KR20140084018A

KR20140084018A - 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR20140084018A
Application number: KR1020147009044A
Authority: KR
Inventors: 기요타카 이시바시; 오사무 모리타
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2014-07-04
Also published as: TW201331408A; US20140262034A1; JP2016015496A; KR101969611B1; JP5792315B2; JPWO2013051248A1; JP6069429B2; US9767993B2; WO2013051248A1

Abstract

본 발명은 플라즈마 생성용 전자파를 챔버 내에 투과하여 도입하는 유전체창에 가스 유로를 마련하는 경우에, 그 가스 유로의 입구 부근에 있어서의 이상 방전을 확실하게 방지하는 것을 목적으로 한다.
이 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 챔버(10) 내에 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입 기구로서, 유전체창(52)을 관통하는 복수의 유전체창 가스 유로(94(1)∼94(8))에 각각 마련되는 방전 방지 부재(96(1)∼96(8))를 가지고 있다. 각 방전 방지 부재(96(n))는, 그 입구측의 부분(114)이 유전체창(52)의 이면보다 상방에 정해진 거리(H) 이상의 높이(h)만큼 돌출하고 있으며, 슬롯판(54)의 개구(54a)를 통하여 가스 분기부(90)의 분기 가스 공급로(92(n)) 안에 삽입되어 있다. 각 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)의 주위를 둘러싸고 있는 가스 분기부(90), 스프링 코일(116) 및 슬롯판(54)은 포위 도체(118)를 구성하고 있다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 처리 가스의 전자파 방전에 의해 생성되는 플라즈마를 이용하여 피처리 기판에 원하는 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스나 FPD(Flat ㎩nel Display)의 제조 프로세스에 있어서의 에칭, 퇴적, 산화, 스퍼터링 등의 처리에서는, 처리 가스에 비교적 저온에서 양호한 반응을 행하게 하기 위해 플라즈마가 자주 이용되고 있다. 종래부터, 이 종류의 플라즈마 처리에는, ㎒ 영역의 고주파 방전에 의해 생성되는 플라즈마나, 혹은 ㎓ 영역의 마이크로파 방전에 의해 생성되는 플라즈마가 널리 이용되고 있다.

마이크로파 방전에 의한 플라즈마는, 저압 하에서 전자 온도가 낮은 고밀도의 플라즈마를 생성할 수 있다고 하는 이점이 있으며, 특히 슬롯 안테나를 내장한 평판형의 마이크로파 도입창 구조를 채용함으로써, 대구경 플라즈마를 효율적으로 생성할 수 있는데다가, 자장을 필요로 하지 않기 때문에 플라즈마 처리 장치의 간략화를 도모할 수 있다고 하는 장점을 가지고 있다.

그런데, 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서도, 원하는 프로세스에 필요한 플라즈마를 생성하기 위해, 진공의 챔버(처리 용기) 내에 소요(所要)의 처리 가스를 공급하여, 챔버 내에서 방전시킬 필요가 있다. 통상은, 챔버의 천장에 마이크로파 도입용 유전체창이 천판(天板)으로서 부착된다. 챔버 내의 플라즈마 생성 공간에 있어서는, 이 유전체창(천판)의 내측 근방에서 마이크로파의 전계 및 방사 파워가 가장 강하기 때문에, 이 부근에 처리 가스를 유입시키는 것이 가장 플라즈마 생성 효율이 높다. 이 때문에, 유전체창을 관통하는 가스 유로를 통해 천장으로부터 챔버 내에 처리 가스를 도입하는 상부 가스 도입 기구가 많이 이용되도록 되어 있다.

그렇지만, 유전체창은 마이크로파 전파로이기도 하며, 그 내부에는 마이크로파 전계가 많이 분포되어, 유전체창의 가스 유로 내에서 처리 가스가 마이크로파 전계에 노출되면 방전될 가능성이 있다. 유전체창의 가스 유로 안 또는 입구 부근에서 처리 가스가 방전되면, 마이크로파 파워의 쓸데없는 소비를 초래할 뿐만 아니라, 가스 유로의 벽에 처리 가스의 분해 생성물이 퇴적하여 컨덕턴스의 저하 등을 초래한다. 최악의 경우, 유전체창이 방전에 의해 파손되는 일도 있다.

이러한 유전체창 내부에서의 이상 방전을 방지하는 기법으로서, 유전체창 내부의 가스 유로를 흐르는 처리 가스를 마이크로파 전계로부터 전자적으로 차폐하도록 가스 유로의 벽을 도체로 구성하는 종래 기술이 있다. 그러나, 이 기법은, 플라즈마 생성 공간에 면하는 도체(금속)의 가스 분출부가 플라즈마로부터의 이온의 공격으로 스퍼터되어, 컨태미네이션(contamination)을 일으킬 염려나, 마이크로파 전계가 전자적으로 차폐됨으로써 균일한 플라즈마 처리를 저해할 염려가 있다.

별도의 기법으로서, 유전체창 내부의 가스 유로에 통기성의 방전 방지 부재를 채우는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1). 이 방전 방지 부재는, 전형적으로는 다공질의 유전체로 이루어지며, 내부에서 무수한 세공이 서로 연통하여 통기성이 있기 때문에, 처리 가스를 원활하게 챔버 내의 플라즈마 생성 공간까지 보낼 수 있다. 한편으로, 이 다공질의 유전체가 마이크로파 전계에 노출되어도, 가스 유로(내부의 무수한 세공)의 스페이스가 지나치게 작아서 전자는 거의 가속되지 않아, 방전이 될 정도의 전자 충돌 전리(電離)는 일어나지 않는다.

특허문헌 1: 국제 공개 WO2007/083795

상기한 바와 같이, 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서, 유전체창을 관통하는 가스 유로에는 통기성을 갖는 방전 방지 부재를 충전함으로써, 컨태미네이션을 수반하지 않고 유전체창 내부의 이상 방전을 효과적으로 방지할 수 있다. 그러나, 한편, 그와 같은 방전 방지 부재가 충전되어 있었다고 해도, 방전 방지 부재보다 상류측의 가스 유로에서는, 여전히 처리 가스의 예기치 않은 방전(이상 방전)이 발생할 수 있는 것이 과제로 되어 있다.

통상, 유전체창을 관통하는 가스 유로의 입구에는, 처리 가스 공급부로부터의 외부 가스관이 O링 등의 시일 부재를 통해 기밀하게 접속된다. 이 종류의 가스관은, 스테인레스나 구리 등의 금속으로 이루어지며, 가는 관으로 만들어져 있다. 그러나, 외부 가스관의 출구와 접속하는 유전체창측의 가스 유로의 입구 부근에서 처리 가스가 충만하는 가스홈(특히 O링의 내측의 간극)에 있어서, 전자계 강도와 압력에 따라(일반적으로 전자계 강도가 높고 압력이 낮은 때에) 가스의 이상 방전이 발생한다.

상기와 같은 통기성의 방전 방지 부재를 채운 가스 유로의 입구 부근의 가스홈에 있어서의 이상 방전을 방지하기 위해, 종래는, 마이크로파의 투입 전력에 제한을 가하는(그에 의해 상기 가스홈 내의 전자계 강도를 내리는) 방법, 혹은 상기 가스홈 내의 압력을 충분히 높게 하는(예컨대, 300 Torr 이상으로 하는) 방법이 이용되고 있다.

그러나, 마이크로파의 투입 전력에 제한을 가하는 방법은, 플라즈마 프로세스의 처리 속도의 저하를 수반하며, 이것은 실용 상의 큰 불리점(不利点)이 된다.

또한, 상기 가스홈의 압력을 높게 하는 방법도, 난점이 많다. 즉, 가스홈의 압력을 높게 하면, 플라즈마 프로세스의 처리 전후에 있어서의 가스의 흡배기나 멀티 스텝법에 있어서의 가스종의 치환에 많은 시간(수십초 이상)을 써버려, 결과적으로 작업 처리량의 저하를 초래한다. 또한, 가스홈의 압력을 높게 하면, 가스 유량이 가스홈 압력에 의해 율칙(律則)되기 때문에, 플라즈마 생성에 따른 가스 유로의 방전 방지 부재(다공질 유전체)의 온도 변화를 통한 가스홈 압력의 변동에 의해, 가스 유량이 용이하게 변동하여, 플라즈마 프로세스의 안정성이나 재현성에 지장이 나타난다. 또한, 처리 가스에 증기압이 낮은 가스종을 이용하는 경우에는, 압력을 올리기 위해, 예컨대 외부 가스관의 전(全)구간에 장착되는 가열 수단에 의해 가스관 안에서 가스의 온도를 올릴 필요가 있어, 가스 공급 라인이 비싸고 대규모로 된다.

본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하는 것이며, 플라즈마 생성용 전자파를 챔버 내에 투과하여 도입하는 유전체창에 가스 유로를 마련하는 경우에, 그 가스 유로의 입구 부근에 있어서의 이상 방전을 확실하게 방지하도록 한 플라즈마 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 유전체의 창을 갖는 진공 배기 가능한 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 피처리 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 유전체창을 관통하는 유전체창 가스 유로와, 상기 처리 용기 내의 플라즈마 생성 공간에서 보아 상기 유전체창의 이면 또는 외측에서 상기 유전체창 가스 유로와 접속하는 외부 가스 공급로를 가지며, 소요의 처리 가스 중 적어도 일부를 상기 외부 가스 공급로 및 상기 유전체창 가스 유로를 통해 상기 처리 용기 내에 공급하는 처리 가스 공급부와, 상기 유전체창을 통해 상기 처리 용기 내에 전자파를 공급하는 전자파 공급부와, 상기 유전체창에 일체적으로 형성 또는 결합되며, 상기 외부 가스 공급로의 출구에 접속하는 입구를 가지고, 상기 유전체창 가스 유로의 전구간 또는 일구간을 구성하는 통기성의 방전 방지 부재와, 상기 방전 방지 부재 중 적어도 그 입구 부근을 포위하는 포위 도체를 갖는다.

상기 구성에 있어서는, 처리 용기 내에서 플라즈마 프로세스가 행해질 때, 처리 가스 공급부의 외부 가스 유로를 통하여 정해진 압력으로 보내져 온 처리 가스는, 방전 방지 부재의 입구로부터 유전체창 가스 유로에 들어가, 통기성의 방전 방지 부재를 빠져나가, 유전체창 가스 유로의 종단(가스 분출구)으로부터 처리 용기 내에 분출된다.

한편, 전자파 공급부로부터 공급되는 전자파는, 유전체창을 투과하여 처리 용기 내의 플라즈마 생성 공간을 향하여 방사되는 한편으로, 유전체창 안에 전파되어, 방전 방지 부재를 자유롭게 투과한다. 이렇게 하여, 방전 방지 부재 안은, 처리 가스가 흐를 뿐만 아니라, 유전체창 안에 많이 분포되는 전자파 전계에도 노출된다. 또한, 방전 방지 부재를 통해 전자파가 그 주위, 특히 외부 가스 유로에도 미친다.

여기서, 방전 방지 부재 안은, 가스 유로(무수한 세공)의 스페이스가 지나치게 작기 때문에, 여기서는 전자파의 전계가 아무리 강하여도 전자는 거의 가속되지 않아, 전자 충돌 전리 즉, 방전은 거의 발생하지 않는다. 한편, 유전체창의 내부로부터 방전 방지 부재 안을 입구측을 향하여 진행하는 전자파 전계는, 유전체창 안보다 현격히 좁고 후미진 포위 도체 안에서 반사 또는 등가적인 리액턴스에 의해 감쇠하며, 포위 도체 안에 전파되는 거리가 늘수록, 즉 방전 방지 부재의 입구측에 진행할수록, 그 감쇠량이 증대한다. 이에 의해, 방전 방지 부재의 입구 부근의 전계 강도는 유전체창 내부의 전계 강도보다 현저히 낮아진다.

따라서, 전자파의 투입 파워를 임의로 크게 하고, 가스 유로의 압력을 임의로 낮게 하여도, 이상 방전이 가장 발생하기 쉬운 장소라고 하는 방전 방지 부재의 입구 부근에 있어서 이상 방전을 확실하게 방지할 수 있다.

본 발명의 플라즈마 처리 장치에 따르면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 플라즈마 생성용 전자파를 챔버 내에 투과하여 도입하는 유전체창에 가스 유로를 마련하는 경우에, 그 가스 유로 입구 부근에 있어서의 이상 방전을 확실하게 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 있어서의 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 중심 가스 도입부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 상기 중심 가스 도입부에 있어서 유전체창에 형성되는 복수의 유전체창 가스 유로의 배치 위치(레이아웃)를 나타내는 평면도이다.
도 4는 제1 실시예에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 구성을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 5a는 방전 방지 부재의 작성 및 유전체창에의 부착의 일방법을 나타내는 도면이다.
도 5b는 방전 방지 부재의 작성 및 유전체창에의 부착의 별도의 방법을 나타내는 도면이다.
도 6a는 유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 제1 실시예의 일변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6b는 유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6c는 유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6d는 유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6e는 유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6f는 유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6g는 유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6h는 유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6i는 유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6j는 유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 7은 D/λ_d=0.4인 경우에 있어서의 전계 강도비의 H/λ_d 의존성을 나타내는 플롯도이다.
도 8은 포위 도체의 내경(內徑) 또는 최대 내접 타원 장축 길이의 정의를 나타내는 단면도이다.
도 9는 H/λ_d=0.4인 경우에 있어서의 전계 강도비의 D/λ_d 의존성을 나타내는 플롯도이다.
도 10은 유전체창 가스 유로의 입구를 유전체창의 측면에 마련하는 경우의 일변형예를 나타내는 도면이다.
도 11은 제2 실시예에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 11의 장치 구성에 있어서의 유전체창 가스 유로의 배치 위치(레이아웃)를 나타내는 평면도이다.
도 13a는 도 11의 장치 구성의 주요부를 확대하여 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 13b는 도 11의 장치 구성에 있어서의 주요부의 일변형예를 확대하여 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 14는 제2 실시예에 있어서의 전자계 계산에서 이용한 모델의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15는 상기 전자계 계산의 결과를 나타내는 플롯도이다.
도 16은 상기 전자계 계산에 의해 얻어지는 유전체창 가스 유로의 입구 부근에 있어서의 전계 강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 17은 제2 실시예의 일변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 18은 제2 실시예의 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 19는 제2 실시예의 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 20은 제2 실시예의 별도의 변형예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 21은 제3 실시예에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 22는 도 21의 장치 구성에 있어서의 유전체창 가스 유로의 배치 위치(레이아웃)를 나타내는 평면도이다.
도 23은 도 23의 장치 구성의 주요부를 확대하여 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 24a는 도 21의 장치 구성에 있어서의 주요부의 일변형예를 확대하여 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 24b는 도 21의 장치 구성에 있어서의 주요부의 별도의 변형예를 확대하여 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 24c는 도 21의 장치 구성에 있어서의 주요부의 별도의 변형예를 확대하여 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 25는 제4 실시예에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 26은 도 25의 장치 구성의 주요부를 확대하여 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 27은 도 25의 장치 구성에 있어서의 노즐 피스를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 28은 도 25의 장치 구성에 있어서의 유전체창 가스 유로의 배치 위치(레이아웃)를 나타내는 평면도이다.
도 29는 제5 실시예에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 30은 도 29의 장치 구성의 주요부를 확대하여 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 31은 제5 실시예에 있어서의 주요부의 일변형예를 나타내는 단면도이다.
도 32는 도 31의 장치 구성에 있어서의 주요부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 33은 제6 실시예에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 34는 제7 실시예에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 35는 도 34의 장치 구성에 있어서의 주요부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 36은 제8 실시예에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성의 주요부를 나타내는 사시도이다.
도 37은 제9 실시예에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 38은 도 37의 장치 구성에 포함되는 노즐 피스의 외관 구성을 나타내는 사시도이다.
도 39는 노즐 피스에 마련되는 세로홈의 횡단면 형상을 나타내는 평면도이다.
도 40은 노즐 피스의 종단면 구조를 나타내는 단면도이다.
도 41은 일변형예에 있어서의 노즐 피스의 종단면 구조를 나타내는 단면도이다.
도 42는 유전체창 가스 유로(관통 구멍)의 내벽과 상기 노즐 피스의 외주면을 접착제로 접합하는 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 43은 제9 실시예의 일변형예에 따른 샤워 플레이트 주위의 장치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 44는 제9 실시예의 일변형예에 따른 가스 노즐 주위의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 45는 도 44의 가스 노즐의 각부의 구성을 상세하게 나타내는 분해 사시도이다.
도 46은 레이디얼 라인 슬롯 안테나의 일례를 나타내는 평면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시형태를 설명한다.

도 1에, 본 발명의 일실시형태에 있어서의 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타낸다. 이 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 마이크로파 및 평판 슬롯 안테나를 이용하여 여기되는 표면파 플라즈마의 아래에서, 예컨대 플라즈마 에칭, 플라즈마 CVD, 플라즈마 ALD 등의 플라즈마 처리를 행하는 장치이며, 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제의 원통형 진공 챔버(처리 용기)(10)를 가지고 있다. 챔버(10)는 접지되어 있다.

우선, 이 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서 플라즈마 생성에 관계하지 않는 각 부의 구성을 설명한다.

챔버(10) 내의 하부 중앙에는, 피처리 기판으로서 예컨대 반도체 웨이퍼(W)를 배치하는 원판형의 서셉터(12)가, 기판 유지대로서 수평으로 배치되어 있다. 이 서셉터(12)는, 예컨대 알루미늄으로 이루어지며, 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 상방으로 연장되는 절연성의 통형 지지부(14)에 지지되어 있다.

통형 지지부(14)의 외주를 따라 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 상방으로 연장되는 도전성의 통형 지지부(16)와 챔버(10)의 내벽 사이에 환형의 배기로(18)가 형성되고, 이 배기로(18)의 상부 또는 입구에 환형의 배플판(20)이 부착되며, 바닥부에 하나 또는 복수의 배기 포트(22)가 마련되어 있다. 각 배기 포트(22)에는 배기관(24)을 통해 배기 장치(26)가 접속되어 있다. 배기 장치(26)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 가지고 있어, 챔버(10) 내의 플라즈마 처리 공간을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 챔버(10)의 측벽의 밖에는, 반도체 웨이퍼(W)의 반입출구(27)를 개폐하는 게이트 밸브(28)가 부착되어 있다.

서셉터(12)의 상면에는, 반도체 웨이퍼(W)에 이온을 인입(引入)하기 위한 바이어스 전극과, 반도체 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 유지하기 위한 전극(36a)을 구비한 정전 척(36)이 마련되어 있다. 바이어스 전극에는, RF 바이어스용 고주파 전원(30)이 매칭 유닛(32) 및 급전 막대(34)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이 고주파 전원(30)은, 반도체 웨이퍼(W)에 인입하는 이온의 에너지를 제어하는 데 알맞은 일정한 주파수 예컨대 13.56 ㎒의 고주파를 정해진 파워로 출력한다. 매칭 유닛(32)은, 고주파 전원(30)측의 임피던스와 부하(주로 전극, 플라즈마, 챔버)측의 임피던스 사이에서 정합을 취하기 위한 정합기를 수용하고 있으며, 이 정합기 안에 블로킹 콘덴서가 포함되어 있다.

정전 척(36)의 반경 방향 외측에 반도체 웨이퍼(W)의 주위를 환형으로 둘러싸는 포커스링(38)이 마련된다. 전극(36a)에는 직류 전원(40)이 스위치(42) 및 피복선(43)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(40)으로부터 인가되는 직류 전압에 의해, 정전기력으로 반도체 웨이퍼(W)를 정전 척(36) 상에 흡착 유지할 수 있다.

서셉터(12)의 내부에는, 예컨대 원주 방향으로 연장되는 환형의 냉매 유로(44)가 마련되어 있다. 이 냉매 유로(44)에는, 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(46, 48)을 통해 정해진 온도의 냉매 예컨대 불소계 열매체나 냉각수(cw)가 순환 공급된다. 냉매의 온도에 따라 정전 척(36) 상의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 온도를 제어할 수 있다. 또한, 전열 가스 공급부(도시하지 않음)로부터의 전열 가스 예컨대 He 가스가, 가스 공급관(50)을 통해 정전 척(36)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 이면 사이에 공급된다. 또한, 반도체 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩을 위해 서셉터(12)를 수직 방향으로 관통하여 상하 이동 가능한 리프트핀 및 그 승강 기구(도시하지 않음) 등도 마련되어 있다.

다음에, 이 마이크로파 플라즈마 에칭 장치에 있어서 플라즈마 생성에 관계하는 각 부의 구성을 설명한다.

챔버(10)의 서셉터(12)와 대향하는 천장면에는, 마이크로파 도입용 원형의 유전체창(52)이 천판으로서 기밀하게 부착된다. 이 유전체창(52) 바로 아래의 챔버 내 공간이 플라즈마 생성 공간이 된다. 유전체창(52)은, 마이크로파를 투과하는 유전체, 예컨대 석영 혹은 Al₂O₃ 등의 세라믹스로 이루어지며, 내압성을 고려하여 예컨대 20 ㎜ 정도의 두께를 가진다.

유전체창(52)은, 그 상면에 첩부(貼付) 또는 배치된 도체의 슬롯판(54)을 구비한다. 슬롯판(54)은, 마이크로파를 방사하기 위한 슬롯으로서 동심 원형으로 분포하는 회전 대칭인 다수의 슬롯 페어(55)(도 46)를 가지고 있다. 슬롯판(54)의 위에는, 그 내부를 전파하는 마이크로파의 파장을 단축하기 위한 유전체판(56)이 마련되어 있다. 슬롯판(54)은, 마이크로파 전송 선로(58)에 전자적으로 결합되어 있다. 슬롯판(54), 유전체판(56), 및 슬롯판의 대면(對面)에 마련된 안테나 후면판으로, 평판형의 슬롯 안테나, 예컨대 원판형의 레이디얼 라인 슬롯 안테나(55)가 구성되어 있다.

마이크로파 전송 선로(58)는, 마이크로파 발생기(60)로부터 정해진 파워로 출력되는 예컨대 2.45 ㎓의 마이크로파를 레이디얼 라인 슬롯 안테나(55)까지 전송하는 선로이며, 도파관(62)과 도파관-동축관 변환기(64)와 동축관(66)을 가지고 있다. 도파관(62)은, 예컨대 사각형 도파관이며, TE 모드를 전송 모드로 하여 마이크로파 발생기(60)로부터의 마이크로파를 도파관-동축관 변환기(64)에 전송한다.

도파관-동축관 변환기(64)는, 사각형 도파관(62)의 종단부와 동축관(66)의 시단부(始端部)를 결합하며, 사각형 도파관(62)의 전송 모드를 동축관(66)의 전송 모드로 변환한다. 동축관(66)은, 도파관-동축관 변환기(64)로부터 챔버(10)의 상면 중심부까지 연직 하방으로 연장되며, 그 동축 선로의 종단부가 유전체판(56)을 통해 레이디얼 라인 슬롯 안테나(55)에 결합되어 있다. 동축관(66)의 외부 도체(70)는 사각형 도파관(62)과 일체 형성된 원통체로 이루어지며, 마이크로파는 내부 도체(68)와 외부 도체(70) 사이의 공간에 TEM 모드로 전파된다.

마이크로파 발생기(60)로부터 출력된 마이크로파는, 상기와 같은 마이크로파 전송 선로(58)의 도파관(62), 도파관-동축관 변환기(64) 및 동축관(66)에 전파되어, 레이디얼 라인 슬롯 안테나(55)에 유전체판(56)을 통해 급전된다. 그리고, 유전체판(56) 내에서 파장을 단축하면서 반경 방향으로 확장된 마이크로파는 안테나(55)의 각 슬롯 페어로부터 2개의 직교하는 편파 성분을 포함하는 원편파의 평면파가 되어 챔버(10) 내를 향하여 방사된다. 유전체창(52)의 표면을 따라 레이디얼 방향으로 전파되는 표면파의 전계(마이크로파 전계)에 의해 부근의 가스가 전리되어, 고밀도이며 전자 온도가 낮은 플라즈마가 생성된다.

유전체판(56)의 위에는, 안테나 후면판을 겸하는 냉각 재킷판(72)이 챔버(10)의 상면을 덮도록 마련되어 있다. 이 냉각 재킷판(72)은, 예컨대 알루미늄으로 이루어지며, 유전체창(52) 및 유전체판(56)에서 발생하는 유전 손실의 열을 흡수(방열)하는 기능을 가지고 있다. 이 냉각 기능을 위해, 냉각 재킷판(72)의 내부에 형성되어 있는 유로(74)에는, 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(76, 78)을 통해 정해진 온도의 냉매 예컨대 불소계 열매체나 냉각수(cw)가 순환 공급된다.

이 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 챔버(10) 내에 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입 기구로서, 유전체창(52) 내에 마련된 가스 유로를 포함하는 상부 가스 도입부(80)와, 챔버(10)의 측벽에 마련된 가스 유로를 포함하는 측부(사이드) 가스 도입부(82)의 2계통을 구비한다.

상부 가스 도입부(80)에 있어서는, 동축관(66)의 내부 도체(68)에, 그 안을 축 방향으로 관통하는 중공의 가스 유로(84)가 마련되어 있다. 그리고, 내부 도체(68)의 상단에 처리 가스 공급원(86)으로부터의 제1 가스 공급관(88)이 접속되며, 제1 가스 공급관(88)의 가스 유로와 동축관(66)의 가스 유로(84)는 연통하고 있다.

내부 도체(68)의 하단에는, 하방의 기단부를 향하여 역테이퍼형으로 직경이 커지며, 그 내부에서 가스의 플로우를 분기하는 블록형의 커넥터부(90)가 접속되어 있다. 이 커넥터부(90)는, 동축관(66)의 가스 유로(84)의 종단과 접속하는 하나(공통)의 입구(90a)와, 이 공통 입구(90a)로부터 내부로 패여 방사형으로 분기되는 복수개 예컨대, 8개의 내부 유로 즉, 분기 가스 공급로(92(1)∼92(8))를 가지고, 유전체창(52)의 중심부의 이면(상면)에 기밀하게 대향하고 있다.

커넥터부(90)는, 도체 예컨대 구리, 알루미늄, 스테인레스 혹은 이들의 합금으로 이루어지고, 동축관(66)의 내부 도체(68)에 접속되며, 동축 선로의 종단부를 구성하고, 전기적으로 접지되어 있다.

유전체창(52)에는, 커넥터부(90)의 분기 가스 공급로(92(1)∼92(8))의 종단과 각각 접속하는 내부 유로 즉, 유전체창 가스 유로(94(1)∼94(8))가 형성되어 있다. 이들 유전체창 가스 유로(94(1)∼94(8))는, 바람직하게는 유전체창(52)의 중심(O)으로부터 일정 거리(반경)(R_A)의 원주 상에 등간격으로 배치되고(도 3),각각이 유전체창(52)을 수직으로 관통하여 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간에 면하고 있다(도 1).

도 2에 나타내는 바와 같이, 유전체창(52)을 관통하는 각각의 유전체창 가스 유로(94(n))(n=1∼8)에는, 유전체로 이루어지는 통기성의 방전 방지 부재(96(n))가 마련되어 있다. 이 실시형태에 있어서는, 각각의 방전 방지 부재(96(n))가 각 대응하는 유전체창 가스 유로(94(n))의 전구간(또는 일구간)을 차지하고 있다. 각각의 방전 방지 부재(96(n))는 유전체창(52)의 이면에서는 각 대응하는 분기 가스 공급로(92(n))와 접속하며, 유전체창(52)의 표면측에서는 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간에 면하여, 가스 분출구(53)를 형성하고 있다.

각 유전체창 가스 유로(94(n))에 있어서, 커넥터부(90)의 분기 가스 공급로(92(n))의 종단(출구)과 접속하는 입구측의 부분은, 뒤에 상세하게 설명한다.

상부 가스 도입부(80)에 있어서, 처리 가스 공급원(86)으로부터 정해진 압력으로 송출된 처리 가스(예컨대, 에칭 가스 혹은 성막 가스)는, 제1 가스 공급관(88), 동축관(66)의 가스 유로(84), 커넥터부(90)의 각 분기 가스 공급로(92(n)) 및 유전체창(52)의 각 방전 방지 부재(96(n))를 순서대로 흘러 종단의 가스 분출구(53)로부터 토출되고, 챔버(10) 내의 중심부로부터 주변부를 향하여 플라즈마 생성 공간에 확산되도록 되어 있다. 또한, 제1 가스 공급관(88)의 도중에는, MFC(매스·플로우·컨트롤러)(98) 및 개폐 밸브(100)가 마련되어 있다.

측부 가스 도입부(82)는, 유전체창(52)의 하면보다 낮은 위치에 있으며, 챔버(10)의 측벽 안에 환형으로 형성된 버퍼실(매니폴드)(102)과, 원주 방향에 등간격으로 버퍼실(102)로부터 플라즈마 생성 공간에 면하는 다수의 측벽 가스 분출구(104)와, 처리 가스 공급원(88)으로부터 버퍼실(102)까지 연장되는 제2 가스 공급관(106)을 가지고 있다. 제2 가스 공급관(106)의 도중에는 MFC(108) 및 개폐 밸브(110)가 마련되어 있다.

이 측부 가스 도입부(82)에 있어서, 처리 가스 공급원(86)으로부터 정해진 압력으로 송출된 처리 가스(예컨대, 에칭 가스 혹은 성막 가스)는, 제2 가스 공급관(106)을 통하여 챔버(10) 측벽 내의 버퍼실(102)에 도입된다. 그리고, 각 측벽 가스 분출구(104)로부터 대략 수평으로 분사되어, 챔버(10) 내의 주변부로부터 중심부를 향하여 플라즈마 생성 공간에 확산되도록 되어 있다.

또한, 상부 가스 도입부(80) 및 측부 가스 도입부(82)로부터 챔버(10) 내에 각각 도입되는 처리 가스는, 통상은 동종(同種)의 가스여도 좋지만, 다른 종류의 가스여도 좋다. 각 MFC(98, 108)를 통하여 각각 독립된 유량으로, 혹은 임의의 유량비로 도입할 수도 있다. 예컨대, 상부 가스 도입부(80)로부터 플라즈마 여기용 가스로서의 불활성 가스를 도입하고, 측부 가스 도입부(82)로부터 프로세스 가스로서의 성막 가스를 도입할 수 있다.

제어부(112)는, 마이크로 컴퓨터를 가지고 있으며, 이 마이크로파 플라즈마 처리 장치 내의 각 부, 예컨대 배기 장치(26), 고주파 전원(30), 정전 척(36)용 스위치(42), 마이크로파 발생기(60), 상부 가스 도입부(80), 측부 가스 도입부(82), 처리 가스 공급원(86), 전열 가스 공급부(도시하지 않음) 등의 개개의 동작 및 장치 전체의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(112)는, 맨·머신·인터페이스용 터치 패널(도시하지 않음) 및 이 플라즈마 처리 장치의 여러가지 동작을 규정하는 각종 프로그램이나 설정값 등의 데이터를 저장하는 기억 장치(도시하지 않음) 등과도 접속되어 있다.

이 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서, 예컨대 에칭을 행하기 위해서는, 우선 게이트 밸브(28)를 개방 상태로 하여 가공 대상의 반도체 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내에 반입하고, 정전 척(36)의 위에 배치한다. 그리고, 처리 가스 도입부(80, 82)로부터 처리 가스 즉, 에칭 가스(일반적으로 혼합 가스)를 정해진 유량으로 챔버(10) 내에 도입하여, 배기 장치(26)에 의해 챔버(10) 내의 압력을 설정값까지 감압한다. 예컨대, 산화 실리콘막을 에칭할 때에는, 아르곤 가스, 불소 함유 탄화수소 가스, 산소 가스의 혼합 가스 등이 이용된다. 또한, 전열 가스 공급부로부터 정전 척(36)과 반도체 웨이퍼(W)의 접촉 계면에 전열 가스(헬륨 가스)를 공급하며, 스위치(42)를 온으로 하여 정전 척(36)의 정전 흡착력에 의해 반도체 웨이퍼(W)를 고정한다. 그리고, 마이크로파 발생기(60)를 온으로 하여, 마이크로파 발생기(60)로부터 정해진 파워로 출력되는 마이크로파를 마이크로파 전송 선로(58)로부터 전파시켜 레이디얼 라인 슬롯 안테나(55)에 급전하여, 안테나(55)로부터 챔버(10) 내에 마이크로파를 방사시킨다. 또한, 고주파 전원(30)을 온으로 하여 정해진 파워로 RF 바이어스용 고주파를 출력시켜, 이 고주파를 매칭 유닛(32) 및 급전 막대(34)를 통해 바이어스 전극에 인가한다.

상부 가스 도입부(80)의 가스 분출구(53) 및 측부 가스 도입부(82)의 가스 분출구(104)로부터 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간에 도입된 에칭 가스는, 슬롯판(54)의 하면과 플라즈마를 따라 레이디얼 방향으로 전파하는 마이크로파 표면파에 의해 해리(解離) 또는 전리된다. 이렇게 하여, 유전체창(52)의 근방에서 생성된 플라즈마는 하방으로 확산되어, 반도체 웨이퍼(W)의 주면의 피가공막에 대하여 플라즈마 중의 라디칼에 의한 등방성 에칭 및/또는 이온 조사에 의한 수직 에칭이 행해진다.

상기와 같은 플라즈마 에칭에 있어서의 주요한 프로세스 조건은, 에칭 가스의 가스종·유량, 압력, 마이크로파의 파워, RF 바이어스의 파워이다. 오늘날의 마이크로파 플라즈마 에칭에 있어서는, 반도체 디바이스의 미세화가 진행됨에 따라, 이방성 및 선택비가 높은 에칭이 요구되고 있으며, 저압 조건에서의 처리의 중요성이 높아지고 있다. 한편으로, 고밀도의 대구경 플라즈마를 형성하여, 에칭 속도를 향상시키기 위해서는, 마이크로파의 파워를 높게 하는 것이 좋다. 또한, 작업 처리량을 향상시키기 위해서는, 가스 도입 기구의 가스 유로 내의 압력을 낮게 하는 것이 바람직하다. 또한, 다종 다양한 처리 대상에 대해서도 원하는 형상으로 에칭할 수 있는 것이 요구되고 있으며, 상기 프로세스 조건은, 다른 조건에 제약이 없어 자유롭게 설정할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 복수층을 한번에 처리하는 경우에 있어서, 예컨대, 제1 층은, 저압 조건에서 처리를 행하며, 제2 층은, 고압 조건에서 처리를 행하고자 하는 요구가 있어, 이 경우, 어느 쪽의 조건에 있어서도 의도하는 처리를 행하는 것이 요구되고 있다.

그와 같은 플라즈마 프로세스의 요건 및 운용 하에서 문제가 되는 것은, 상부 가스 도입부에 있어서, 유전체창(천판)을 관통하는 유전체창 가스 유로의 입구 부근에서 처리 가스의 이상 방전이 일어나기 쉬워지는 것이나, 유전체창 가스 유로의 출구에 플라즈마가 유입하는 것이며, 전술한 바와 같이 종래 기술의 과제이기도 하였다.

이 점에 관해서, 이 실시형태의 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 유전체창(천판)(52)의 유전체창 가스 유로(94(n)) 주위를 이하에 설명하는 바와 같은 구성으로 함으로써, 원하는 플라즈마 프로세스를 행하기 위해 마이크로파의 파워를 임의로 크게 하거나, 유전체창 가스 유로(94(n))의 입구 부근의 압력을 임의로 낮게 하여도, 유전체창 가스 유로(94(n)) 안 또는 그 입구 부근에 있어서의 처리 가스의 이상 방전이나 플라즈마의 유입을 억제할 수 있도록 하고 있다. 그리고, 이에 의해, 플라즈마 처리의 성능 및 신뢰성을 향상시키고 있다.

[유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 실시예 1]

도 4에, 제1 실시예에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 이 실시예에서는, 각 유전체창 가스 유로(94(n))에 마련되는 각 방전 방지 부재(96(n))가, 각 유전체창 가스 유로(94(n))의 전구간(또는 일구간)을 구성하고 있을 뿐만 아니라, 그 입구측의 부분(114)이 유전체창(52)의 이면보다 상방에 정해진 거리(H) 이상의 높이(h)만큼 돌출하여, 슬롯판(54)의 개구(54a)를 통하여 커넥터부(90)의 분기 가스 공급로(92(n))에 삽입되어 있다.

여기서, 커넥터부(90)의 하면과 슬롯판(54)의 상면 사이에는, 방전 방지 부재(96(n))의 주위를 둘러싸는 무단형 또는 링형의 가요성 도체 예컨대, 스프링 코일(116)이 끼워 넣어져 있다. 이 실시예에서는, 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)의 주위를 둘러싸고 있는 커넥터부(90), 스프링 코일(116) 및 슬롯판(54)이 포위 도체(118)를 구성하고 있다. 또한, 커넥터부(90) 및 슬롯판(54)은, 스프링 코일(116)을 통해 서로 전기적으로 접속되며, 각각 동축관(66)의 내부 도체(68) 및 냉각 재킷판(72)을 통해 동축관(66)의 외부 도체(70)와 전기적으로 접속(즉, 접지)되어 있다.

또한, 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)와 그 주위를 둘러싸고 있는 커넥터부(90) 사이에는, 무단형 또는 링형의 시일 부재 예컨대 O링(120)이 삽입되어 있다. 이 O링(120)의 위에서 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)의 주위에는 가스 유로와 연통하는 환형의 간극(가스홈)(122)이 형성된다. 한편, O링(120)의 아래에 형성되는 환형의 간극(124)은, 대기압 공간에 통하고 있다.

전술한 바와 같이 O링(120)의 위에서 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)의 주위에 환형의 간극(가스홈)(122)이 형성될 때는, 포위 도체(118)가 이 간극(가스홈)(122)의 하단의 위치(가장 들어간 위치)로부터 정해진 거리(H) 이상의 범위(h')에 걸쳐 그 돌출부(114)의 주위를 둘러싸는 구성이 바람직하다.

방전 방지 부재(96(n))는, 유전체창(52)의 개구(52a)에 일체적으로 형성 또는 결합된 유전체 예컨대 세라믹스제의 통부(126)와, 이 통부(126) 안에 채워진 통기성 유전체(128)를 가진다. 통기성 유전체(128)는, 예컨대 석영, 알루미나, 질화알루미늄 등의 세라믹스제의 다공질 유전체로 이루어지며, 내부에서 무수한 세공이 서로 연통하여, 통기성을 가지고 있다.

플라즈마 처리가 행해질 때, 상부 가스 도입부(80)에 있어서, 커넥터부(90)의 분기 가스 공급로(92(n))를 통하여 정해진 압력으로 보내 온 처리 가스는, 방전 방지 부재(96(n))의 입구로부터 통기성 유전체(128)에 들어가, 통기성 유전체(128) 안의 무수한 세공을 하방으로 빠져나가, 종단의 가스 분출구(53)로부터 분출되도록 되어 있다. 이와 같이 통기성 유전체(128)가 무수한 세공을 갖기 때문에, 플라즈마 생성 공간의 플라즈마가 통기성 유전체(128) 내를 통하여 유입하는 일은 없다.

한편, 마이크로파 발생기(60)로부터 마이크로파 전송 선로(58)를 통하여 전송되어 온 마이크로파는, 레이디얼 라인 슬롯 안테나(55)로부터 유전체창(52) 안에 전파되어, 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간을 향하여 방사된다. 이때, 유전체창(52)과 방전 방지 부재(96(n))를 투과한다. 이렇게 하여, 방전 방지 부재(96(n)) 안은, 처리 가스가 흐를 뿐만 아니라, 마이크로파 전계에도 노출된다. 또한, 마이크로파 전계는, 커넥터부(90)의 내부 방향에도 전파된다.

그렇지만, 방전 방지 부재(96(n)) 안은, 통기성 유전체(128)의 가스 유로(무수한 세공)의 스페이스가 작기 때문에, 여기서는 마이크로파 전계가 비교적 강하여도 전자는 가속되기 어려워, 방전은 거의 발생하지 않는다.

또한, 유전체창(52)의 내부로부터 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)의 중앙 마이크로파 전계는, 유전체창(52) 안보다 도파관 즉, 포위 도체(118) 안에서 반사하여, 또는 등가적인 리액턴스에 의해 감쇠한다. 그리고, 마이크로파 전계가 포위 도체(118) 안에 전파되는 거리가 늘수록, 즉 방전 방지 부재(96(n))의 입구측에 진행할수록, 그 감쇠량이 dB 레벨로 돌출부(114)의 전체 길이(h)에 비례하여 커진다. 이에 의해, 방전 방지 부재(96(n))의 입구 부근의 전계 강도는 유전체창(52) 내부의 전계 강도보다 낮아진다.

따라서, 마이크로파의 투입 파워를 임의로 크게 하거나, 상부 가스 도입부(80)에 있어서의 가스 유로의 압력을 임의로 낮게 하여도, 이상 방전이 발생하기 쉬운 방전 방지 부재(96(n))의 입구 부근에 있어서 이상 방전을 억제할 수 있다.

일례로서, 이 실시형태에 있어서는, 마이크로파의 투입 파워 밀도(투입 파워÷투과창 면적)를 약 2 W/㎠까지 올리고, 방전 방지 부재(96(n))의 입구 부근의 가스홈(122) 내의 압력을 90 Torr까지 내려도, 동(同)가스홈(122) 부근에서 이상 방전은 일어나지 않았다.

이 실시예에서는, 동축관(66)의 가스 유로(84)의 종단과 접속하는 대략 원추체 형상의 커넥터부(90)의 내부에 형성한 복수의 분기 가스 공급로(92(1)∼92(8))를 외부 가스 공급로로서 유전체창(52)측의 방전 방지 부재(96(1)∼96(8))의 입구에 각각 접속하였다. 일변형예로서, 동축관(66)의 가스 유로(84)의 종단으로부터 병렬로 분기되는 복수(예컨대, 8개)의 독립된 도체의 관을 외부 가스 공급로로서 방전 방지 부재(96(1)∼96(8))의 입구에 각각 접속하는 구성도 가능하다.

[방전 방지 부재의 작성 및 부착 방법]

도 5a 및 도 5b에 대해서, 방전 방지 부재(96(n))를 작성하여 유전체창(52)에 부착하는 방법을 설명한다.

도 5a에 나타내는 바와 같이, 제1 방법은, 원통형의 세라믹스 그린체(126) 안에 다공질의 유전체(128)를 채우고(a), 정해진 온도로 소성하여 열수축 및 고화시켜, 양자(126, 128)를 일체 결합한다(b). 한편, 유전체창(52)에는, 그린체의 상태로 유전체창 가스 유로(94(n))용 관통 구멍을 형성해 둔다(c). 이 그린체의 유전체창(52)의 관통 구멍(94(n)) 안에 소성 공정 후의 일체적인 막대 형상의 유전체(126, 128) 즉, 방전 방지 부재(96(n))를 삽입하고, 왜곡점 이하의 온도에서 소성하여, 유전체창(52)에 방전 방지 부재(96(n))를 일체 형성한다(d).

도 5b에 나타내는 바와 같이, 제2 방법은, 원통형의 세라믹스 그린체(126) 안에 다공질 유전체(128)를 삽입하고(a, b), 정해진 온도에서 일체 소성하여 방전 방지 부재(96(n))를 작성하며(c), 유전체창(52)에 미리 형성해 둔 관통 구멍 안에 방전 방지 부재(96(n))를 삽입하여 접착재에 의해 일체 결합한다(d).

또한, 방전 방지 부재(96(n))의 원통부(126) 및 다공질 유전체(128)에 이용하는 재질은, 석영, 알루미나, 질화알루미늄에 한정되지 않고, 여러가지의 유전체를 사용할 수 있다.

[실시예 1의 변형예]

도 6a∼도 6h에, 제1 실시예에 있어서의 몇 가지의 변형예를 나타낸다. 도 6a의 변형예는, 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)의 외주에, 유전체창(52)의 이면으로부터 O링(120)의 근처까지 상방으로 연장되는 원통형의 도체(칼라)(132)를 장착한다. 그리고, 이 도체 칼라(132)의 외주면과 커넥터부(또는 외부 가스관)(90)의 내주면 사이에 환형 또는 무단형의 가요성 도체 예컨대, 스프링 코일(134)이 삽입된다. 또한, 커넥터부(또는 외부 가스관)(90)의 하단과 유전체창(52)의 상면(이면) 사이에는, 조립 오차나 각 부재의 열팽창 등에 의해 간극(136)이 생길 우려가 있다. 이 변형예에서도, 포위 도체(118)는, 방전 방지 부재(96(n))를 따라 복수의 도체 부재(90, 134, 132)로 분할되어 있다. 또한, 이 변형예와 같이, 포위 도체(118)로부터 슬롯판(54)을 제외하는 구성도 가능하다.

이러한 구성에 있어서는, 커넥터부(또는 외부 가스관)(90), 스프링 코일(134) 및 도체 칼라(132)에 의해 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)를 그 전체 길이(h)에 걸쳐 포위하는 포위 도체(118)가 형성되어 있다. 이러한 구성에 따르면, 커넥터부(또는 외부 가스관)(90)와 유전체창(52) 사이에 간극(136)이 생겼다고 해도, 포위 도체(118)의 전기적인 변동을 억제할 수 있다.

또한, 도 6a에 나타내는 바와 같이, O링(120)의 부착 위치를 방전 방지 부재(96(n))의 입구에 가까이하는 것이 좋다. 그렇게 하면 방전 방지 부재(96(n))의 입구의 높이 위치로부터 포위 도체(118)의 하단의 높이 위치까지의 거리(h)와, 가스홈(122)의 하단의 위치(가장 들어간 위치)로부터 포위 도체(118)의 하단의 높이 위치까지의 거리(h')를 대략 같게 할 수도 있다. 이 경우, 돌출부(114)의 주위에 형성되는 가스홈(122)(도 4)은 무시할 수 있을 정도로 작다.

도 6b의 변형예는, 전술한 도 6a의 구성예로부터 도체 칼라(132) 및 스프링 코일(134)을 생략한 것이다. 도 6c의 변형예는, 도 6b의 구성예에 있어서 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)의 선단부를 테이퍼형으로 형성하는 것이다. 도 6b 및 도 6c와 같이, 포위 도체(118)를 단체의 도체 부재(커넥터부(90))로 구성하여도 좋다.

도 6d의 변형예는, 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)의 외주면과 커넥터부(또는 가스 분기관)(90)의 내주면 사이에 예컨대, 페라이트로 이루어지는 링형의 전자계 흡수 부재(138)를 마련한다. 이 경우, 유전체창(52)의 내부로부터 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114) 안을 위에서 전파하여 오는 마이크로파의 전계는, 포위 도체(118) 안에서 반사되어, 또는 등가적인 리액턴스에 의해 감쇠할 뿐만 아니라, 전자계 흡수 부재(138)에 흡수됨으로써 더 감쇠한다. 이에 의해, 돌출부(114)의 전체 길이 및 포위 도체의 전체 길이(h)를 짧게(정해진 거리(H)를 보다 짧게) 하는 것도 가능하다.

도 6e는 포위 도체(118)를 유전체창(52) 안에 매립하게 하는 변형예를 나타낸다. 이 변형예에서는, 커넥터부(또는 외부 가스관)(90)가 단체로 포위 도체(118)를 구성하고 있다. 또한, 커넥터부(또는 외부 가스관)(90)와 접속하는 별도의 도체(도시하지 않음)를 포위 도체(118)로서 유전체창(52) 안에 매립시키는 구성도 가능하다. 또한, 이 변형예에서는, 방전 방지 부재(96(n))의 입구가 유전체창(52)의 이면과 대략 같은 높이에 위치하고 있다. 따라서, 방전 방지 부재(96(n))에 돌기부(114)는 마련되어 있지 않다. 또한, 도 6f에 나타내는 바와 같이, 유전체창(52) 내에서 방전 방지 부재(96(n))를 유전체창 가스 유로(94(n))의 출구보다 앞쪽(플라즈마 생성 공간에서 보면 안쪽)에서 종단시키는 구성도 가능하다.

도 6g의 변형예는, 방전 방지 부재(96(n))의 구조에 관한 것이다. 축 방향으로 연장되는 복수의 극세한 관통 구멍(140)을 갖는 유전체(예컨대, 세라믹스)에 의해 통기성의 방전 방지 부재(96(n))를 형성한다.

도 6h의 변형예는, 방전 방지 부재(96(n))의 입구의 단부면과 커넥터부(또는 외부 가스관)(90)의 출구(종단) 사이에 무단형의 시일 부재로서 예컨대 O링(120)을 마련한다. 이 경우, 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)의 외주에 생기는 간극(141)은, 대기압 공간에 통한다. 이와 같이, 방전 방지 부재(96(n))의 입구 단부면에 O링(120)을 배치하는 구성에 있어서는, O링(120)의 반경 방향 내측에 전계가 집중하기 쉬운 간극(가스홈)(140)이 형성된다. 그러나, 이 변형예에 있어서는, 상기와 마찬가지로, 유전체창(52)의 내부로부터 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114) 안을 위에서 전파하여 오는 마이크로파의 전계는, 포위 도체(118) 안에서 반사되고, 또는 등가적인 리액턴스에 의해 감쇠된다. 이에 의해, 방전 방지 부재(96(n))의 입구 부근의 전계 강도는 유전체창(52) 내부의 전계 강도보다 작아져, O링(120)의 내측의 간극(가스홈)(140)이라도 방전은 발생하기 어렵다.

도 6i 및 도 6j의 변형예는, 도 6g 및 도 6h의 구성예에 있어서의 방전 방지 부재(96(n))에 있어서, 원통부(126) 안에, 후술하는 제9 실시예에 있어서의 세로홈(218)을 갖는 유전체제(製) 노즐 피스(216)를 채우는 구성을 특징으로 한다.

[포위 도체의 거리 범위에 관한 조건]

전술한 바와 같이, 제1 실시예는, 유전체창(천판)(52)의 유전체창 가스 유로(94(n))의 입구측에 있어서, 유전체창 가스 유로(94(n))에 마련하는 통기성의 방전 방지 부재(96(n))를 적어도 그 입구 부근에 있어서 포위하는 구성이다. 방전 방지 부재(96(n))의 주위를 그 입구로부터 출구(가스 분출구)를 향하여 정해진 거리(H) 이상의 범위(h)에 걸쳐 전기적으로 접지된 포위 도체(118)에 의해 둘러싼다. 이에 의해, 방전 방지 부재(96(n))의 입구 부근의 전계 강도를 유전체창(52) 내부의 전계 강도보다 저감시켜 이상 방전을 억제하도록 하고 있다.

이 구성에 있어서는, 포위 도체(118)에 의해 포위되는 방전 방지 부재(96(n))의 범위(거리)(h)를 길게 할수록, 입구 부근의 전계 강도를 낮게 하여, 이상 방전 억제 효과를 크게 할 수 있다. 한편, 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)의 돌출량이 커지고, 혹은 유전체창(52)에 매립되는 포위 도체(118)(도 6e, 도 6f)의 매립량이 커진다. 장치 구조의 번잡화, 고비용화 등의 관점에서는, 상기 포위 범위(거리)(h)를 필요 최소한의 거리(H)에 가까이하는 것이 바람직하다.

본 발명자는, 방전 방지 부재(96(n))의 유전체 안에 전파될 때의 마이크로파(2.45 ㎓)의 파장을 λ_d, 포위 도체(118)의 포위 범위(거리)를 H, 포위 도체(118)의 내경 또는 최대 내접 타원 장축 길이를 D로 하여, 포위 도체(118)의 전계 강도 저감 효과(전계 강도 저감비)에 대한 이들의 파라미터(H, λ_d, D) 사이의 상관 관계를 전자계 계산의 시뮬레이션에 의해 구하였다. 그 결과를 도 7 및 도 9에 나타낸다.

즉, D/λ_d=0.4인 경우에 있어서의 전계 강도비의 H/λ_d 의존성을 도 7에 나타내고, H/λ_d=0.4인 경우에 있어서의 전계 강도비의 D/λ_d 의존성을 도 9에 나타낸다.

또한, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 방전 방지 부재(96(n)) 및 포위 도체(118)의 단면 형상이 원형인 경우는, 포위 도체(118)의 내경을 속성(D)에 이용한다. 또한, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 방전 방지 부재(96(n)) 및 포위 도체(118)의 단면 형상이 직사각형인 경우는, 포위 도체(118)의 최대 내접 타원 장축 길이를 속성(D)에 이용한다.

도 7로부터, H를 λ_d의 0.05배보다 크게 하면(또는, H를 D의 0.13배보다 크게 하면), 전계 강도를 20％ 이상 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, H를 λ_d의 0.2배보다 크게(또는, H를 D의 0.5배보다 크게 하면), 전계 강도를 약 80％ 이상 저감시킬 수 있다.

한편으로, 도 9에 나타내는 바와 같이, D가 λ_d의 0.6배를 넘으면, 포위 도체(118)의 감쇠기로서의 작용이 작아진다. 따라서, D≤0.6λ_d의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.

구체예로서, 예컨대, 방전 방지 부재(96(n))의 방전 방지 부재(유전체)가 알루미나로서 파장(λ_d)이 약 38 ㎜, 포위 도체(118)의 내경 또는 최대 내접 타원 장축 길이(D)가 24 ㎜인 경우, H=8 ㎜이다.

[실시예 1의 응용예]

도 10에 나타내는 바와 같이, 유전체창 가스 유로(94)의 입구를 유전체창(52)의 이면(상면)측이 아니라, 유전체창(52)의 측면에 배치하는 구성도 가능하다. 이 경우라도, 유전체창 가스 유로(94)에 마련되는 방전 방지 부재(96)가 상기와 같은 돌출부(114)를 가지고, 이 돌출부(114)를 상기와 동일한 포위 도체(118)로 포위하는 구성을 적합하게 채용할 수 있다.

[유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 실시예 2]

도 11에, 본 발명의 별도의 관점(제2 실시예)에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타낸다. 이 실시예에 있어서도, 유전체창(52)의 각 유전체창 가스 유로(94(n))는, 바람직하게는 유전체창(52)의 중심(O)으로부터 일정 거리(반경)(R_B)의 원주 상에 등간격으로 배치되고(도 12), 커넥터부(90)의 각 분기 가스 공급로(92(n))에 접속되어 있다. 그리고, 각 유전체창 가스 유로(94(n))에는, 전술한 제1 실시예와 마찬가지로, 유전체로 이루어지는 통기성의 방전 방지 부재(96(n))가 마련된다. 단, 방전 방지 부재(96(n))의 입구측의 부분이 유전체창(52)의 이면으로부터 위로 돌출하는 구성이 아니라, 방전 방지 부재(96(n))의 주위에 포위 도체(118)는 마련되어 있지 않다. 이 경우, 각 유전체창 가스 유로(94(n))의 입구 부근을 시일하기 위해, 커넥터부(90)와 유전체창(52) 사이에 무단형의 시일 부재 예컨대, O링(142)이 삽입된다.

종래 기술에 관련하여 전술한 바와 같이, 유전체창을 관통하는 가스 유로를 갖는 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 처리 가스 공급부로부터의 외부 가스관의 출구와 유전체창 가스 유로의 입구가 접속하는 부분(O링의 내측(가스 유로 내)에 형성되는 간극(가스홈))에서, 처리 가스의 이상 방전이 발생할 우려가 있다. 통상, O링 내측의 간극은, 외측(대기 공간)의 간극과 동일한 크기이며, 완벽한 시일 기능을 확보하기 위해 0.2 ㎜ 이하로 관리된다.

이 실시예는, 도 13a 및 도 13b에 나타내는 바와 같이, O링(142)의 내측(가스 유로 내)의 간극(144)을 외측(대기 공간)의 간극(146)보다 큰 갭 사이즈로 형성하는 구성(G_i>G_o)을 특징으로 한다. 본 발명자는, 이러한 구성에 의해, 유전체창 가스 유로(94(n))의 입구 부근의 전계 강도, 특히 O링(142)의 내측의 간극(144)의 전계 강도를 효과적으로 저감시킬 수 있는 것을, 시뮬레이션에 의해 검증하고 있다.

이 시뮬레이션은, 도 14에 나타내는 바와 같이, 알루미나로 이루어지는 유전체(148)를 채운 직사각형 도파관(단면 내 치수 35 ㎜×17.5 ㎜)(150)의 폐색단(閉塞端) 부근의 측면에 O링(142')을 통해 금속제의 가스 도입부(90')를 접속한 모델을 이용하여 행하였다. 이 모델의 유전체(142')는 도 13a의 유전체창(52) 및 방전 방지 부재(96(n))에 상당하며, O링(142')은 도 13a의 O링(142)에 상당하고, 가스 도입부(90')는 도 13a의 커넥터부(90)에 상당한다. 그리고, O링(142')의 내측의 간극(144')은, 도 13a의 O링(142)의 내측의 간극(144)에 상당한다. 또한, O링(142')의 외측의 간극(146')은, 도 13a의 O링(142)의 외측의 간극(146)에 상당한다. 이 시뮬레이션에서는, O링(142')의 외측의 간극(146')의 갭 사이즈(G_o)를 0.1 ㎜(고정값)로 설정하였다.

파라메터인 O링(142) 내측의 간극(가스홈)(144)의 갭 사이즈(G_i)를 0.1 ㎜(기준값)부터 2.6 ㎜까지 변화(증대)시켰을 때의 간극(가스홈)(144)에 있어서의 전계 강도의 상대값(전계 강도비)의 시뮬레이션 결과를 도 15에 나타낸다.

도시한 바와 같이, O링(142') 내측의 간극(가스홈)(144')의 전계 강도는, 그 갭 사이즈(G_i)가 커짐에 따라 대수 함수적으로 감소한다. 보다 상세하게, 전계 강도비는, G_i=0.3 ㎜에서 약 0.5까지 감소하고, G_i=0.5 ㎜에서 약 0.4까지 감소하며, G_i≥1.0 ㎜에서 약 0.2에 점근(漸近)하여 간다. 이 시뮬레이션의 결과로부터, O링(142) 내측의 간극(가스홈)(144)의 전계 강도를 반감시키기 위해서는, G_i≥0.3 ㎜의 범위가 바람직한 것을 알 수 있다. 또한, O링(142)의 양호한 시일 기능을 확보하면서, O링(142) 내측의 간극(가스홈)(144)의 전계 강도를 저감시키기 위해서는, 0.5 ㎜≤Gi≤1.0 ㎜의 범위가 바람직한 것을 알 수 있다.

또한, 도 13b에 나타내는 바와 같이, 커넥터(90)의 하면에 있어서 O링(142)의 내측의 벽부(90w)(도 13a)가 없는 구성이어도 좋다. 이에 의해 커넥터(90)에 있어서의 O링 감입홈(90m)의 제작 및 O링(142)의 장착을 용이하게 할 수 있다.

도 16에, 시뮬레이션에 있어서 얻어진 상기 모델 내의 각 부의 전계 강도 분포를 휘도로 환산하여 나타낸다. 도 16 중의 부분 확대도 A는, O링(142)의 내측의 간극(가스홈)(144')의 갭 사이즈(G_i)를 외측의 간극(146')의 갭 사이즈(G_o)와 같은 값으로 선정한 경우(G_i=0.1 ㎜)이다. 내측의 간극(가스홈)(144')에 전계가 집중하여 전계 강도가 높아져 있는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 부분 확대도 B는, O링(142')의 내측의 벽부(90w')(도 14)를 완전하게 제거한 경우(G_i=약3 ㎜)이며, 내측의 간극(가스홈)(144')의 전계 강도가 저감하고 있는 것을 알 수 있다.

또한, O링(142)의 외측의 간극(146)의 갭 사이즈(G_o)는, O링(142)의 시일 기능을 안정적으로 확보하는 데 있어서 작을수록 좋고, 통상의 0.2 ㎜ 이하로 관리하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 이 제2 실시예에서는, 유전체창(52)을 관통하는 가스 유로(94(n))를 갖는 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서, 처리 가스 공급부(80)로부터의 외부 가스관(92(n))의 출구와 유전체창 가스 유로(94(n))의 입구가 접속하는 장소에 마련되는 O링(142)의 내측(가스 유로 내)의 간극(144)을 O링(142)의 외측(대기 공간)의 간극(146)보다 큰 갭 사이즈(G_i>G_o)로 형성하였다. 이에 의해 양호한 시일 기능을 확보하면서, O링(142)의 내측의 간극(144)에 전계가 집중하는 것을 억제하며, 게다가 유전체창 가스 유로(94(n))의 입구 부근에서의 이상 방전을 억제할 수 있다.

[실시예 2의 변형예]

도 17 및 도 18에, 전술한 제2 실시예의 변형예를 나타낸다. 도 17의 변형예는, 도 13b의 구성과 마찬가지로 O링(142)의 내측의 벽부(90w)(도 13a)를 제거하고, 그 장소에 환형 또는 무단형의 유전체(152)를 마련한다. 이 변형예의 구성에 따르면, O링(142)의 내측의 간극(144)에의 전계의 집중을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, O링(142)이 처리 가스에 노출되는(즉, 열화되기 쉬워지는) 것을 억제할 수 있다.

도 18의 변형예는, 제1 실시예와 제2 실시예를 조합한 구성을 특징으로 한다. 즉, 제1 실시예에 따라, 도 6h의 구성예와 마찬가지로, 유전체창 가스 유로(94(n))에 마련되는 방전 방지 부재(96(n))의 입구측의 부분(114)을 유전체창(52)의 이면으로부터 돌출시키고, 그 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114)의 주위에 포위 도체(118)를 마련하였다. 그리고, 방전 방지 부재(96(n))의 입구의 단부면과 커넥터부(또는 외부 가스관)(90)의 출구 사이에 무단형의 시일 부재 예컨대 O링(120(142))을 마련한다. 그리고, 제2 실시예에 따라, O링(120(142))의 내측(가스 유로 내)의 간극(140(144))을 외측(대기 공간)의 간극(141(146))보다 큰 갭 사이즈(G_i>G_o)로 한다.

이러한 구성에 있어서는, 제1 실시예에 따른 효과와 제2 실시예에 따른 효과가 더해져, 유전체창 가스 유로(94(n))의 입구 부근에 있어서의 이상 방전방지의 효과를 한층 더 높일 수 있다. 즉, 유전체창(52)의 내부로부터 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114) 안을 위에서 전파하여 오는 마이크로파의 전계가 포위 도체(118) 안에서 반사되어, 또는 등가적인 리액턴스에 의해 감쇠하여, 방전 방지 부재(96(n))의 입구 부근에서 O링(120(142))의 내측의 간극(140(144))에 전계가 집중하지 않게 된다.

또한, 후술하는 바와 같이, 제2 실시예에 있어서의 본 발명의 기술 사상, 즉 유전체창 가스 유로의 입구 부근에 마련되는 무단형 시일 부재의 내측(가스 유로 내)의 간극을 외측의 간극보다 크게 하는 구성(G_i>G_o)은, 유전체창 가스 유로에 방전 방지 부재를 마련하지 않는 경우에도 적용 가능하다.

도 19의 변형예는, 도 13의 방전 방지 부재(96(n))로서, 후술하는 제9 실시예에 있어서의 세로홈(218)을 갖는 유전체제 노즐 피스(216)를 유전체창 가스 유로(94(n))에 장착하는 구성을 특징으로 한다.

도 20의 변형예는, 도 18의 방전 방지 부재(96(n))에 있어서, 원통부(126) 안에, 다공질 유전체(128) 대신에, 후술하는 제9 실시예에 있어서의 세로홈(218)을 갖는 유전체제 노즐 피스(216)를 채우는 구성을 특징으로 한다.

[유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 실시예 3]

도 21∼도 23에, 본 발명의 별도의 관점(제3 실시예)에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타낸다. 이 제3 실시예에 있어서도, 유전체창(52)에 마련되는 각 유전체창 가스 유로(94(n))는, 바람직하게는 유전체창(52)의 중심(O)으로부터 일정 거리(반경)(R_C)의 원주 상에 등간격으로 배치되며(도 22), 유전체창(52)의 이면에서 커넥터부(90)의 각 분기 가스 공급로(92(n))에 기밀하게 접속되어 있다. 그리고, 각 유전체창 가스 유로(94(n))에는, 상기 제1 실시예와 마찬가지로, 유전체로 이루어지는 통기성의 방전 방지 부재(96(n))가 마련된다. 또한, 각 유전체창 가스 유로(94(n))의 입구 부근을 시일하기 위해, 커넥터부(90)와 유전체창(52) 사이에 무단형의 시일 부재 예컨대 O링(142)이 삽입된다.

단, 이 실시예에서는, 도 21에 상세하게 나타내는 바와 같이, 방전 방지 부재(96(n))의 입구측의 부분이 유전체창(52)의 이면으로부터 위로 돌출하는 구성으로는 되어 있지 않고, 방전 방지 부재(96(n))의 주위에 포위 도체(118)는 마련되어 있지 않다. 또한, O링(142)의 내측(가스 유로 내)의 간극(가스홈)(144)과 외측의 간극(146)은 동일한 갭 사이즈(G_i=G_o)이다.

이 실시예에 있어서의 특징은, 유전체창(52)에 있어서 각 유전체창 가스 유로(94(n))가 중심(O)으로부터 일정 범위 내의 거리(R_C)를 이격하여 배치되는 구성에 있다. 즉, 이 실시예는, 마이크로파가 유전체창(52)을 전파할 때의 파장을 λ_g라고 하면, R_C에 대해서 다음 조건식 (1)이 만족되는 것을 특징으로 한다.

λ_g/4<R_C<5λ_g/8·····(1)

일반적으로, 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 챔버 내에 전자파를 도입하기 위한 유전체창(천판)의 내부에, 도 16의 모델에 있어서 유전체(148)의 내부에 생기는 것과 동일한 전자계의 정재파가 생겨, 국소적으로 전계가 강한 장소가 존재한다. 따라서, 그와 같은 국소적으로 전계가 강한 장소에 가스 공급 구멍(유전체창 가스 유로)이 마련되면, 그 가스 공급 구멍 안 또는 그 가스 공급 구멍에 접속하는 외부 가스 공급로 내에서 플라즈마(이상 방전)가 발생하거나, 혹은 그 가스 공급 구멍의 출구 부근에 과도하게 강한 플라즈마가 발생하는 등의 문제가 생긴다.

이것으로부터, 유전체창 안에서 전계가 약한 장소에 가스 공급 구멍(유전체창 가스 유로)을 마련하면 좋다. 그러나, 일반적으로는, 사용하는 처리 가스의 종류나 압력에 의존하여 챔버 내의 플라즈마의 상태가 변화하여 유전체창 내부의 전자계 분포도 변화한다.

그런데, 본 발명자가 시뮬레이션에 의해 유전체창 내부의 전자계 분포를 해석한 바, 예컨대 도 22에 나타내는 바와 같은 회전 대칭성의 유전체창(천판)과, 예컨대 도 46에 나타내는 바와 같은 회전 대칭성의 평판형 슬롯 안테나를 이용하는 경우는, 반드시 유전체창의 내부에 중심(O)에서 전계 강도가 진폭이 최대가 되는 전자계의 정재파가 형성되는 것을 알 수 있었다. 이러한 정재파 하에서는, 유전체창의 중심(O)으로부터 반경(λ_g/4) 이내는 강한 전계가 생기고, 그 주변(특히, 반경(2λ_g/4) 부근)에서는 국소적으로 전계가 약해지며, 또한 반경(3λ_g/4) 부근에서 국소적으로 전계가 강해진다. 이 경향은, 가스종이나 압력에의 의존성은 낮다.

또한, 상기와 같은 유전체창 내부의 전자계 분포는, 중심(O)으로부터 반경 방향 외측을 향하여 파장(λ_g)의 간격으로 반복된다. 따라서, 예컨대 반경(12λ_g/8) 부근에서도 국소적으로 전계가 약해진다. 그러나, 이 실시형태의 마이크로파 플라즈마 처리 장치와 같이, 동축관(66)의 내부 도체(68) 안(관통 구멍)을 가스 유로(88)로 하고, 유전체창 중심 부근에 위치하는 내부 도체(68)의 하단으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 분기 가스 공급로를 통해 유전체창 가스 공급 구멍에 처리 가스를 유도하는 경우는, 유전체창 가스 공급 구멍은 될 수 있는 한 유전체창 중심에 근접하여 배치되는 것이 바람직하다. 마이크로파 방사 안테나에 대한 가스 공급 시스템의 간섭 또는 영향을 작게 하기 위해서이다.

이 제3 실시예에서는, 상기와 같은 지견에 기초하여, 유전체창(52)에 마련하는 각 유전체창 가스 유로(94(n))를 상기 조건식 (1)로 규정되는 범위의 범위 내에 배치한다. 따라서, 이 실시예에 따르면, λ_g/4 이내의 영역에 유전체창 가스 유로를 마련하지 않는다.

예컨대, 2.45 ㎓의 마이크로파를 사용하며, 유전체창(52)의 재질에 유전율 10의 알루미나를 사용하는 경우는, λ_g≒38 ㎜이며, 상기 조건식 (1)로부터, R_C=9.5∼23.75 ㎜의 범위 내에 각 유전체창 가스 유로(94(n))를 배치하면 좋다. 또한, 통상은, 각 유전체창 가스 유로(94(n))를 유전체창(52)의 중심(O)으로부터 일정 거리(반경)(R_C)의 원주 상에 배치하는 것이 챔버 내에의 가스 도입의 축대칭성의 면에서 바람직하다(도 22). 그러나, 상기 조건식 (1)을 만족시킨 뒤에, 중심(O)으로부터 비등(非等) 거리 또는 상이한 거리의 위치에 각 유전체창 가스 유로(94(n))를 배치하는 것도 가능하다.

도 21에는, 챔버(10)의 적합한 상부 구조가 도시되어 있다. 이 구성예에서는, 상면이 개구된 원통형의 챔버 본체(10a)의 상면에 환형의 유전체창 누름 부재(10b) 및 환형의 안테나 누름 부재(10c)를 적층 배치하여 볼트(도시하지 않음) 등에 의해 착탈 가능하게 고정한다. 여기서, 유전체창 누름 부재(10b)는, 챔버 본체(10a)의 내벽 상부의 환형의 오목부에 감합되는 유전체창(52)을 압박하고, 안테나 누름 부재(10c)는 냉각 재킷(72)의 위로부터 안테나(55)를 압박한다. 안테나 누름 부재(10c)와 냉각 재킷(72) 사이에는, 전자파가 챔버(10)의 밖으로 새지 않도록 링형의 EMI 실드 부재(156)가 삽입되어 있다. 이러한 챔버(10)의 상부 구조에 있어서는, 유전체창(52)과 마이크로파 공급계(동축관(66), 안테나(55) 등)와 가스 공급계(상부 가스 도입부(80), 커넥터부(90) 등)를 일체화하여 챔버(10)의 상면에 착탈 가능하게 부착할 수 있다.

또한, 도 21의 장치 구성에 있어서는, 유전체창(52)의 중심부에 형성된 오목부(52m) 내에 각 유전체창 가스 유로(94(n))가 마련되며, 커넥터부(90)가 배치된다. 이 경우, 커넥터부(90)의 각 분기 가스 공급로(92(n))는, 유전체창(52)의 오목부(52m) 내에서 각 유전체창 가스 유로(94(n))에 접속된다.

[실시예 3의 변형예]

이 제3 실시예에 있어서도, 도 24a에 나타내는 바와 같이, 각 유전체창 가스 유로(94(n))에, 복수의 극세 관통 구멍(140)을 갖는 통기성의 유전체로 이루어지는 방전 방지 부재(96(n))를 마련할 수 있다. 혹은, 도 24b에 나타내는 바와 같이, 각 유전체창 가스 유로(94(n))에 마련하는 방전 방지 부재(96(n))로서, 후술하는 제9 실시예에 있어서의 세로홈(218)을 갖는 유전체제 노즐 피스(216)를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 도 24c에 나타내는 바와 같이, 각 유전체창 가스 유로(94(n))에 방전 방지 부재(96(n))를 마련하지 않고 공동(152)을 형성하는 것도 가능하다. 이와 같이 유전체창 가스 유로(94(n))의 전구간을 공동(152)으로 하는 경우는, 커넥터(90)에 있어서 외부 가스 공급로(92(n))의 출구를 복수의 관통 구멍을 구비한 샤워 구조(154)로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해 공동(152) 내의 가스 유량 나아가서는 챔버(10) 내에의 가스 분사량을 조정할 수 있다. 이 실시예에 있어서는, 전술한 바와 같이 유전체창(52) 안에서 유전체창 가스 유로(94(n))가 마련되는 장소의 전계가 국소적이며 정상적으로 약하기 때문에, 이 장소가 공동(152)으로 되어 있어도, 유전체창 가스 유로(94(n)) 내에서의 이상 방전을 발생하기 어렵게 할 수 있다.

물론, 제3 실시예를 전술한 제1 실시예와 조합하는 것도 가능하다. 즉, 제1 실시예에 있어서 유전체창(52)에 마련하는 유전체창 가스 유로(94(n))의 배치 위치(도 3)에 제3 실시예에 따른 상기 조건식 (1)을 적용하여, 하기의 조건식 (2)가 만족되는 위치에 유전체창 가스 유로(94(n))를 배치한다.

λ_g/4<R_A<5λ_g/8·····(2)

이에 의해, 제1 실시예에 따른 효과와 제3 실시예에 따른 효과가 더해져, 방전 방지 부재(96(n))를 마련하는 경우의 유전체창 가스 유로(94(n))의 입구 부근에 있어서의 이상 방전을 한층 더 확실하게 억제할 수 있다. 즉, 유전체창(52)의 내부로부터 방전 방지 부재(96(n))의 돌출부(114) 안을 위에서 전파하는 마이크로파의 전계가 포위 도체(118) 안에서 반사 또는 등가적인 리액턴스에 의해 감쇠하고, 유전체창 가스 유로(94(n)) 부근은 유전체창(52) 안에서 국소적이면서 정상적으로 전계가 약해지기 때문에, 이상 방전을 한층 더 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 제3 실시예를 전술한 제2 실시예와 조합하는 것도 가능하다. 즉, 상기 제2 실시예에 있어서 유전체창(52)에 마련하는 유전체창 가스 유로(94(n))의 배치 위치(도 12)에 제3 실시예에 따른 상기 조건식 (1)을 적용하여, 하기의 조건식 (2)가 만족되는 위치에 유전체창 가스 유로(94(n))를 배치한다.

λ_g/4<RB<5λ_g/8·····(3)

이에 의해, 제2 실시예에 따른 효과와, 제3 실시예에 따른 효과가 더해져, 유전체창 가스 유로(94(n))의 입구 부근에 있어서의 이상 방전을 한층 더 확실하게 억제할 수 있다. 즉, 방전 방지 부재(96(n))의 입구 부근에서 O링(142)의 내측(가스 유로 내)의 간극(144)에 전계가 집중하지 않게 되어, 유전체창 가스 유로(94(n)) 부근은 유전체창(52) 안에서 국소적 또한 정상적으로 전계가 약해지기 때문에, 이상 방전을 한층 더 확실하게 억제할 수 있다.

[유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 실시예 4]

도 25∼도 28에, 본 발명의 별도의 관점(제4 실시예)에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타낸다. 이 제4 실시예에 있어서는, 유전체창(52)의 중심부에 그 두께 방향에서 단계적으로 구경이 작아지는 원형의 개구(160)를 형성하고, 이 개구(160)에 원주형의 노즐 피스(162)를 감입하여, 노즐 피스(162)와 유전체창 개구(160) 사이에 환형으로 연장되는 간극을 유전체창 가스 유로로 하고 있다.

보다 상세하게는, 유전체창 개구(160)는, 제1 구경을 가지고 유전체창(52)의 밖에 면하는 원형의 상부 개구부(160c)와, 상기 제1 구경보다 작은 제2 구경을 가지고 유전체창(52) 안(챔버(10) 내부)에 면하는 원형의 하부 개구부(160a)와, 제1 구경과 제2 구경 중간의 제3 구경을 가지고 상부 개구부(160c)와 하부 개구부(160a) 사이에 위치하는 원형의 중간 개구부(160b)를 갖는다.

노즐 피스(162)는, 유전체 예컨대 석영 혹은 Al₂O₃ 등의 세라믹스를 포함하여, 도 27에 나타내는 바와 같이, 소직경의 원주부(162m)와, 대직경의 원주부(162n)와, 이들 소직경 원주부(162m) 및 대직경 원주부(162n) 사이에서 직경 방향으로 연장되는 환형의 플랜지면(162f)과, 이 플랜지면에 방사형으로 형성되는 복수의 홈(176)을 가지고 있다. 여기서, 소직경 원주부(162m) 및 대직경 원주부(162n)의 구경은, 하부 개구부(160a) 및 중간부 개구부(160b)의 구경보다 각각 약간 작다.

노즐 피스(162)는, 소직경 원주부(162m)가 일정한 클리어런스를 두고 하부 개구부(160a)에 박히고, 대직경 원주부(162n)가 일정한 클리어런스를 두고 중간부 개구부(160b)에 박히도록 유전체창 개구(160)에 부착된다. 또한, 유전체창 개구(160)의 상부 개구부(160c)에는, 커넥터부(164)가 장입(裝入)된다. 커넥터부(164)는, 상기 제1∼제3 실시예에 있어서의 커넥터부(90)와 동일한 도체로 이루어지고, 동축관(66)의 내부 도체(68)의 종단에 접속되어, 전기적으로 접지된다. 커넥터부(164)의 중심부에는, 동축관(66)의 가스 유로(84)와 접속하여 연직 방향으로 연장되는 외부 가스 유로(제1 가스 유로)(166)가 형성되어 있다.

커넥터부(164)의 하면과 노즐 피스(162)의 상면 사이에는, 통기성의 재질 또는 부재로 이루어지며, 제1 가스 유로(166)보다 큰 구경을 갖는 링형의 탄성 지지 부재(168)가 삽입된다. 또한, 커넥터부(164)의 하면과 상부 개구부(160c)의 환형 바닥면 사이에는, 비통기성의 재질로 이루어지는 링형의 시일 부재 예컨대, O링(170)이 삽입된다. 이에 의해, O링(170)의 내측에는, 커넥터부(164)(제1 가스 유로(166))와 연통하는 편평한 제2 가스 유로(172)가 형성된다.

또한, 노즐 피스(162)의 대직경 원주부(162n)와 중간 개구부(160b) 사이에, 상기 제2 가스 유로(172)와 연통하는 환형의 클리어런스 즉, 제3 가스 유로(174)가 형성된다. 또한, 중간 개구부(160b)의 환형 바닥면에 노즐 피스(162)의 환형 플랜지면이 밀착하여, 플랜지면의 홈(176)이 상기 제3 가스 유로(174)와 연통하는 제4 가스 유로를 형성한다. 그리고, 노즐 피스(162)의 소직경 원주부(162m)와 하부 개구부(160a) 사이에, 상기 제4 가스 유로(174)와 연통하는 환형의 클리어런스 즉, 제5 가스 유로(178)가 형성된다. 이 제5 가스 유로(178)는, 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간에 면하여, 가스 분출구를 형성한다. 이 가스 분출구로부터 플라즈마가 역류하는(도중에 들어오는) 것을 방지하기 위해, 제5 가스 유로(178)의 클리어런스를 작게 하는 것이 바람직하다.

이 실시예에 있어서, 처리 가스 공급원(86)(도 1)으로부터 동축관(66)의 가스 유로(84)를 통하여 보내 오는 처리 가스는, 커넥터부(164)의 제1 가스 유로(166)→유전체창(52) 내의 제2 가스 유로(172)→제3 가스 유로(174)→제4 가스 유로(176)→제5 가스 유로(178)를 통하여 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간에 토출(도입)된다. 이 가스 공급 기구는, 유전체창 가스 유로의 구조 및 제작이 심플하며 용이하다고 하는 이점이 있다. 더구나, 유전체창(52) 내에 형성되는 방사형의 홈(제4 가스 유로)(176)이 컨덕턴스가 낮은 가스 유로를 형성하여, 전체의 가스 컨덕턴스를 높은 정밀도로 율속(律速)하기 때문에, 가스 유량의 변동을 억제할 수도 있다.

이 실시예에 있어서도, 유전체창(52)의 내부에는 마이크로파 전계가 많이 분포하며, 유전체창(52)의 가스 유로(172∼178) 내에서 처리 가스는 마이크로파 전계에 노출된다. 이 점에 관해서, 이 실시예에서는, 가스 유로(172∼178) 안에서도 특히 전계가 집중하기 쉬운 제2 가스 유로(174)의 입구 부근에 있어서, 전술한 제2 실시예와 마찬가지로, O링(170)의 내측(가스 유로측)의 간극(180)을 O링(170)의 외측(대기 공간측)의 간극(182)보다 크게 하고 있다. 도시된 구성예에서는, O링(170)의 내측 벽부를 제거하여, 이 조건(G_i>G_o)을 충분히 만족시키고 있으며, O링(170)의 내측의 간극(180)에 전계가 집중하지 않도록 되어 있다.

도 28에, 이 실시예에 있어서의 유전체창(52)에 있어서의 가스 유로(174, 178)의 적합한 배치 패턴을 나타낸다. 이 실시예에 있어서도, 유전체창(52) 내에 형성되는 가스 유로(174∼178)에 전술한 제3 실시예에 따른 조건식 (1)을 적용할 수 있다. 즉, 유전체창(52)의 중심(O)으로부터 제3 및 제5 가스 유로(176, 178)까지의 거리를 각각 R_D1, R_D2라고 하면, 다음 조건식 (4), (5)가 만족되도록, 제3 및 제4 가스 유로(176, 178)를 배치한다.

λ_g/4<R_D1<5λ_g/8·····(4)

λ_g/4<R_D2<5λ_g/8·····(5)

그렇지만, 유전체창(52)의 λ_g/4 이내의 중심부 영역에는 강한 전자계가 분포하고 있으며, 이 중심부 영역으로부터 제2 가스 유로(174)에, 더욱 제1 가스 유로(166)에 마이크로파의 전자계가 진입해 온다. 그러나, 제2 가스 유로(172)는, 제3 가스 유로(174)에 의해 컨덕턴스가 율속되어 비교적 고압이 것, 또한, 제2 가스 유로(172)는, 가로로 확장되어 있기 때문에, O링(170) 부근을 제외한 제2 가스 유로(172) 내 및 제1 가스 유로(166) 내에서는 마이크로파의 전계가 1개소에 집중하기 어려운 구조이기 때문에, 가스의 이상 방전이 생기기 어려운 구조로 되어 있다.

또한, 도시는 생략하지만, 중간 개구부(160b)의 구경보다 하부 개구부(160a)의 구경이 커서, 노즐 피스(162)의 소직경 원주부(162m) 및 대직경 원주부(162n)가 중간 개구부(160b) 및 하부 개구부(160a)에 각각 박히는 구성도 가능하다. 또한, 노즐 피스(162)의 상면이 유전체창 개구(160)의 상면과 동일면이 되는 구성(따라서, 커넥터부(164)는 유전체창(52) 안이 아니라 위에 마련되는 구성)도 가능하다.

[유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 실시예 5]

도 29 및 도 30에, 본 발명의 별도의 관점(제5 실시예)에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타낸다. 이 제5 실시예는, 상기 제4 실시예에 있어서 유전체창(52)의 중심부로부터 유전체창(52) 내의 가스 유로(172)에 마이크로파의 전자계가 진입하기 쉽다고 하는 전술한 문제점을 해결하는 것이다.

이 제5 실시예에서는, 커넥터부(164)의 가스 유로(166')를 수직 방향으로 하단까지 곧게 관통시키지 않고, 커넥터부(164)의 내부에서 일단 반경 방향 외측으로 구부리고 나서 수직 하방으로 연장하여 유전체창(52) 내의 제3 가스 유로(174)에 접속시킨다. 또한, 전술한 제4 실시예에서는 제2 가스 유로(174)로 되어 있던 스페이스를, 이 제5 실시예에서는 커넥터부(164)에 의해 막도록 한다. 그리고, 제2 가스 유로(174)의 입구 부근을 시일하기 위해, 커넥터부(164)의 하면과 노즐 피스(162)의 상면 사이, 및 커넥터부(164)의 하면과 유전체창 개구(160)의 상부 개구부(160c)의 환형 바닥면 사이에, 무단형 또는 링형의 시일 부재 예컨대 O링(190, 192)을 각각 삽입한다. O링(190)의 반경 방향 내측에서 커넥터(164)의 하면과 노즐 피스(162)의 상면 사이에 형성되는 간극(194)은, 예컨대 커넥터(164) 및 동축관(66)의 내부 도체(68)에 마련되어 있는 압력 제거용 구멍(196)을 통해 대기 공간에 통하고 있다.

이러한 구성에 따르면, 유전체창(52)의 내부에 전자계의 정재파가 생겨 유전체창(52)의 중심 영역의 전계가 국소적으로 강하여도, 이 영역 부근을 통하는 가스 유로가 존재하지 않기 때문에, 유전체창(52) 내에서의 이상 방전을 방지할 수 있다.

이 제5 실시예에 있어서도, 전술한 제2 실시예와 마찬가지로, O링(190, 192)의 내측(가스 유로 내)의 간극(194, 196)을 O링(190, 192)의 외측(대기 공간측)의 간극(198, 200)보다 크게 하고 있다. 도시된 구성예에서는, O링(190, 192)의 내측(가스 유로 내) 벽부를 각각 제거하여, 이 조건(G_i194>G_o198, G_i196>G_o200)을 만족시키고 있으며, O링(190, 192) 내측의 간극(194, 196)에 전계가 집중하지 않도록 하고 있다.

이 제5 실시예에 있어서도, 유전체창(52) 내의 가스 유로(174∼178)의 배치 위치에 상기 제3 실시예에 따른 조건식 (1)을 적용할 수 있다. 즉, 유전체창(52)의 중심(O)으로부터 제3 및 제4 가스 유로(176, 178)까지의 거리를 각각 R_D1, R_D2라고 하면, 상기 조건식 (4), (5)가 만족되도록, 제3 및 제4 가스 유로(176, 178)를 배치하면 좋다.

또한, 이 제5 실시예에 있어서도, 도시는 생략하지만, 중간 개구부(160b)의 구경보다 하부 개구부(160a)의 구경을 크게 하여, 노즐 피스(162)의 소직경 원주부(162m) 및 대직경 원주부(162n)가 중간 개구부(160b) 및 하부 개구부(160a)에 각각 박힌 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 노즐 피스(162)의 상면이 유전체창 개구(160)의 상면과 동일면이 되는 구성(따라서, 커넥터부(164)는 유전체창(52) 안이 아니라 위에 마련되는 구성)도 가능하다.

[실시예 5의 변형예]

도 31 및 도 32에, 전술한 제5 실시예의 일변형예를 나타낸다. 이 변형예는, 제5 실시예에 있어서의 유전체창 개구(160) 및 노즐 피스(162)의 구조 또는 형상을 변형하고 있다.

즉, 유전체창(52)의 중심부에 그 두께 방향에서 구경이 테이퍼형으로 변화하는 개구(160')를 형성하며, 이 유전체창 개구(160')에 원추형의 노즐 피스(162')를 감합하여, 노즐 피스(162')와 유전체창 개구(160') 사이에 유전체창 가스 유로를 형성하고 있다.

도시된 예에서는, 하방(챔버(10) 안)을 향하여 구경(직경)이 테이퍼형으로 작아지는 유전체창 개구(160')를 유전체창(52)의 중심부에 형성하고, 이 유전체창 개구(160')에 하방(챔버(10) 안)을 향하여 직경이 테이퍼형으로 작아지는 원추형의 노즐 피스(162')를 감입한다. 노즐 피스(162')의 몸통부의 둘레면에는, 도 32에 나타내는 바와 같이, 상단으로부터 하단까지 수직 또는 비스듬하게 연장되는 홈(202)이 다수 형성되어 있다. 일례로서, 홈(202)의 홈 폭은 0.5 ㎜∼3 ㎜, 홈 깊이는 0.02 ㎜∼1 ㎜이다. 유전체창 개구(160')에 노즐 피스(162')를 위로부터 장입하면, 노즐 피스(162')의 몸통부 둘레면이 유전체창 개구(160')에 밀착한다. 이 상태로, 노즐 피스(162')의 몸통부 둘레면의 홈(202)이, 커넥터부(90)측의 가스 유로(166')와 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간 사이의 유전체창 가스 유로를 형성한다. 처리 가스 공급원(86)(도 1)으로부터의 처리 가스는, 커넥터부(164)의 제1 가스 유로(166') 및 유전체창(52) 내의 유전체창 가스 유로(홈)(202)를 통하여 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간에 토출(도입)된다.

이 변형예에 있어서도, 도시는 생략하지만, 유전체창 개구(160')가 하방(챔버(10) 안)을 향하여 구경(직경)이 역테이퍼형으로 커지는 구경을 가지고, 이 유전체창 개구(160')에 하방(챔버(10) 안)을 향하여 직경이 역테이퍼형으로 커지는 원추형의 노즐 피스(162')를 감입하는 구성도 가능하다. 또한, 노즐 피스(162')의 상면이 유전체창 개구(160)의 상면과 동일면이 되는 구성(따라서, 커넥터부(164)는 유전체창(52) 안이 아니라 위에 마련되는 구성)도 가능하다.

[유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 실시예 6]

도 33에, 본 발명의 별도의 관점(제6 실시예)에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타낸다. 이 제6 실시예는, 상기 제5 실시예에 있어서 노즐 피스(162)의 상면(바람직하게는 중심부)에 비교적 깊은(바람직하게는 유전체창(52)의 하면 근처까지 도달하는 깊이의) 세로 구멍 또는 오목부(204)를 형성하며, 이 오목부(204a)에 박히는 전기적으로 접지된 돌출 도체(206)를 마련하는 구성을 특징으로 한다. 이 돌출 도체(206)는, 바람직하게는, 커넥터부(164)와 동일한 재질로 이루어지며, 커넥터부(164)에 일체 형성 또는 일체 결합된다. 돌출 도체(206)의 형상은, 축대칭인 형상 예컨대, 원주체 또는 원통체 형상이 바람직하다.

이러한 구성에 있어서는, 유전체창(52) 내를 전파하는 마이크로파가 돌출 도체(206)에 의해 반경 방향 외측으로 반사되기 때문에, 돌출 도체(206) 부근에 위치하고 있는 유전체창 가스 유로(174∼178) 및 그 입구 부근의 전계 강도가 약해진다. 또한, 이 실시예에서도, 상기 조건식 (4), (5)가 만족되도록, 제3 및 제4 가스 유로(176, 178)를 배치하는 것이 바람직한 것은 물론이다.

또한, 이 실시예에 있어서는, 커넥터부(164) 및 돌출 도체(206)를 관통하는 압력 제거용 구멍(196)을 마련한다. 또한, 압력 제거용 구멍(196)을 복수개 형성하고, 이들 구멍(196)을 통해 칠러 장치(도시하지 않음)로부터 냉매 가스를 노즐 피스(162)의 오목부(204)에 공급할 수 있다. 이에 의해, 노즐 피스(162)를 효율적으로 냉각할 수 있다.

[유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 실시예 7]

도 34 및 도 35에, 본 발명의 별도의 관점(제7 실시예)에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타낸다. 도 34는 단면도, 도 35는 분해 사시도이다. 이 제7 실시예는, 상기 제6 실시예에 있어서, 유전체창 가스 유로(174∼178)의 반경 방향 외측의 위치에서 유전체창(52)에 환형의 오목부(208)를 형성하며, 이 오목부(208)에 박히는 전기적으로 접지된 환형 또는 통형상의 포위 도체(210)를 마련하는 구성을 특징으로 한다. 이 포위 도체(210)는, 커넥터부(164)에 일체 형성 또는 일체 결합되는 것이 바람직하고, 상기 돌출 도체(206)보다 짧은(얕은) 것이 바람직하며, 상기 제1 실시예에 있어서의 정해진 거리(H)보다 긴(깊은) 것이 바람직하다.

이러한 구성에 있어서는, 상기 제6 실시예에 따른 효과에 더하여, 유전체창(52) 안으로부터 커넥터부(164)의 가스 유로(166')를 향하여 올라오는 마이크로파 전계를 포위 도체(210) 안에서 반사 또는 등가적인 리액턴스에 의해 감쇠시킴으로써, 상기 제1 실시예와 마찬가지로 유전체창 가스 유로(174∼178)의 입구 부근의 전계 강도가 현저히 약해진다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 이에 의해, 처리 가스의 이상 방전을 한층 더 확실하게 방지할 수 있다.

[유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 실시예 8]

도 36에, 본 발명의 별도의 관점(제8 실시예)에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타낸다. 이 제8 실시예는, 상기 제6 실시예와 마찬가지로 돌출 도체(206)를 가지고, 상기 제7 실시예와 마찬가지로 포위 도체(210)를 갖는다. 단, 노즐 피스(162)를 구비하는 대신에, 상기 제1 실시예와 마찬가지로, 유전체창(52)의 중심부(오목부(204))에 형성한 복수의 유전체창 가스 유로(94(1), 94(2)··)에 복수개의 방전 방지 부재(96(1), 96(2)··)를 각각 위로 돌출하도록 마련하여, 커넥터부(164) 내지 돌출 도체(206) 내에 각 방전 방지 부재(96(n))와 기밀하게 접속하는 분기 가스 공급로(92(n))를 마련하는 구성을 특징으로 한다. 또한, 도시는 생략하지만, 각 방전 방지 부재(96(n))와 분기 가스 공급로(92(n)) 사이에는, 시일 부재 예컨대 O링(120)(도 6b)이 마련된다. 그리고, 각 분기 가스 공급로(92(n))는, 각 방전 방지 부재(96(n))의 둘레를 그 입구(또는 가스홈의 바닥)로부터 출구를 향하여 상기 정해진 거리(H) 이상의 범위(h(h'))에 걸쳐 둘러싸는 구성(도 6b)이 바람직하다.

이 제8 실시예에 있어서는, 상기 제7 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있는 데 더하여, 각 유전체창 가스 유로(94(n)) 내의 이상 방전 즉, 각 방전 방지 부재(96(1)) 내의 이상 방전을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 각 유전체창 가스 유로(94(n))의 배치 위치에 상기 제3 실시예에 따른 상기 조건식 (1)을 적용하는 것은 물론 바람직하지만, 적용하지 않는 구성이어도 각 방전 방지 부재(96(1))의 입구 부근에 있어서의 처리 가스의 이상 방전을 완전히 방지할 수 있다.

[유전체창 가스 유로 주위의 구성에 관한 실시예 9]

도 37에, 본 발명의 별도의 관점(제9 실시예)에 있어서의 유전체창 가스 유로 주위의 장치 구성을 나타낸다. 이 제9 실시예는, 유전체창(52)의 중심부에 가스 노즐(212)을 마련하고 있고, 이 가스 노즐(212)의 구성 및 작용을 특징으로 한다. 이 가스 노즐(212)은, 상부 가스 도입부의 커넥터부(164)에 기밀하게 접속되어 있고, 유전체창(52)에 형성되는 원통형의 관통 구멍(개구)(214)과, 이 관통 구멍(214)에 감입되는 원주형의 노즐 피스(216)를 가지고 있다.

또한, 커넥터부(164)는, 상기 제4 실시예(도 25)에 있어서의 커넥터부(90)와 동일한 구성을 가지고 있고, 동축관(66)의 내부 도체(68)의 종단에 접속되어, 전기적으로 접지된다. 커넥터부(164)의 중심부에는, 동축관(66)의 가스 유로(84)와 접속하여 연직 방향으로 연장되는 외부 가스 유로(166)가 형성되어 있다. 그리고, 노즐 피스(216)의 상단(가스 입구)의 주위에서, 커넥터부(164)의 하면과 커넥터부(164)를 수용하는 유전체창(52)의 오목부(52m)의 바닥면 사이에는, 무단형의 시일 부재 예컨대 O링(170)이 삽입된다. 도시된 구성예에서는, 이 O링(170)의 내측 벽부를 제거하여, O링(170)의 내측의 간극(가스홈)에 전계가 집중하지 않도록 하고 있다.

도 38, 도 39 및 도 40에, 노즐 피스(216)의 구성을 나타낸다. 이 노즐 피스(216)는, 그 재질로서 임의의 유전체를 사용할 수 있지만, 유전체창(52)과 같은 재질의 유전체를 적합하게 이용한다. 예컨대, 유전체창(52)의 재질이 석영인 경우는, 노즐 피스(214)의 재질도 동일한 석영으로 하는 것이 바람직하다.

노즐 피스(216)의 측면 또는 외주면에는, 그 상단으로부터 하단까지 축 방향으로 곧장 연장되는 세로홈(218)이 병렬로 복수개 형성되어 있다. 도시된 구성예에서는, 노즐 피스(216)의 외주면에, 둘레 방향으로 일정한 간격을 두고 24개의 세로홈(218)이 마련되어 있다. 이들 세로홈(218)은, 가스 노즐(212) 내에서 둘레 방향으로 균일하게 분포되는 유전체창 가스 유로를 형성한다. 상부 가스 도입부에 있어서, 동축관(66)의 가스 유로(84) 및 커넥터부(164)의 외부 가스 유로(166)를 흘러 온 처리 가스는, 이들 다수(24개)의 세로홈(218)을 균일한 유량으로 빠져나가, 플라즈마 생성 공간에 방출되도록 되어 있다. 이와 같이 축 방향으로 곧장(최단 거리) 주위 방향으로 균일하게 분포되는 다수(24개)의 세로홈(218) 안을 처리 가스가 빠져나가기 때문에, 가스 노즐(212) 전체로서 충분히 높은 가스 컨덕턴스를 얻을 수 있다.

세로홈(218)의 횡단면 형상은, 원형, 타원형, 삼각형, 정사각형 등도 가능하지만, 홈 깊이(L_d)에 대응하는 장변과, 홈 폭(L_w)에 대응하는 단변을 갖는 직사각형이 적합하게 채용된다. 세로홈(218)이 이러한 직사각형의 횡단면 형상을 갖는 경우, 플라즈마의 역류 내지 이상 방전의 방지와 높은 가스 컨덕턴스의 양립을 도모하는 데 있어서, 홈 깊이(L_d)와 홈 폭(L_w)의 비 즉, 애퍼처비(L_d/L_w)가 중요하고, 이 애퍼처비는 2 이상인 것이 바람직하며, 5 이상이 더 바람직하다.

보다 구체적으로는, 세로홈(218)의 홈 폭(L_w)은, 0.05 ㎜∼0.2 ㎜의 범위에 있는 것이 바람직하다. 홈 폭(L_w)이 0.05 ㎜보다 작으면, 홈 깊이(L_d)를 상당히 크게 하여도 보충할 수 없을 정도로 가스 컨덕턴스가 나빠진다. 한편으로, 홈 폭(L_w)이 0.2 ㎜보다 커지면, 이상 방전이 발생하기 쉬워진다. 즉, 세로홈(218) 안에 이온이 존재하여도, 그 이온을 충돌에 의해 소멸시키는 세로홈(218)의 벽이 가까우면, 이상 방전에는 이르지 않는다. 그러나, 직사각형 애퍼처의 단변에 상당하는 홈 폭(L_w)이 어느 값 즉, 0.2 ㎜를 넘으면, 이온이 홈 폭(L_w)의 벽에 충돌하기까지의 시간이 길어져, 다른 가스 분자와의 충돌로 그 가스 분자를 전리시켜, 이상 방전으로 발전할 가능성이 높아진다.

또한, 세로홈(218)의 홈 깊이(L_d)는, 충분히 높은 가스 컨덕턴스를 확보하기 위해 1 ㎜ 이상이 바람직하고, 홈 가공의 용이성의 면에서 2 ㎜ 이하가 바람직하다. 이와 같이, 홈 폭(L_w)을 0.05 ㎜∼0.2 ㎜로 하고, 홈 깊이(L_d)를 1 ㎜∼2 ㎜로 함으로써, 세로홈(218)의 애퍼처비(L_d/L_w)를 5∼40의 범위에 둘 수 있다. 전형예로서, 전체 길이(L_N)가 10 ㎜이며, 상단의 직경(φ_U)이 6 ㎜인 노즐 피스(216)에 있어서는, 세로홈(218)의 홈 폭(L_w)이 0.1 ㎜, 홈 깊이(L_d)가 1.2 ㎜로 선택된다. 이 경우, 애퍼처비(L_d/L_w)는 12이다.

노즐 피스(216)는, 그 상단으로부터 하단까지 전체 길이에 걸쳐 유전체창(52)의 관통 구멍(214)에 꼭 맞게 박히도록, 관통 구멍(214)과 동일한 구경(직경)이거나, 또는 관통 구멍(214)보다 약간 작은 구경을 가지고 있다. 이 실시예에서는, 노즐 피스(216)가 관통 구멍(214)으로부터 탈락하는 것을 막기 위해서, 양자(214, 216)의 구경이 유전체창(52)의 두께 방향에 있어서 위로부터 아래를 향하여 동일한 테이퍼각(θ)으로 점차로 작아지도록 하고 있다. 이 테이퍼각(θ)은, 위치 결정 내지 탈락 방지 기능과 세로홈(218)이 가장 얕아지는 노즐 하단에서의 애퍼처비 확보(또는 노즐 사이즈의 효율화)의 양면에서, 0.005≤tanθ≤0.2의 범위가 바람직하다. 전형예로서, 전체 길이(L_N)가 10 ㎜이며, 노즐 상단의 직경(최대 직경)(φ_U)이 6 ㎜인 노즐 피스(216)에 있어서는, 노즐 하단의 직경(최소 직경)(φ_L)은 5.99 ㎜로 선택된다. 이 경우, tanθ=0.01이다.

이와 같이, 이 제9 실시예의 처리 가스 공급 기구에 따르면, 유전체창(52)의 중심부에 관통 구멍(214)을 형성하고, 외주면에 정해진 애퍼처비를 갖는 세로홈(218)을 둘레 방향으로 균일한 분포로 다수 마련한 유전체제의 노즐 피스(216)를 관통 구멍(214)에 감입하여 가스 노즐(212)을 조립하여, 이들 다수의 세로홈(218)에 의해 유전체창 가스 유로를 형성하는 구성에 의해, 가스 컨덕턴스를 충분히 높게 하면서, 플라즈마의 역류 내지 이상 방전을 효과적으로 방지할 수 있다.

[실시예 9의 변형예]

도 41에, 전술한 제9 실시예의 일변형예를 나타낸다. 이 변형예는, 상기 가스 노즐(212)에 있어서, 노즐 피스(216)의 구경이 그 축 방향(유전체창(52)의 두께 방향)의 도중 또는 중간부에서 스텝적으로 변화하는 구성을 특징으로 한다.

보다 자세하게는, 관통 구멍(214)의 구경은, 유전체창(52)의 두께 방향에 있어서 위로부터 아래를 향하여 일정한 테이퍼각(θ)으로 연속적으로 작아지고 있다. 한편, 노즐 피스(216)의 구경은 전체적으로는 위로부터 아래를 향하여 동일한 테이퍼각(θ)으로 작아지고 있지만, 도중의 중간부에 단차(220)가 마련되어 있다. 이에 의해, 노즐 피스(216)의 외주면이, 유전체창(52)의 두께 방향에 있어서, 노즐 상단으로부터 단차(220)의 상측 가장자리부까지는 관통 구멍(214)의 내벽에 접촉하며, 단차(222)의 하측 가장자리부로부터 노즐 하단까지는 관통 구멍(214)의 내벽으로부터 이격하여 간극(222)을 형성하고 있다. 이 경우, 노즐 피스(216)의 하단의 구경(φ_LB)은, 관통 구멍(214)의 하단의 구경(φ_LA)보다 간극(222)의 분만큼 작아진다. 이와 같이, 노즐 피스(216)의 외주면이 그 하반부에서 관통 구멍(214)의 내벽으로부터 이격되는 구성을 채용함으로써, 애퍼처비(2 이상)를 실질적으로 일정하게 유지한 채로 가스 컨덕턴스를 한층 더 높일 수 있다.

도시는 생략하지만, 별도의 변형예로서, 단차(220)의 방향을 반대로 하여, 노즐 피스(216)의 외주면의 하반부가 관통 구멍(214)의 내벽에 접촉하고, 그 상반부가 관통 구멍(214)으로부터 이격되는 구성도 가능하다. 혹은, 노즐 피스(216)의 중간부만이 관통 구멍(214)의 내벽으로부터 이격되는 잘록한 구조도 가능하다. 또 별도 변형예로서, 노즐 피스(216)에 단차를 마련하지 않고, 대신에 관통 구멍(214)의 내벽에 단차를 마련하는 구성, 즉 관통 구멍(214)의 내벽의 구경이 유전체창(52)의 두께 방향 도중에서 단계적으로 변화하는 구성을 채용하는 것도 가능하다.

도 42에, 별도의 변형예를 나타낸다. 이 변형예는, 제9 실시예에 따른 가스 노즐(212)에 있어서, 노즐 피스(216)의 외주면과 관통 구멍(214)의 내벽 사이에 접착제(224)의 층을 마련하는 구성을 특징으로 한다. 이 경우, 가스 노즐(212)의 조립에 있어서 노즐 피스(216)를 관통 구멍(214)에 감입하였을 때에, 노즐 피스(216)의 외주면과 관통 구멍(214)의 내벽 사이에 접착제(224)의 층의 두께에 상당하는 약간의 간극이 형성되도록 한다. 접착제(224)의 층은, 지나치게 얇으면 접착력이 저감하고, 지나치게 두꺼우면 간극의 불균일이 커지기 때문에, 0.1 ㎛∼2 ㎛의 두께(간극 사이즈)로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 노즐 피스(216)와 관통 구멍(214)을 접착제(224)에 의해 접합함으로써, 열팽창의 차이 등에 기인하는 양자(214, 216) 사이의 마찰(파티클의 발생 요인)을 없애며, 유전체창(천판)을 챔버로부터 제거하여 초음파 세정 등에 의해 클리닝할 때에 노즐 피스(216)가 탈락하는 위험성을 완전히 회피할 수 있다. 이에 의해, 천판 어셈블리에 있어서의 가스 노즐 주위의 물리적 강도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

접착제(224)의 특성으로서, 재질과 점성이 특히 중요하다. 접착제(224)의 재질은, 열 응력을 작게 하는 데 있어서, 노즐 피스(216) 및/또는 유전체창(52)의 열팽창률과 동등한(상대차가 바람직하게는 5 ppm의 범위에 있음) 열팽창률을 갖는 폴리머의 소성체로 이루어지거나, 또는 그것을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 예컨대, 노즐 피스(216) 및 유전체창(52)의 모재가 함께 석영인 경우는, 규소계의 무기 폴리머로 이루어지거나, 또는 그것을 포함하는 접착제(224)를 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 가스 노즐(212) 내의 접착제(224)의 층은, 이상 방전의 발생 원인이나 세정 시의 열화 원인이 될 수 있는 작은 기공을 가능한 한 포함하지 않는 것이 바람직하고, 기공률이 10％ 이하인 실질 치밀체인 것이 바람직하다. 이 때문에, 접착제(224)의 필러 함유량은 50 중량％ 이하가 바람직하고, 0 중량％ 즉, 필러를 일절 포함하지 않는 것이 가장 바람직하다.

점성에 관해서, 접착제(224)는, 경화(소성) 전의 액 상태에서 적절한 점도(5 m㎩·s∼5000 m㎩·s)를 갖는 것이 바람직하고, 이에 의해 노즐 피스(216)와 관통 구멍(214) 사이의 약간의(0.1 ㎛∼2 ㎛의) 간극을 완전히 다 매립하여, 필요 또한 충분한 접착 강도를 보증할 수 있다.

또한, 이와 같이 접착제(224)를 이용하는 경우는, 노즐 피스(216)의 외주면 및/또는 관통 구멍(214)의 내벽의 표면을, 양호한 앵커 효과를 얻을 수 있도록, 적절한 표면 거칠기(산술 평균 거칠기(Ra)로서, 0.1 ㎛≤Ra≤3.2의 범위)로 조면화하는 것이 바람직하다.

또한, 도시는 생략하지만, 별도의 변형예로서, 가스 노즐(212)에 있어서, 유전체창(52)에 형성되는 관통 구멍(214)이 하방(챔버(10) 안)을 향하여 역테이퍼형으로 커지는 구경을 가지고, 마찬가지로 하방(챔버(10) 안)을 향하여 구경이 역테이퍼형으로 커지는 노즐 피스(216)를 관통 구멍(214)에 감입하는 구성도 가능하다. 또한, 접착제(224)에 의해 노즐 피스(216)를 관통 구멍(214)에 접합하는 경우는, 노즐 피스(216) 및 관통 구멍(214)의 쌍방을 상단으로부터 하단까지 일정한 구경을 갖는 테이퍼 없는 원주 형상 및 원통 형상으로 하는 것도 가능하다. 또한, 노즐 피스(216)의 외주면에 있어서, 세로홈(218)을 노즐축 방향에 대하여 비스듬하게 형성하는 것도 가능하다. 도시된 구성예에 있어서의 세로홈(218)의 개수(24개)는 일례이다. 중요한 것은, 세로홈(218)의 개수를 많게 함으로써, 세로홈(218)의 애퍼처비를 일정하게 유지한 채로 가스 컨덕턴스를 높일 수 있다고 하는 것이다.

[가스 노즐의 작성 방법]

상기와 같은 제9 실시예에 따른 가스 노즐(212)을 작성하기 위해서는, 우선 천판(유전체창(52))용으로 일정한 판두께와 일정한 구경을 갖는 유전체판을 준비한다. 전술한 바와 같이, 이 유전체판(유전체창(52))의 재질에는, 석영 혹은 Al₂O₃ 등의 세라믹스가 이용된다. 이 유전체판(유전체창(52))의 중심부에, 예컨대 레이저 가공 또는 NC 연삭 가공에 의해 정해진 구경의 관통 구멍(214)을 형성한다. 한편으로, 바람직하게는 유전체판(유전체창(52))과 같은 재질의 유전체를 재료에 이용하여, 관통 구멍(214)의 내벽에 꼭 맞게 박히는 형상 및 사이즈의 노즐 피스(216)를 성형 또는 절삭 가공에 의해 작성한다. 그리고, 이 노즐 피스(216)를 회전시키면서 비틀어 넣도록 하여 유전체판(유전체창(52))의 관통 구멍(214)에 삽입한다.

전술한 바와 같이 접착제(224)를 이용하는 경우는, 관통 구멍(214)에 노즐 피스(216)를 감입하기 전에, 노즐 피스(216)의 외주면 및/또는 관통 구멍(214)의 내벽의 표면을, 예컨대 블라스트 처리에 의해 적절한 표면 거칠기(산술 평균 거칠기(Ra)로서, 0.1 ㎛≤Ra≤3.2의 범위)로 표면 가공한다. 그리고, 관통 구멍(214)에 노즐 피스(216)를 감입하고 나서, 노즐 피스(216)의 외주면과 관통 구멍(214)의 내벽 사이에 액형의 접착제(224)를 유입시킨다. 예컨대, 유전체창(52) 및 노즐 피스(216)의 모재가 모두 석영인 경우는, 접촉각이 10˚이하에서 5 m㎩·s∼5000 m㎩·s의 점도를 갖는 TEOS(테트라에톡시실란)를 액형의 접착제(224)로서 적합하게 사용할 수 있다. 이렇게 하여, 액형의 접착제(224)가 노즐 피스(216)의 외주면과 관통 구멍(214)의 내벽 사이의 간극을 다 매립하도록 구석구석까지 고루 미치고 나서, 이 천판 서브 어셈블리를 200℃∼800℃의 온도로 소성한다. 이 소성에 의해, 접착제(224)의 TEOS가 고화하여 SiO₂로 변화한다. 접착제(224)의 필러 함유량은 적기 때문에(바람직하게는 필러를 일절 포함하지 않기 때문에), 작은 기공을 포함하지 않는 치밀한 접착제(224)의 층을 얻을 수 있다. 이렇게 하여, 챔버(10)의 천장면에 부착 가능한 가스 노즐을 갖는 천판 어셈블리가 완성된다. 또한, 접착제(224)의 재질로서, TEOS 또는 SiO₂ 이외에도, 예컨대 SiON이나 SiOC를 이용할 수 있다.

전술한 가스 노즐 작성 방법에 따르면, 가스 컨덕턴스가 충분히 높고, 플라즈마의 유입 내지 이상 방전을 효과적으로 방지할 수 있는 가스 노즐(212)을 유전체창(52)에 용이하게 내장할 수 있다.

[실시예 9의 다른 변형예 또는 응용예]

상기 제9 실시예에 있어서의 가스 노즐(212) 및 노즐 피스(216)의 구성 또는 기능은, 여러가지의 애플리케이션에 적용 가능하다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 제1 실시예의 일변형예로서, 원통부(126) 안에 통기성 유전체로서 제9 실시예에 있어서의 노즐 피스(216)를 채울 수 있다(도 6i, 도 6j). 또한, 제2 실시예의 일변형예로서, 제9 실시예에 있어서의 노즐 피스(216)를 유전체창 가스 유로(94(n))에 방전 방지 부재(96(n))로서 장착하는 것이나, 원통부(126) 안에 통기성 유전체로서 제9 실시예에 있어서의 노즐 피스(216)를 채울 수 있다(도 19, 도 20). 또한, 제3 실시예의 일변형예로서, 제9 실시예에 있어서의 노즐 피스(216)를 유전체창 가스 유로(94(n))에 방전 방지 부재(96(n))로서 장착할 수 있다(도 24b).

또한, 별도의 응용예로서, 도 43에 나타내는 바와 같이, 예컨대 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 샤워 헤드에 제9 실시예에 있어서의 천판 어셈블리(52, 212)를 적용할 수 있다. 이 장치 구성에 있어서는, 샤워 헤드를 겸용하는 천판의 유전체창(52)에 가스 노즐(212)을 이산적으로 다수 마련한다. 유전체창(52)의 배면에 기밀인 갭(226)을 통해 유전체로 이루어지는 커버 플레이트(228)를 결합하고, 챔버(10) 및 유전체창(52) 안에 마련한 가스 통로(230)를 통해 갭(226)에 처리 가스를 보냄으로써, 갭(226)으로부터 각 가스 노즐(212)을 통해 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간에 처리 가스를 도입한다.

상기 제9 실시예의 일변형예에 따른 가스 노즐(212)로서, 도 44 및 도 45에 나타내는 바와 같이, 유전체창(52)의 관통 구멍(214) 안에 동축 또는 동심형으로 복수개(예컨대, 2개)의 노즐 피스(216A, 216B)를 마련하는 구성도 가능하다. 이 구성예는, 유전체창(52)의 관통 구멍(214)에 통형상의 외측 노즐 피스(216A)를 감입한다. 또한, 이 외측 노즐 피스(216A)의 통 구멍(관통 구멍)(232)에 원주형의 내측 노즐 피스(216B)를 감입한다. 도시는 생략하지만, 외측 노즐 피스(216A)의 외주면과 관통 구멍(214)의 내벽 사이에 상기 접착제(224)와 같은 접착제(접착층)을 개재시키는 것이 바람직하다. 내측 노즐 피스(216B)의 외주면과 외측 노즐 피스(216A)의 내벽 사이에도, 동일한 접착제(접착층)를 개재시키는 것이 바람직하다.

외측 노즐 피스(216A)의 측면 또는 외주면에는, 그 상단으로부터 하단까지 축 방향으로 곧장 연장되는 세로홈(234)이 병렬로 복수개 형성되어 있다. 이들 세로홈(234)은, 가스 노즐(212) 내에서 둘레 방향으로 균일하게 분포되는 제1(외측) 유전체창 가스 유로를 형성한다. 한편, 내측 노즐 피스(216B)의 측면 또는 외주면에도, 그 상단으로부터 하단까지 축 방향으로 곧장 연장되는 세로홈(236)이 병렬로 복수개 형성되어 있다. 이들 세로홈(236)은, 가스 노즐(212) 내에서 둘레 방향으로 균일하게 분포되는 제2(내측) 유전체창 가스 유로를 형성한다. 이와 같이, 가스 노즐(212) 내의 유전체창 가스 유로를 동축 또는 동심형으로 복수 마련하는 구성에 의해, 가스 노즐(212)의 컨덕턴스를 한층 더 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제9 실시예의 별도의 변형예로서, 가스 노즐(212) 내에서 유전체창 가스 유로를 형성하는 홈을 유전체창(52)의 관통 구멍(214)의 내벽에 마련하는 구성도 가능하다. 이 경우, 노즐 피스(216)의 외주면에는 홈을 마련하지 않는다. 그렇다면, 유전체창(52)에 마련되는 관통 구멍(214)의 구경(직경)은 통상 10 ㎜ 이하이며, 이러한 작은 구경의 관통 구멍(214)의 내벽에 상기와 같은 프로파일을 갖는 홈을 형성하는 것은 현실적으로는 매우 곤란하다.

[그 밖의 실시예 또는 변형예]

전술한 실시형태에서는, 챔버(10) 내에 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입 기구로서, 상부 가스 도입부(80)와 측부 가스 도입부(82)를 구비하였다. 그러나, 측부 가스 도입부(82)를 생략하고, 상부 가스 도입부(80)만을 구비하는 구성도 가능하다.

전술한 실시형태는, 챔버(10)의 천판을 구성하는 유전체창(52)에 방전 방지 부재(96)를 마련하는 구성에 관계되는 것이었지만, 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간에 마이크로파를 투과하여 도입하는 임의의 유전체창(예컨대, 챔버 측벽의 유전체창)에 유전체창 가스 유로를 마련하는 구성에도 본 발명은 적용 가능하다.

상기 실시형태의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서의 마이크로파 방전 기구의 구성, 특히 마이크로파 전송 선로(58) 및 레이디얼 라인 슬롯 안테나(55)는 일례이며, 다른 방식 또는 형태의 마이크로파 전송 선로 및 슬롯 안테나도 사용 가능하다.

상기 실시형태에 있어서의 마이크로파 플라즈마 에칭 장치는, 무자장으로 마이크로파 플라즈마를 생성하기 때문에, 챔버(10)의 둘레에 영구 자석이나 전자(電子) 코일 등의 자계 형성 기구를 마련할 필요가 없어, 그만큼 간이한 장치 구성으로 되어 있다. 그렇다면, 본 발명은, 전자 사이크로트론 공명(ECR:Electron Cyclotron Resonance)을 이용하는 플라즈마 처리 장치에도 적용 가능하다.

본 발명은, 상기 실시형태에 있어서의 마이크로파 플라즈마 에칭 장치로 한정되지 않으며, 플라즈마 CVD, 플라즈마 산화, 플라즈마 질화, 스퍼터링 등의 다른 마이크로파 플라즈마 처리 장치에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명은, 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고, 플라즈마 생성용 전자파로서 고주파를 이용하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치에도 적용 가능하다.

유도 결합 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 통상 코일형의 안테나가 사용된다. 전형적으로는, 챔버의 천판 위에 코일형 안테나가 배치되고, 이 코일형 안테나에 고주파 전원이 정합기를 통해 전기적으로 접속된다. 코일형 안테나에 흐르는 RF 전류에 의해, 자력선이 유전체창을 관통하여 챔버 내의 처리 공간을 통과하는 RF 자계가 코일형 안테나의 주위에 발생하고, 이 RF 자계의 시간적인 변화에 의해 처리 공간 내에서 방위각 방향으로 유도 전계가 발생한다. 그리고, 이 유도 전계에 의해 방위각 방향으로 가속된 전자가 처리 가스의 분자나 원자와 전리 충돌을 일으켜, 도넛형으로 플라즈마가 생성된다. 여기서, 유전체창에 마련한 가스 유로를 통해 챔버 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구를 구비하는 경우에는, 그 처리 가스 공급 기구에 본 발명을 적용할 수 있다.

본 발명에 있어서의 피처리 기판은 반도체 웨이퍼로 한정되지 않으며, 플랫 패널 디스플레이, 유기 EL, 태양 전지용 각종 기판이나, 포토 마스크, CD 기판, 프린트 기판 등도 가능하다.

10 : 챔버 12 : 서셉터(하부 전극)
26 : 배기 장치 52 : 유전체창(천판)
54 : 슬롯판 55 : 레이디얼 라인 슬롯 안테나
56 : 유전체판 58 : 마이크로파 전송 선로
60 : 마이크로파 발생기 66 : 동축관
80 : 상부 가스 도입부 86 : 처리 가스 공급원
90 : 커넥터부(외부 가스관)
92(1)∼92(8), 92(n) : 분기 가스 공급로
94(1)∼94(8), 94(n) : 유전체창 가스 유로
96(1)∼96(8), 96(n) : 방전 방지 부재
114 : (방전 방지 부재의) 돌출부 116, 134 : 스프링 코일
118 : 포위 도체 120 : O링
126 : 통부 128 : (방전 방지 부재의) 다공질 유전체
142 : O링 144 : O링 내측의 간극(가스홈)
146 : O링 외측의 간극 142 : 커넥터부
162, 162' : 노즐 피스 160 : 유전체창 개구
166, 166' : 커넥터부 내의 가스 유로 170 : O링
206 : 돌출 도체 210 : 포위 도체
212 : 가스 노즐 214 : 관통 구멍
216 : 노즐 피스 216A : 외측 노즐 피스
216B : 내측 노즐 피스 218 : 세로홈
224 : 접착제(층) 234, 236 : 세로홈

Claims

유전체의 창을 갖는 진공 배기 가능한 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에서 피처리 기판을 유지하는 기판 유지부와,
상기 유전체창을 관통하는 유전체창 가스 유로와,
상기 처리 용기 내의 플라즈마 생성 공간에서 보아 상기 유전체창의 이면 또는 외측에서 상기 유전체창 가스 유로와 접속하는 외부 가스 공급로를 가지며, 소요(所要)의 처리 가스 중 적어도 일부를 상기 외부 가스 공급로 및 상기 유전체창 가스 유로를 통해 상기 처리 용기 내에 공급하는 처리 가스 공급부와,
상기 유전체창을 통해 상기 처리 용기 내에 전자파를 공급하는 전자파 공급부와,
상기 유전체창에 일체적으로 형성 또는 결합되며, 상기 외부 가스 공급로의 출구에 접속되는 입구를 가지고, 상기 유전체창 가스 유로의 전구간 또는 일구간을 구성하는 방전 방지 부재와,
상기 방전 방지 부재 중 적어도 그 입구 부근을 포위하는 포위 도체를 갖는 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 포위 도체는, 상기 방전 방지 부재의 주위를 그 입구로부터 출구를 향하여 정해진 거리(H) 이상의 범위에 걸쳐 둘러싸는 것인 플라즈마 처리 장치.
제2항에 있어서, 상기 전자파는 상기 방전 방지 부재 안에 전파될 때의 파장을 λ_d라고 하면, H≥0.05λ_d인 것인 플라즈마 처리 장치.
제3항에 있어서, H≥0.2λ_d인 플라즈마 처리 장치.
제2항에 있어서, 상기 포위 도체의 내경(內徑) 또는 최대 내접 타원 장축 길이를 D라고 하면, H≥0.13D인 플라즈마 처리 장치.
제5항에 있어서, H≥0.5D인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자파가 상기 방전 방지 부재 안에 전파될 때의 파장을 λ_d, 상기 포위 도체의 내경 또는 최대 내접 타원 장축 길이를 D라고 하면, D≤0.6λ_d인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 유전체창에, 상기 유전체창 가스 유로가 복수개 병렬로 마련되는 것인 플라즈마 처리 장치.
제8항에 있어서, 상기 유전체창의 중심과 각각의 상기 유전체창 가스 유로 사이의 거리를 R, 상기 전자파가 상기 유전체창 안에 전파될 때의 파장을 λ_g라고 하면, λ_g/4<R<5λ_g/8인 플라즈마 처리 장치.
제9항에 있어서, 상기 유전체창의 중심으로부터 λ_g/4 이내에는 상기 유전체창 가스 유로가 일절 마련되지 않는 것인 플라즈마 처리 장치.
제9항에 있어서, 상기 유전체창은 회전 대칭성을 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제8항에 있어서, 복수의 상기 유전체창 가스 유로는, 상기 유전체창의 중심으로부터 일정 거리의 원주 상에 등간격으로 배치되는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 방전 방지 부재는 다공질의 유전체를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 방전 방지 부재는 복수의 극세의 관통 구멍이 형성되어 있는 유전체를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 방전 방지 부재는 그 외주면에 축 방향으로 연장되는 복수의 세로홈이 형성되어 있는 유전체를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 방전 방지 부재는 상기 유전체창에 일체적으로 형성 또는 결합되는 유전체제(製)의 통부를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 방전 방지 부재는, 상기 유전체창의 이면에 돌출하고 있으며, 그 돌출 부분이 상기 포위 도체에 둘러싸여 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 외부 가스 공급로 중 적어도 출구 부근의 부분은, 도체로 이루어지며, 상기 포위 도체와 일체로 연속 또는 접속하고 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 포위 도체는, 상기 방전 방지 부재의 축 방향을 따라 접속되는 복수의 도체 부재로 분할되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 방전 방지 부재의 측면과 상기 포위 도체 사이에 전자계 흡수 부재가 마련되어 있는 플라즈마 처리 장치.
제2항에 있어서, 상기 방전 방지 부재의 측면과 상기 포위 도체 사이에 무단형의 시일 부재가 마련되어 있는 플라즈마 처리 장치.
제21항에 있어서, 상기 방전 방지 부재의 측면과 상기 포위 도체 사이에, 상기 시일 부재에 의해 대기압 공간으로부터 차단되는 홈이 형성되고,
상기 포위 도체는, 상기 홈의 가장 들어간 위치로부터 상기 정해진 거리(H) 이상의 범위에 걸쳐 상기 방전 방지 부재의 측면을 포위하는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 방전 방지 부재의 입구의 단부면과 상기 외부 가스 공급로의 출구 사이에 무단형의 시일 부재가 마련되어 있는 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 유전체창과 상기 외부 가스 공급로의 출구 사이에 무단형의 시일 부재가 마련되어 있는 플라즈마 처리 장치.
제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 방전 방지 부재의 입구 부근에서 상기 시일 부재의 내측에 형성되는 간극은 상기 시일 부재의 외측에 형성되는 간극보다 큰 것인 플라즈마 처리 장치.
제25항에 있어서, 상기 시일 부재의 외측의 간극은 0.2 ㎜ 이하이며, 상기 시일 부재의 내측의 간극은 0.3 ㎜ 이상인 것인 플라즈마 처리 장치.
제26항에 있어서, 상기 시일 부재의 내측의 간극은 0.5 ㎜∼1.0 ㎜인 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자파 공급부는, 상기 처리 용기 내에 전자파를 공급하기 위해 상기 유전체창의 위에 마련되는 안테나를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제28항에 있어서, 상기 안테나는 평판형 슬롯 안테나인 것인 플라즈마 처리 장치.
제29항에 있어서, 상기 평판형 슬롯 안테나는 회전 대칭성을 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제29항에 있어서, 상기 평판형 슬롯 안테나의 슬롯판은 상기 포위 도체의 일부를 형성하는 것인 플라즈마 처리 장치.
제29항에 있어서, 상기 전자파 공급부는,
상기 전자파로서 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생기와,
상기 마이크로파 발생기로부터 발생된 상기 마이크로파를 상기 평판형 슬롯 안테나까지 전파하는 마이크로파 전송 선로를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제28항에 있어서, 상기 안테나는 코일형 안테나인 것인 플라즈마 처리 장치.
제33항에 있어서, 상기 전자파 공급부는,
상기 전자파로서 고주파를 발생하는 고주파 전원과,
상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파를 상기 안테나에 전송하는 고주파 전송부와,
상기 안테나측의 부하 임피던스를 상기 고주파 전원측의 임피던스에 정합시키기 위한 정합기를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 방전 방지 부재의 출구는, 상기 처리 용기 내의 플라즈마 생성 공간에 면하는 상기 유전체창 가스 유로의 출구까지 연장되어 가스 분출구를 형성하는 것인 플라즈마 처리 장치.
유전체의 창을 갖는 진공 배기 가능한 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에서 피처리 기판을 유지하는 기판 유지부와,
상기 유전체창을 관통하는 유전체창 가스 유로와,
상기 처리 용기 내의 플라즈마 생성 공간에서 보아 상기 유전체창의 외측에서 상기 유전체창 가스 유로와 접속하는 외부 가스 공급로를 가지며, 소요의 처리 가스 중 적어도 일부를 상기 외부 가스 공급로 및 상기 유전체창 가스 유로를 통해 상기 처리 용기 내에 공급하는 처리 가스 공급부와,
상기 유전체창을 통해 상기 처리 용기 내에 가스 방전용 전자파를 공급하는 전자파 공급부
를 가지며,
상기 유전체창의 중심과 상기 유전체창 가스 유로 사이의 거리를 R, 상기 전자파가 상기 유전체창 안에 전파될 때의 파장을 λ_g라고 하면, λ_g/4<R<5λ_g/8인 플라즈마 처리 장치.
제36항에 있어서, 상기 유전체창의 중심으로부터 λ_g/4 이내에는, 상기 유전체창 가스 유로가 일절 마련되지 않는 것인 플라즈마 처리 장치.
제36항에 있어서, 상기 유전체창에, 상기 유전체창 가스 유로가 복수개 병렬로 마련되는 것인 플라즈마 처리 장치.
제38항에 있어서, 복수의 상기 유전체창 가스 유로는, 상기 유전체창의 중심으로부터 일정 거리의 원주 상에 등간격으로 배치되는 것인 플라즈마 처리 장치.
제36항에 있어서, 상기 유전체창 내에서, 상기 유전체창 가스 유로는 환형으로 연장되는 것인 플라즈마 처리 장치.
제40항에 있어서, 상기 유전체창의 중심부에 개구가 형성되고,
상기 개구에 유전체의 노즐 피스가 감입되며,
상기 노즐 피스와 상기 개구 사이에 상기 유전체창 가스 유로가 형성되는 것인 플라즈마 처리 장치.
제41항에 있어서, 상기 유전체창의 개구는, 제1 및 제2 구경을 각각 갖는 동축 상의 제1 및 제2 개구부를 가지며,
상기 노즐 피스는, 상기 제1 개구부에 제1 클리어런스를 두고 박히는 제1 원주부와, 상기 제2 개구부에 제2 클리어런스를 두고 박히는 제2 원주부와, 상기 제1 원주부와 상기 제2 원주부 사이에서 직경 방향으로 연장되어 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부 사이의 환형 바닥면 또는 환형 천장면에 밀착하는 환형의 플랜지면과, 상기 플랜지면에 방사형으로 형성되는 복수의 홈을 가지며,
상기 유전체창의 개구에 상기 노즐 피스가 박힌 상태로, 상기 제1 클리어런스와 상기 홈과 상기 제2 클리어런스가 연통하여 상기 유전체창 가스 유로를 형성하는 것인 플라즈마 처리 장치.
제41항에 있어서, 상기 유전체창의 개구는, 상기 유전체창의 두께 방향에서 테이퍼형으로 변화하는 구경을 가지며,
상기 노즐 피스는, 상기 유전체창의 개구에 밀착하는 테이퍼형의 몸통부와, 이 몸통부의 상단으로부터 하단까지 수직 또는 비스듬하게 연장되도록 몸통부의 외주면에 형성되는 복수의 홈을 가지며,
상기 노즐 피스가 상기 유전체창의 개구에 박힌 상태로, 상기 홈은 상기 유전체창 가스 유로를 형성하는 것인 플라즈마 처리 장치.
제36항에 있어서, 상기 유전체창에 관통 구멍이 형성되고,
상기 관통 구멍에 유전체의 노즐 피스가 감입되며,
상기 노즐 피스의 외주면에, 그 일단으로부터 타단까지 축 방향으로 연장되는 세로홈이 병렬로 복수개 마련되고,
상기 복수개의 세로홈에 의해 상기 유전체창 가스 유로가 형성되는 것인 처리 가스 공급 장치.
제36항에 있어서, 상기 유전체창은 회전 대칭성을 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제36항에 있어서, 상기 유전체창과 상기 외부 가스 공급로의 출구 사이에 무단형의 시일 부재가 마련되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제46항에 있어서, 상기 유전체창 가스 유로의 입구 부근에서, 상기 시일 부재의 내측에 형성되는 간극은 상기 시일 부재의 외측에 형성되는 간극보다 큰 것인 플라즈마 처리 장치.
제47항에 있어서, 상기 시일 부재의 외측의 간극은 0.2 ㎜ 이하이며, 상기 시일 부재의 내측의 간극은 0.3 ㎜ 이상인 것인 플라즈마 처리 장치.
제48항에 있어서, 상기 시일 부재의 내측의 간극은 0.5 ㎜∼1.0 ㎜인 것인 플라즈마 처리 장치.
제36항에 있어서, 상기 유전체의 상기 유전체창 가스 유로보다 반경 방향 내측의 위치에 제1 오목부가 형성되고,
상기 제1 오목부에 전기적으로 접지된 돌출 도체가 박혀 있는 플라즈마 처리 장치.
제36항에 있어서, 상기 유전체의 상기 유전체창 가스 유로보다 반경 방향 외측의 위치에 제2 오목부가 형성되고,
상기 제2 오목부에 전기적으로 접지된 포위 도체가 박혀 있는 플라즈마 처리 장치.
제36항에 있어서, 상기 유전체창에 일체적으로 형성 또는 결합되고, 상기 외부 가스 공급로의 출구에 접속되는 입구를 가지며, 상기 유전체창 가스 유로의 전구간 또는 일구간을 구성하는 통기성의 방전 방지 부재를 갖는 플라즈마 처리 장치.
제36항에 있어서, 상기 전자파 공급부는, 상기 처리 용기 내에 전자파를 공급하기 위해 상기 유전체창의 위에 마련되는 안테나를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제53항에 있어서, 상기 안테나는, 평판형 슬롯 안테나인 것인 플라즈마 처리 장치.
제54항에 있어서, 상기 평판형 슬롯 안테나는 회전 대칭성을 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제54항에 있어서, 상기 평판형 슬롯 안테나의 슬롯판은, 상기 포위 도체의 일부를 형성하는 것인 플라즈마 처리 장치.
제54항에 있어서, 상기 전자파 공급부는,
상기 전자파로서 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생기와,
상기 마이크로파 발생기로부터 발생된 상기 마이크로파를 상기 평판형 슬롯 안테나까지 전파하는 마이크로파 전송 선로를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제53항에 있어서, 상기 안테나는 코일형 안테나인 것인 플라즈마 처리 장치.
제58항에 있어서, 상기 전자파 공급부는,
상기 전자파로서 고주파를 발생하는 고주파 전원과,
상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파를 상기 안테나에 전송하는 고주파 전송부와,
상기 안테나측의 부하 임피던스를 상기 고주파 전원측의 임피던스에 정합시키기 위한 정합기를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제36항에 있어서, 상기 방전 방지 부재의 출구는, 상기 처리 용기 내의 플라즈마 생성 공간에 면하는 상기 유전체창 가스 유로의 출구까지 연장되어 가스 분출구를 형성하는 것인 플라즈마 처리 장치.
유전체창을 갖는 진공 배기 가능한 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에서 피처리 기판을 유지하는 기판 유지부와,
상기 유전체창에 마련되는 가스 노즐과, 상기 처리 용기 내의 플라즈마 생성 공간에서 보아 상기 유전체창의 이면 또는 외측에서 상기 가스 노즐과 접속하는 외부 가스 공급로를 가지며, 소요의 처리 가스 중 적어도 일부를 상기 외부 가스 공급로 및 상기 가스 노즐을 통해 상기 처리 용기 내에 공급하는 처리 가스 공급 장치와,
상기 유전체창을 통해 상기 처리 용기 내에 전자파를 공급하는 전자파 공급부
를 구비하고,
상기 가스 노즐은, 상기 유전체창에 형성되는 관통 구멍과, 상기 관통 구멍에 감입되는 유전체의 노즐 피스를 가지며,
상기 노즐 피스의 외주면에, 그 일단으로부터 타단까지 축 방향으로 연장되는 세로홈이 병렬로 복수개 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
제61항에 있어서, 상기 세로홈의 홈의 깊이와 홈의 폭의 비는 2 이상인 것인 플라즈마 처리 장치.
제61항에 있어서, 상기 세로홈의 홈의 폭은, 0.05 ㎜∼0.2 ㎜의 범위에 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제63항에 있어서, 상기 세로홈의 홈의 깊이는, 1 ㎜∼2 ㎜의 범위에 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제61항에 있어서, 상기 세로홈의 횡단면 형상은, 홈 깊이에 대응하는 장변과, 홈 폭에 대응하는 단변을 갖는 직사각형인 것인 플라즈마 처리 장치.
제61항에 있어서, 상기 관통 구멍 및 상기 노즐 피스는, 상기 유전체창의 두께 방향에 있어서 동일한 테이퍼각(θ)으로 변화하는 구경을 각각 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
제66항에 있어서, 상기 테이퍼각(θ)은, 0.001≤tanθ≤0.2의 범위에 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제61항에 있어서, 상기 관통 구멍 또는 상기 노즐 피스 중 어느 한쪽의 구경은, 상기 유전체창의 두께 방향의 도중에서 단계적으로 변하는 것인 플라즈마 처리 장치.
제68항에 있어서, 상기 노즐 피스의 외주면은, 상기 유전체창의 두께 방향에 있어서, 일단으로부터 정해진 중간점까지는 상기 관통 구멍의 내벽에 접촉하며, 상기 중간점으로부터 타단까지는 상기 관통 구멍의 내벽으로부터 간극을 두고 이격되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제61항에 있어서, 상기 노즐 피스의 외주면과 상기 관통 구멍의 내벽 사이에 접착층을 갖는 플라즈마 처리 장치.
제70항에 있어서, 상기 접착층의 두께는, 0.1 ㎛∼2 ㎛의 범위에 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제10항 또는 제71항에 있어서, 상기 접착층은, 기공률이 10％ 이하인 실질 치밀체인 것인 플라즈마 처리 장치.
제70항에 있어서, 상기 접착층은, 폴리머의 소결체로 이루어지거나, 혹은 그것을 포함하는 것인 플라즈마 처리 장치.
제70항에 있어서, 상기 접착층은, 상기 유전체창 또는 상기 노즐 피스와 동일한 재질의 유전체를 포함하는 것인 플라즈마 처리 장치.
제70항에 있어서, 상기 접착층은, 상기 유전체창 또는 상기 노즐 피스와 동일한 재질의 유전체로 이루어지거나, 혹은 그것을 포함하는 것인 플라즈마 처리 장치.
제70항에 있어서, 상기 접착층의 재질은, 그 열팽창률과, 상기 유전체창 및 상기 가스 노즐의 열팽창률의 상대차가 5 ppm의 범위인 것인 플라즈마 처리 장치.
제70항에 있어서, 상기 노즐 피스의 외주면의 표면 거칠기는, 산술 평균 거칠기(Ra)로서, 0.1 ㎛≤Ra≤3.2 ㎛의 범위에 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제70항에 있어서, 상기 관통 구멍의 내벽의 표면 거칠기는, 산술 평균 거칠기(Ra)로서, 0.1 ㎛≤Ra≤3.2 ㎛의 범위에 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제61항에 있어서, 상기 유전체창의 중심과 상기 가스 노즐의 세로홈 사이의 거리를 R, 상기 전자파가 상기 유전체창 안에 전파될 때의 파장을 λ_g라고 하면, λ_g/4<R<5λ_g/8인, 플라즈마 처리 장치.
제79항에 있어서, 상기 유전체창의 중심으로부터 λ_g/4 이내에는, 상기 가스 노즐의 세로홈이 일절 마련되지 않는 것인 플라즈마 처리 장치.
제61항에 있어서, 상기 유전체창과 상기 외부 가스 공급로의 출구 사이에 무단형의 시일 부재가 마련되어 있는 플라즈마 처리 장치.
제81항에 있어서, 상기 가스 노즐의 입구 부근에서, 상기 시일 부재의 내측에 형성되는 간극은 상기 시일 부재의 외측에 형성되는 간극보다 큰 것인 플라즈마 처리 장치.
제82항에 있어서, 상기 시일 부재의 외측의 간극은 0.2 ㎜ 이하이며, 상기 시일 부재의 내측의 간극은 0.3 ㎜ 이상인 것인 플라즈마 처리 장치.
제83항에 있어서, 상기 시일 부재의 내측의 간극은 0.5 ㎜∼1.0 ㎜인 것인 플라즈마 처리 장치.
제61항에 있어서, 상기 가스 노즐 중 적어도 그 입구 부근을 포위하는 포위 도체를 갖는 플라즈마 처리 장치.
플라즈마 처리 장치의 처리 용기에 부착되는 유전체창에 가스 노즐을 마련하며, 상기 가스 노즐을 통해 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 장치로서,
상기 가스 노즐은, 상기 유전체창에 형성되는 관통 구멍과, 상기 관통 구멍에 감입되는 유전체의 노즐 피스를 가지며,
상기 노즐 피스의 외주면에, 그 일단으로부터 타단까지 축 방향으로 연장되는 세로홈이 병렬로 복수개 형성되어 있는 처리 가스 공급 장치.
플라즈마 처리 장치에 있어서 처리 용기에 부착되고, 플라즈마 생성용 전자파를 상기 처리 용기 안에 투과하며, 또한 처리 가스를 상기 처리 용기 안에 도입하는 유전체창을 제조하기 위한 방법으로서,
상기 유전체창의 본체를 구성하는 유전체판에 관통 구멍을 형성하는 공정과,
상기 관통 구멍에 감합 가능한 구경을 갖는 유전체의 노즐 피스를 작성하는 공정과,
상기 노즐 피스의 외주면에, 그 일단으로부터 타단까지 축 방향으로 연장되는 세로홈을 복수개 형성하는 공정과,
상기 세로홈이 형성되어 있는 상기 노즐 피스를 상기 유전체판의 관통 구멍에 장착하는 공정을 갖는 유전체창 제조 방법.
제87항에 있어서, 상기 유전체판의 관통 구멍의 내벽과 상기 노즐 피스의 외주면 사이에 액형의 접착제를 유입시키는 공정과,
상기 접착제를 200℃∼800℃의 온도로 소성하여 경화시키는 공정
을 갖는 유전체창 제조 방법.
제88항에 있어서, 상기 접착제의 상기 관통 구멍의 내벽에 대한 액형에서의 접촉각은 10˚이하인 것인 유전체창 제조 방법.
제89항에 있어서, 상기 접착제의 액형에서의 점도는, 5 m㎩·s∼5000 m㎩·s인 것인 유전체창 제조 방법.