개구들의 형태들 및 레이아웃들과 전자기장 분포를 나타내는 개략적인 다이어그램들;
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서 마이크로파 에너지가 전달되는 상태를 나타내는 부분적 평면도;
도 4는 제 1 실시예의 변형에 따른 플라즈마 처리 장치에서 슬롯 안테나들의 개구들의 형태들과 레이아웃들을 나타내는 부분적 평면도;
도 5A 및 5B는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 슬롯 안테나의 개구의 형태, 크기들 및 위치에 대한 특정 예를 나타내는 평면도 및 표;
도 6A부터 6C는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 슬롯 안테나들의 개구의 형태들의 다른 예들을 나타내는 개략도들;
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 개략적 구성도; 및
도 8A 및 8B는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 마이크로파 도파관의 내부를 나타내는 부분 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
1 : 마이크로파 출력부 2 : 마이크로 도파관
3 : 유전체 판 4 : 챔버
5a-5d, 6a-6c : 슬롯 안테나들 7 : 중심축
12, 13 : 슬롯 안테나 세트들 14a-14c : 디스크들
15 : 하부판 21 : 상단 표면
22 : 조절 부재(플랩 플레이트) 23, 24 : 조절 손잡이
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 도면들을 참조하여 설명되어질 것이다.
(제 1 실시예)
도 1A 및 1B는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 전체를 나타내는 개략적인 구조도들이다. 도 1A는 평면도이고, 도 1B는 도 1A의 선 I-I에 대한 단면도이다. 도 2A 및 2B는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서 마이크로파 도파관에 슬롯 안테나들의 개구들의 형태들 및 레이아웃들과 전자기장 분포를 나타내는 개략도들이다. 도 2A는 평면도이고, 도 2B는 도 2A의 선 I-I에 대한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서 마이크로파 에너지가 전달하는 상태를 나타내는 부분 평면도이다.
도 1A 및 1B에서 나타낸 플라즈마 처리 장치는 마이크로파 출력부(1), 마이크로파 도파관(2), 유전체 윈도우(3) 및 챔버(4)를 구비한다. 마이크로파 출력부(1)는 고전압 전원공급기 및 예를 들어, 2.45㎓ 정도의 주파수에서 마이크로파 M을 생성하는 마이크로파 오실레이터를 구비한다. 마이크로파 M은, 마이크로파 도파관(2)에서 전달되고 정재파들을 형성하는, 전자기파들이다. 마이크로파 도파관(2)의 하부 표면 H(이후, "자기장 측"이라 함)에서, 유전체 윈도우(3)에로 마이크로파들 M을 안내하기 위한 슬롯 안테나들 5a-5d(제 1 슬롯 안테나들) 및 6a-6c(제 2 슬롯 안테나들)가 형성된다. 후에 설명될 것처럼, 슬롯 안테나들(6a-6c)은 개별적으로 디스크들(14a-14c)에서 형성된다(도 2A 참조).
이 실시예에서, 각 슬롯 안테나(5a-5d)는 마이크로파 도파관(2)의 가장자리에 측표면 E(이후, "전기장 측"이라 함)측 상에 볼록한 아크-형태를 가지는 개구가 제공된다. 슬롯 안테나들(5a-5d)의 세부사항들은 도 5A 및 5B를 참조하여 후에 설명되어질 것이다. 슬롯 안테나들(5a-5b) 및 슬롯 안테나들(5c-5d)은 자기장 측 H 상에 2개의 전기장 측들 E 사이의 중심에서 중심축(7)에 대하여 대향하여 배치된다. 게다가, 각 슬롯 안테나들(6a-6c)은 사각의 형태를 가지는 개구가 제공되고, 슬롯 안테나들(6a-6c)은 중심축(7)에 따라 배치된다.
마이크로파 도파관(2)에서 전달되어지는 마이크로파들 M은 슬롯 안테나들(5a-5d, 6a-6c)을 지나 유전체 윈도우(3)를 통과한다. 그리고 나서, 마이크로파들 M은 표면파들(S)로써 챔버(4)에 접한 유전체 윈도우(3)의 표면 상에 전달되고 챔버(4)안으로 방사한다. 유전체 윈도우(3)는 석영, 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia) 혹은 파이렉스 유리(상표로 등록됨)와 같은 유전체 물질로 제조되는 유전체이다.
표면파들 S는 순간적으로 유전체 윈도우(3)의 측표면에 챔버(4) 상에 전달된다. 플라즈마 P는 표면파들의 에너지에 의해 생성되고, 플라즈마 영역은 표면파들이 전달됨에 따라 확장된다. 결과적으로, 그 영역이 유전체 윈도우(3)의 표면 영역에 비례하는 플라즈마가 발생될 수 있다.
챔버(4)는 가스 도입부(8)와 배출부(9)가 제공된다. O2, SiH4, H2, N2, SF6, Cl2, Ar 또는 He와 같은 처리 가스는 가스 도입부(8)로부터 도입된다. 챔버(4) 안으로 도입되어지는 동안, 처리 가스는 배출부(evacuation port)(9)로부터 방출된다. 따라서, 챔버(4)의 압력은 보통 0.1~50 Pa정도로 유지된다. 압력이 감소된 대기에서, 처리 가스는 표면파 에너지에 의해 여기되어 플라즈마 P가 생성된다. 비록 보여지지 않지만, 기판은 플라즈마 P 내에 위치되고, 코팅, 에칭 또는 애슁과 같은 처리가 기판 상에서 수행된다.
여기, 마이크로파 도파관(2)에 전자기장 분포는 도 2A 및 2B를 참조하여 설명되어질 것이다. 마이크로파 도파관(2)은 자기장 측 H에서 폭 wh에 있어서 109.2mm, 전기장 측 E에서 폭 we에 있어서 54.6mm로 측정된다. 마이크로파 도파관(2)이, 정재파 전달 모드로써 TE10 모드에서 정재를 안정화하기 위해 요구되는 길이를 가진 사각 형태를 구비한다(도 1A 및 1B 참조). 도 2A에서, 마이크로파 도파관(2)에서 자기장 분포는 다수의 자기력선들 h(점선들에 의해 도시)에 의해 나타난다. 도 2B에서, 전기장 분포는 다수의 전류들 i(실선들에 의해 도시)에 의해 나타난다. 자기력선들 h은 직각으로 전류들 i와 교차한다.
상술한 바와 같이, 슬롯 안테나들(5a-5d와 6a-6c)이 마이크로파 도파관(2)의자기장 측 H에 제공된다. 일반적으로, 슬롯 안테나에 길이 방향이 자기력선들을 따르는 개구가 제공될 때 마이크로파 전력이 가장 효과적으로 슬롯 안테나로부터 도출될 수 있다. 도 2A에서 나타난 바와 같이, 각 슬롯 안테나(5a-5d)에는 길이 방향이 자기력선들 h가 따르는 개구가 제공된다. 따라서, 마이크로파 전력을 도출해내는 효율이 높다.
게다가, 각 슬롯 안테나(6a-6c)는 또한 그 개구의 길이 방향이 실질적으로 자기력선들 h를 따르도록 배치된다.
도 3은 표면파 에너지가 강하게 전달되는 영역을 개념적으로 나타내는 평면도이다.
마이크로파 전력은 각 슬롯 안테나의 개구의 길이 방향과 수직 방향으로 효율적으로 방사한다. 방사된 마이크로파 전력은 표면파 에너지로써 유전체 윈도우(3)의 표면 상에 전달된다. 그러므로, 개구의 형태 또는 각 슬롯 안테나의 레이 아웃이 그것으로부터 마이크로파 전력을 끌어내기 위한 포트를 적절하게 정하는 것은 중요하다.
도 3을 참조하여, 표면파 에너지의 전달 상태는 아크 형태의 개구들(이후, 아크-형태 슬롯 안테나라 함)을 가진 슬롯 안테나들(5a-5d)을 중심적으로 설명할 것이다. 슬롯 안테나(5a)에 의한 전달 영역(11a) 및 슬롯 안테나(5c)에 의한 전달 영역(11c)은 서로 중심축(7)으로부터 거리의 증가에 따라 보다 넓게 오버랩(overlap)된다. 같은 방법으로, 슬롯 안테나(5b)에 의한 전달 영역(11b) 및 슬롯 안테나(5d)에 의한 전달 영역(11d) 또한 서로 중심축(7)으로부터 거리의 증가로 보다 넓게 오버랩된다. 따라서, 표면파들은 플라즈마 영역을 확장하도록 유전체 윈도우(3)의 표면전체에 걸쳐 확산된다.
표면파 에너지는 슬롯 안테나들(5a-5d)의 개구의 아크들의 중심에 대하여 동심으로 확산한다. 서로 오버랩되는 표면파들에 기인하여, 에너지 밀도는 중심축(7)으로부터 먼 장소에서조차 그렇게 많이 감소되지는 않는다. 따라서, 에너지 분포 또한 균일하게 된다. 아크 형태의 슬롯 안테나들(5a-5d)은 광(wide) 영역으로 전달되는 표면파 에너지뿐만 아니라 수직 방향으로의 에너지 분포의 균일화에 공헌한다.
도 2A 및 도 2B를 다시 참조하여, 설명은 슬롯 안테나들의 개구의 레이아웃들에서 될 것이다. 슬롯 안테나 셋(12)(slot antenna set)은 슬롯 안테나들(5a, 5b)과 슬롯 안테나들(6a, 6b)로 구성된다. 반면에, 슬롯 안테나 셋(13)은 슬롯 안테나들(5c, 5d)과 슬롯 안테나들(6b, 6c)로 구성된다. 슬롯 안테나(6b)는 슬롯 안테나 셋들(12, 13)사이에서 공유된다. 마이크로파 도파관(2)의 중심축(7)에 배치된 슬롯 안테나들(6a-6c)은 주로 마이크로파들이 전달되는 방향으로 표면파 에너지를 전달하도록 작동한다. 슬롯 안테나(6a-6c)의 개구의 종방향이 마이크로파들이 전달되는 방향과 수직일 때 각 슬롯 안테나(6a-6c)는 마이크로파들이 전달되는 방향으로 더 강하게 마이크로파 전력을 도출할 수 있다.
이 실시예에서, 도 2A에서 나타난 바와 같이, 슬롯 안테나 셋들(12, 13)사이의 거리는 λg가 마이크로파들의 도파관에서 파장을 나타낼 때 λg/2에서 설정된 다. 두 셋들 사이의 거리가 λg/2로 설정될 때, 그 거리는, 정재파들이 마이크로파도파관(2)에서 형성되는, 피치에 따르므로, 마이크로파 전력은 효율적으로 모아질 수 있다.
선택적으로, 슬롯 안테나 셋들(12, 13)사이의 거리는 λg 또는 3λg/2로 설정해될 수도 있다.
이 실시예에서, 슬롯 안테나들(6a-6c)의 개구들의 방향들이 가변으로 이루어지면, 유전체 윈도우(3)의 에너지 분포의 균일화가 좀 더 크게 향상될 수 있다.
도 2A에서 나타난 바와 같이, 슬롯 안테나들(6a, 6b, 6c)은 서로 동일하게 되도록 개별적으로 디스크들(14a, 14b, 14c)에 형성된다. 슬롯 안테나(6c)가 대표적으로 설명되어질 것이다. 예를 들면, 슬롯 안테나(6c)의 개구는 전기 방전 기계가공에 의한 알루미늄 합금(aluminun alloy)와 같은 비자기 전도성 재료의 디스크(14c)에서 사각 형태로 잘려져 형성된다. 슬롯 안테나(6c)를 가지는 디스크(14c)는 자기장 측 H을 가지는 하부판(15)에 꼭 맞아서 디스크(14c)는 회전할 수 있다. 회전각 α는 마이크로파 도파관(2)의 중심축(7)에 대하여 수동으로 또는 자동으로 0°에서 180°사이의 범위에서 변화될 수 있다. 예를 들어, 디스크(14c)의 회전각이 자동으로 변화되는 경우에는, 디스크의 외부 환경의 부근에 접촉되는 얇은 와이어가 모터에 의해 팽팽하게 조여진다. 그러한 구조가 마이크로파 도파관(2)에서 정재파 전달 모드를 방해하는 것은 염려되지 않는다.
도 4는 이 실시예의 변형에 따른 마이크로파 도파관에서 슬롯 안테나들의 레이아웃을 나타내는 부분 평면도이다. 이전에 설명된 바와 같이, 슬롯 안테나들(6a, 6b, 6c)를 개별적으로 가지는 디스크들(14a, 14b, 14c)은 하부판(15)에 꼭 맞는다.슬롯 안테나들(5a, 5b, 5c 및 5d)은 차례로 동일하게 되도록 판들(16a, 16b, 16c 및 16d)을 개별적으로 형성한다. 판들(16a, 16b, 16c 및 16d)이 하부판(15)의 반대 측면들에 위치되기 때문에, 판들은 쉽게 붙이고 뗄 수 있다. 따라서, 다양한 형태들과 크기들을 가진 슬롯 안테나들이 판들에 미리 제공되면, 마이크로파 출력, 진공 챔버에서 압력 등이 변화하더라도, 슬롯 안테나들은 유전체 윈도우 표면에서 에너지 분포를 균일화하기 위해 쉽게 교환될 수 있다. 게다가, 그러한 판들은 슬롯 안테나가 형성되지 않은 빈 판들과 결합하여 사용될 수 있다. 부수적으로, 각 판(16a-16d)과 하부판(15) 사이의 갭(gap), 또는 판들 중 인접한 것들 사이의 갭이 약 1mm보다 길지 않다면, 판들(16a-16d)이 마이크로파 도파관(2)에서 정재파 전달 모드를 방해하는 것은 염려되지 않는다.
도 5A 및 5B는 슬롯 안테나의 형태, 크기들 및 위치에 대한 특정한 예시를 나타내는 다이어그램들이다. 슬롯 안테나(5a)가 대표적으로 설명되어진다. 도 5A에서 나타난 바와 같이, 참조 기호 A는 슬롯 안테나(5a)의 길이를 가리키고; B는 슬롯 안테나(5a)가 아크일 때 굴곡 반지름; C는 슬롯 안테나(5a)의 폭; 및 D는 중심축(7)으로부터 굴곡 중심 R의 거리를 가리킨다. 마이크로파 도파관(2)의 자기장 측 H의 폭 wh이 109.2mm일 때, 각 값 A-D는, 도 5B에서 나타난 바와 같이, 최소값에서 최대값의 대응하는 범위에 있다.
비록 이 실시예에서의 설명이 각 슬롯 안테나(5a-5d)(제 1 슬롯 안테나)가 아크 형태의 개구으로 제공되는 가정에서 이루어진 것이라해도, 본 발명은 그것으로 인해 제한되지 않는다.
도 6A에서 6C는 제 1 슬롯 안테나들의 개구들의 형태들의 다른 예시들을 나타내는 개략도들이다. 도 6A는 원의 아크보다도 평평한 아크 형태를 갖는 개구를 나타낸다. 도 6B는 개구의 중심근처 하나의 위치에서 굽어진 형태를 가진 개구를 나타낸다. 도 6C는 개구의 중심 근처 두 위치들에서 굽어진, 사다리꼴(trapezoid)과 비슷한 모양을 가진 개구를 나타낸다. 각 슬롯 안테나들의 도 6A-6C에서 나타난 것과 같은 형태를 가지는 개구에서, 개구의 종방향이 마이크로파들의 자기력선들을 따라가는 형태가 된다. 따라서, 각 제 1 슬롯 안테나는 아크 형태의 슬롯 안테나들(5a-5d)과 비슷한 작동과 효과를 가진다.
비록 실시예가 4개의 제 1 슬롯 안테나들(슬롯 안테나들(5a-5d))이 제공되는 경우에 대해 설명되었더라도, 제 1 슬롯 안테나들의 수는 하나일 수도 있다. 또한, 실시예에서 각 제 1 슬롯 안테나의 개구의 방향이 전기장 측 E에 대해 볼록하더라도, 그 방향은 그에 제한받지 않고, 제 1 슬롯 안테나의 개구의 길이 방향이 마이크로파들의 자기력선들을 따른다하더라도 제 1 슬롯 안테나의 개구는 어떠한 방향도 가질 수 있다.
이 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서, 개구들의 형태들 또는 슬롯 안테나들의 레이아웃들은 마이크로파 도파관에서 생성된 전자기장 분포에 따라 설정된다. 따라서, 단지 와이드 플라즈마 영역만 있는 것이 아니라, 플라즈마 밀도 분포 또한 균일하게 된다.
게다가, 제 2 슬롯 안테나들의 개구들의 방향들이 가변으로 이루어지면, 제 1 슬롯 안테나들의 작동은, 유전체 윈도우의 표면에서 에너지 분포가 더욱 균일하게 될 수 있도록 보완된다. 따라서, 플라즈마 밀도 분포는 균일해 질 것이다.
(제 2 실시예)
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 전체를 나타내는 개략적인 구조도이다. 이 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 마이크로파 도파관(2)의 전기장 방향 거리 e가 마이크로파들 M이 전달되는 방향으로 계속 변화하도록 적응된다. 전기장 방향 거리 e가 변화되면, 플라즈마의 여기 상태는 플라즈마 밀도가 균일해질 수 있도록 변한다.
마이크로파 도파관(2)에서 전기장 방향 거리 e를 변하게 하기 위하여, 조절 부재(플랩 플레이트(flap plate))(22)가 자기장 측 H에 대향하는 마이크로파 도파관(2)의 표면, 즉, 도 7에서 나타난 바와 같은 마이크로파 도파관(2)의 최상단 표면에 접착된다. 플랩 플레이트(22)는 알루미늄 합금와 같은 비자기 전도성 물질로부터 기계가공되고, 조절 손잡이들(23, 24)을 통해 두 위치들에서 최상단 표면(21)에 접착된다. 조절 손잡이들(23, 24)은 플럽 플레이트(22)를 수직으로 움직일 수 있도록, 서로에 독립적으로 회전한다. 결과적으로, 전기장 방향 거리 e가 변화되어 경사각 β또한 변화된다.
다음, 플랩 플레이트(22)의 부착 위치, 플랫 플레이트(22)의 길이 및 슬롯 안테나들의 위치들 사이의 관계가 설명될 것이다. 마이크로파 도파관(2)에서, 업스트림측은 마이크로파들 M의 입구측을 가리키고 다운스트림측은 터미널 표면측을 가리킨다. 슬롯 안테나들이 업스트림측에서 다운스트림측의 범위에 있는 세 개의 위치들 a, d 및 g에서 제공된다고 가정한다. 플랩 플레이트(22)의 전단부 위치 X는위치 g의 업스트림측 상에 있도록 임의로 선택될 수 있다. 반면에, 플랩 플레이트(22)의 단부 끝 위치 Y는 위치 g의 다운스트림측 상의 위치에 있을 수 있다. 따라서, 플랩 플레이트(22)의 길이는 플랩 플레이트(22)의 전단부 위치 X와 터미널 단부 위치 Y에 의해 정해진다.
이 실시예에서, 슬롯 안테나들의 개구의 형태들, 크기들 및 갯수에 상관없이, 플랩 플레이트(22)의 전단부 위치 X는 플랩 플레이트(22)의 터미널 끝 위치 Y가 최하 다운스트림의 슬롯 안테나의 다운스트림측 상에 있는 동안 최상 업스트림 슬롯 안테나의 업스트림측 상에 있다. 부수적으로, 플랩 플레이트(22)의 폭이 마이크로파 도파관(2)의 자기장 측 H의 폭과 실질적으로 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나, 플랩 플레이트(22)의 폭은 자기장 측 H의 폭보다 좁을 수 있다.
전단부(22a) 또는 터미널 단부(22b)가 자기장 측 H 또는 최상단 표면(21)에 대하여 인접할 때까지 플랩 플레이트(22)의 경사각 β이 바람직하게 변화될 수도 있다. 전기장 방향 거리 e 또한 경사각 β에 따라 변화된다. 결과적으로, 경사도 또한 변화될 수 있다. 도 8A 및 8B를 참조하여, 이 상태는 명확하게 설명될 것이다.
도 8A 및 8B는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 마이크로파 도파관의 내부를 나타내는 부분 단면도이다. 도 8A에서, 플랩 플레이트(22)는 자기장 측 H 및 최상단 표면(21)과 평행하므로, 경사각 β는 0°이다. 전기장 방향 거리 e는 임의로 선택되어질 수 있다. 도 8B는 도 7의 것과 반대 방향으로 플랩 플레이트(22)가 틸트되는 상태를 나타낸다. 이 경우에, 전기장 방향 거리 e는 마이크로 도파관(2)의 업스트림측에서 마이크로 도파관(2)의 다운스트림측으로 증가된다.
조절 손잡이들(23, 24)의 회전 작동은 수동으로 또는 자동으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 조절 손잡이들(23, 24)이 자동으로 회전되면, 각각의 조절 손잡이(23, 24)의 회전 샤프트는 모터의 회전 샤프트에 독립적으로 연결될 수 있다.
이 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서, 조절 부재가 도파관의 내부 벽에서 제공되므로 마이크로파들의 전기장 방향 거리는 계속 마이크로파들이 전달되는 방향을 따라 변화될 수 있다. 따라서, 와이드 플라즈마 영역에서 뿐만 아니라, 각 슬롯 안테나에서 에너지 흡수비는 평균화되므로 플라즈마 밀도 분포 역시 균일화된다.
본 발명에 따라, 위에서 상술한 바와 같이, 플라즈마 영역이 넓고, 플라즈마 밀도가 균일하게 분포되는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명은 플라즈마 영역이 넓고 플라즈마 밀도가 균일하게 분포되는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 마이크로파들이 전달되는 도파관;
    자기장 측에 제공되는 슬롯 안테나;
    마이크로파 전달 윈도우; 및
    처리 가스가 도입되는 진공 챔버를 포함하고,
    상기 도파관에 전달되어지는 상기 마이크로파들은 표면파들을 발생하기 위해 상기 슬롯 안테나를 통해 상기 마이크로파 전달 윈도우를 통과하고, 상기 진공 챔버 안의 상기 처리 가스는 상기 표면파들에 의해 여기되어 표면파 플라즈마를 생성하고, 상기 처리가스로 기판이 처리되고,
    상기 슬롯 안테나는 실질적으로 상기 마이크로파들의 자기력선들을 따르도록 연장되는 개구의 길이 방향, 커브 또는 굽은 형태를 가지는 개구가 제공되는 적어도 하나의 제 1 슬롯 안테나를 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬롯 안테나는 사각의 형태를 가지는 개구가 제공되는 적어도 하나의 제 2 슬롯 안테나를 더 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    적어도 두 개의 상기 제 1 슬롯 안테나들은, λg가 상기 마이크로파들의 상기 도파관 내에서의 파장을 나타낼 때 λg/2의 인티그럴 멀티플에 대응하는 간격으로 제공되는, 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 슬롯 안테나는, λg가 상기 마이크로파들의 상기 도파관에서의 파장을 나타낼 때 λg/2의 인티그럴 멀티플에 대응하는 간격으로 제공되는, 상기 제 1 슬롯 안테나들과 상기 제 2 슬롯 안테나 중 적어도 하나를 각각 포함하는 적어도 2개의 슬롯 안테나 셋(set)들을 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 슬롯 안테나의 상기 개구의 길이 방향이 상기 마이크로파들이 전달되는 방향과 평행한 축에 대하여 가변으로 이루어지는, 플라즈마 처리 장치.
  6. 마이크로파들이 전달되는 도파관;
    자기장 측에 제공되는 슬롯 안테나;
    마이크로파 전달 윈도우; 및
    처리 가스가 도입되는 진공 챔버를 포함하고,
    상기 도파관에서 전달되어지는 상기 마이크로파들은 표면파들을 생성하기 위해 상기 슬롯 안테나를 통해 상기 마이크로파 전달 윈도우를 통과하고, 상기 진공 챔버 내의 처리가스는 상기 표면파들에 의해 여기되어 표면파 플라즈마를 생성하고, 상기 처리가스로 상기 기판이 처리되고,
    상기 플라즈마 처리 장치는 상기 마이크로파들이 전달되는 방향에 따라, 그리고 상기 마이크로파들의 전기장 방향 거리를 연속하여 변화시키기 위하여, 상기 도파관에 제공되는 조절 부재를 더 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기장 방향 거리가 상기 조절 부재에 의해 변화되는 각을 변화시키기 위한 조절 유닛을 더 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조절 부재는, 그 반대편 단부들이 서로 독립적으로 움직일 수 있도록, 상기 자기장 측에 대향되는 상기 도파관의 표면에 그 반대편 단부들이 부착되어 있는 플랩 플레이트(flap plate)인, 플라즈마 처리 장치.
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