KR20190107582A - 안테나 장치, 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

안테나 장치, 및 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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KR20190107582A
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유키 가와다
아야코 이토
고지 고야마
다카히로 센다
다카시 스즈키
요시카즈 아즈마야
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

일 실시형태에 관한 안테나 장치는, 전자파를 방사한다. 이 안테나 장치에 있어서, 유전체창은 제1 도파관 하벽에 접하고 있고 제1 도파관은 유전체창과 제2 도파관의 사이에 마련되어 있으며 제2 도파관의 관축에 교차하는 방향으로 뻗어 있고, 제1 도파관 내의 분산부는 전자파를 제1 도파관 내에 있어서 분산시키며, 동축 변환부는 분산부에 의하여 분산된 전자파의 진행을 유전체창 측으로 향하게 하고, 유전체창의 표면은 요철을 갖지 않는다.

Description

안테나 장치, 및 플라즈마 처리 장치{ANTENNA DEVICE AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 실시형태는, 안테나 장치, 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
성막, 에칭 등을 반도체 웨이퍼에 행하는 플라즈마 처리 장치는, RLSA(Radial Line Slot Antenna) 등의 각종 안테나를 이용하여, 웨이퍼가 수용된 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시킬 수 있다(특허문헌 1~특허문헌 7). 특허문헌 1(일본 재공표특허공보 2008-153053호)에는, 동축관을 이용한 마이크로파의 전송 선로를 제공하는 것을 목적으로 한 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 2(일본 특허공개공보 2008-251660호)에는, 처리 가스 도입부의 효율화와 플라즈마 밀도 분포의 균일성 및 제어성의 향상을 실현할 수 있는 고밀도 및 저전자 온도의 플라즈마 생성에 관한 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 3(일본 특허공개공보 2013-16443호)에는, 기판 표면 처리량의 면내 균일성의 개선을 실현할 수 있는 안테나, 유전체창, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 4(일본 특허공개공보 2012-216631호)에는, 저온 ALD(Atomic Layer Deposition)법에 의하여 형성된 질화 규소막의 에칭 내성을 향상시킬 수 있는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 5(일본 특허공개공보 2014-075234호)에는, 투입 파워에 대한 방사 전계 강도를 향상시켜 플라즈마 안정성을 개선할 수 있는 안테나 및 플라즈마 처리 장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 6(일본 특허공개공보 2003-188152호)에는, 원편파 급전을 행하는 플라즈마 처리 장치의 동작의 안정화와 연속 가동 시간의 증가를 실현할 수 있는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 7(일본 특허공개공보 2015-130325호)에는, 플라즈마의 면내 균일성을 개선 가능한 유전체창, 안테나 및 플라즈마 처리 장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
일 양태에 있어서는, 전자파를 방사하는 안테나 장치가 개시되어 있다. 이 안테나 장치는, 제1 도파관, 제2 도파관, 제3 도파관, 유전체창, 제1 내측 도체를 구비하고 있으며, 제2 도파관은, 제1 도파관의 상벽에 접속되어 있고, 제1 도파관에 연통되어 있으며, 유전체창은, 상기 제1 도파관의 하벽에 접하고 있고, 제1 도파관은, 유전체창과 제2 도파관의 사이에 마련되어 있으며, 제2 도파관의 관축에 교차하는 방향으로 뻗어 있고, 분산부, 동축 변환부를 구비하고 있으며, 제1 내측 도체는, 제1 도파관 내로부터 제3 도파관 내에 걸쳐 관축의 방향을 따라 뻗어 있고, 제1 내측 도체의 제1 단(端)은, 제3 도파관의 개구단을 통하여 유전체창에 접하고 있으며, 제1 내측 도체의 제2 단은, 상벽에 접하고 있고, 분산부는, 제1 도파관 내에 있어서 관축 상이고 또한 하벽 상에 배치되어 있으며, 제2 도파관에 의하여 관축을 따라 도파된 전자파를 제1 도파관 내에 있어서 관축에 교차하는 방향으로 분산시키고, 동축 변환부는, 제1 도파관 내에 있어서 제1 내측 도체에 포함되어 있으며, 분산부에 의하여 분산되어 제1 내측 도체에 이른 전자파의 진행을 유전체창 측으로 향하게 하고, 제3 도파관은, 유전체창 측에 있어서 하벽에 접속되어 있으며, 제1 도파관에 연통되어 있고, 개구단은, 유전체창에 접속되어 있으며, 유전체창은, 제1 도파관에 접하고 있는 이면과, 이면의 반대 측에 배치되어 있는 표면을 구비하고 있고, 표면은, 관축에 교차하는 방향으로 뻗으며, 요철을 갖지 않는다.
도 1은, 일 실시형태에 관한 안테나 장치의 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 안테나 장치의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 3은, 도 1에 나타내는 안테나 장치의 내측 도체의 위치를 예시하는 도이다.
도 4는, 도 1에 나타내는 안테나 장치가 이용되고 있는 플라즈마 처리 장치의 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 5는, 일 실시형태에 관한 안테나 장치의 다른 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 6은, 일 실시형태에 관한 안테나 장치의 다른 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 7은, 일 실시형태에 관한 안테나 장치의 다른 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 8은, 일 실시형태에 관한 안테나 장치의 다른 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 9는, 일 실시형태에 관한 안테나 장치의 다른 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 10은, 유전체창 표면의 형상의 베리에이션을 예시하는 도이며, (a)부, (b)부, (c)부를 구비하고, (a)부에는 유전체창의 단면을 나타내며, (b)부에는 이면 측에서 본 유전체창을 나타내고, (c)부에는 표면 측에서 본 유전체창을 나타내고 있다.
도 11은, 유전체창 표면의 형상의 베리에이션을 예시하는 도이며, (a)부, (b)부, (c)부를 구비하고, (a)부에는 유전체창의 단면을 나타내며, (b)부에는 이면 측에서 본 유전체창을 나타내고, (c)부에는 표면 측에서 본 유전체창을 나타내고 있다.
도 12는, 유전체창 표면의 형상의 베리에이션을 예시하는 도이며, (a)부, (b)부, (c)부를 구비하고, (a)부에는 유전체창의 단면을 나타내며, (b)부에는 이면 측에서 본 유전체창을 나타내고, (c)부에는 표면 측에서 본 유전체창을 나타내고 있다.
도 13은, 유전체창 표면의 형상의 베리에이션을 예시하는 도이며, (a)부, (b)부, (c)부를 구비하고, (a)부에는 유전체창의 단면을 나타내며, (b)부에는 이면 측에서 본 유전체창을 나타내고, (c)부에는 표면 측에서 본 유전체창을 나타내고 있다.
도 14는, 유전체창 표면의 형상의 베리에이션을 예시하는 도이며, (a)부, (b)부, (c)부를 구비하고, (a)부에는 유전체창의 단면을 나타내며, (b)부에는 이면 측에서 본 유전체창을 나타내고, (c)부에는 표면 측에서 본 유전체창을 나타내고 있다.
비교적 고밀도의 플라즈마를 국소적으로 생성하는 경우에는, 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 마이크로파 등의 전자파를 도입하는 유전체창의 표면에 전자파를 수집할 수 있는 복수의 파임을 마련하는 경우가 있다. 이로써, 파임의 내측에 강전계가 형성됨으로써, 효과적으로 국소적인 플라즈마가 생성 가능해진다. 그러나, 유전체창의 표면에 파임 등의 요철이 마련되어 있으면, 유전체창의 표면에 대하여 코팅막 등을 마련하는 경우에는, 유전체창의 표면에 있어서 균일하게 코팅막 등을 형성하는 것이 파임 등의 요철의 존재에 의하여 곤란해질 수 있다. 또, 파임의 내측에 고밀도인 플라즈마가 생성되기 때문에, 특히 요철의 모서리부의 코팅막이 플라즈마에 의하여 깎이기 쉽다. 따라서, 유전체창의 표면에 파임을 마련하지 않고, 비교적 고밀도의 플라즈마를 국소적으로 생성하는 전자파를 처리 용기 내에 도입할 수 있는 안테나 장치가 요망되고 있다.
일 양태에 있어서는, 전자파를 방사하는 안테나 장치가 개시되어 있다. 이 안테나 장치는, 제1 도파관, 제2 도파관, 제3 도파관, 유전체창, 제1 내측 도체를 구비하고 있으며, 제2 도파관은, 제1 도파관의 상벽에 접속되어 있고, 제1 도파관에 연통되어 있으며, 유전체창은, 상기 제1 도파관의 하벽에 접하고 있고, 제1 도파관은, 유전체창과 제2 도파관의 사이에 마련되어 있으며, 제2 도파관의 관축에 교차하는 방향으로 뻗어 있고, 분산부, 동축 변환부를 구비하고 있으며, 제1 내측 도체는, 제1 도파관 내로부터 제3 도파관 내에 걸쳐 관축의 방향을 따라 뻗어 있고, 제1 내측 도체의 제1 단은, 제3 도파관의 개구단을 통하여 유전체창에 접하고 있으며, 제1 내측 도체의 제2 단은, 상벽에 접하고 있고, 분산부는, 제1 도파관 내에 있어서 관축 상이고 또한 하벽 상에 배치되어 있으며, 제2 도파관에 의하여 관축을 따라 도파된 전자파를 제1 도파관 내에 있어서 관축에 교차하는 방향으로 분산시키고, 동축 변환부는, 제1 도파관 내에 있어서 제1 내측 도체에 포함되어 있으며, 분산부에 의하여 분산되어 제1 내측 도체에 이른 전자파의 진행을 유전체창 측으로 향하게 하고, 제3 도파관은, 유전체창 측에 있어서 하벽에 접속되어 있으며, 제1 도파관에 연통되어 있고, 개구단은, 유전체창에 접속되어 있으며, 유전체창은, 제1 도파관에 접하고 있는 이면과, 이면의 반대 측에 배치되어 있는 표면을 구비하고 있고, 표면은, 관축에 교차하는 방향으로 뻗으며, 요철을 갖지 않는다.
상기의 구성에 의하면, 분산부, 동축 변환부, 제1 내측 도체에 의하여 전자파가 유전체창의 평탄한 표면으로부터 국소적으로 방사될 수 있다.
일 실시형태에서는, 개구단으로부터 상벽까지의 제1 내측 도체의 길이는, 미리 설정된 기준 길이의 홀수배의 값이며, 기준 길이는, 제2 도파관에 도입되어 제2 도파관 내를 전반(傳搬)하는 전자파의 파장의 1/4의 값이다. 따라서, 비교적 높은 강도의 전자파가 개구단으로부터 방사될 수 있다.
표면은, 평탄한 형상, 이면으로부터 멀어지는 방향으로 돌출되어 있으며 요철을 갖지 않는 형상, 및 이면을 향하는 방향으로 파여 있고 요철을 갖지 않는 형상 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다. 또는, 표면은 이면으로부터 멀어지는 방향으로 돌출되어 있으며 요철을 갖지 않는 곡면 형상, 및 이면을 향하는 방향으로 파여 있고 요철을 갖지 않는 곡면 형상 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 표면의 다양한 형상 중 어느 것에 있어서도, 표면 중 제3 도파관의 개구단에 대향하는 지점에는, 요철이 마련되어 있지 않다.
일 실시형태에서는, 제2 내측 도체를 더 구비하고 있으며, 제2 내측 도체는, 관축 상에 배치되어 있고, 제2 도파관 내로부터 제1 도파관 내에 걸쳐 뻗어 있다. 이와 같이, 제2 도파관 내에 있어서 제2 도파관의 관축 상에 제2 내측 도체가 배치되어 있기 때문에, 제2 도파관 내에 있어서 전자파의 도파를 양호하게 행할 수 있다.
일 실시형태에서는, 제2 내측 도체의 내부에는, 외부의 가스 공급 시스템에 접속되는 가스 라인이 마련되어 있으며, 가스 라인은, 제2 내측 도체 및 유전체창을 관통하여, 표면 상의 공간에 연통되어 있다. 이와 같이, 가스 라인에 의하여, 유전체창의 표면으로부터 표면 상의 공간 내로의 적절한 가스의 공급이 가능해진다.
일 실시형태에서는, 제1 내측 도체의 내부에는, 외부의 칠러 유닛에 접속되는 냉매관이 마련되어 있다. 이와 같이, 칠러 유닛으로부터 냉매관을 통하여 제1 내측 도체에 공급(순환)되는 냉매에 의하여, 동축 변환부를 포함하는 제1 내측 도체가 적절한 온도에 이를 때까지 냉각될 수 있다. 제1 내측 도체 및 동축 변환부에 전자파가 전반될 때, 제1 내측 도체 및 동축 변환부가 가열되어도, 제1 내측 도체 및 동축 변환부의 온도를 일정하게 유지하는 것이 가능해지기 때문에, 동축 변환부에 있어서의 전자파의 진행 방향의 변환, 및 내측 도체를 따른 전자파의 도파가, 안정적으로 양호하게 실현될 수 있다.
일 실시형태에서는, 하벽의 내부 또는 하벽과 유전체창의 사이에는, 외부의 히터 전원에 접속되는 히터가 마련되어 있다. 이와 같이, 히터에 의하여, 분배 도파관 등의 각 도파관의 온도 및 유전체창의 온도를 적절한 온도에 이를 때까지 승온시킬 수 있다. 플라즈마가 생성되면 플라즈마로부터의 입열(入熱)에 의하여, 유전체창의 온도와 분배 도파관 등의 각 도파관의 온도가 상승하지만, 미리 히터에 의하여 가열됨으로써, 플라즈마 생성 전과 생성 중에 있어서의 각 도파관의 온도 변화가 저감될 수 있기 때문에, 분배 도파관 등의 각 도파관 내에 있어서의 전자파의 도파가 양호하게 행해져, 안정적인 플라즈마를 생성할 수 있다.
일 실시형태에서는, 유전체창의 평탄한 표면에는, 보호막이 마련되어 있다. 이와 같이, 보호막이 평탄한 표면에 마련되기 때문에, 보호막은, 표면에 걸쳐, 균일한 막두께로 컨포멀(conformal)하고 용이하게 형성될 수 있다.
일 실시형태에서는, 유전체창에 있어서, 이면과 표면의 사이의 거리는, 개구단과 표면의 사이의 거리보다 긴 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 유전체창은 이면에 있어서, 제3 도파관을 수용하는 오목부를 구비하고 있다.
일 실시형태에서는, 유전체창에 있어서, 이면과 표면의 사이의 거리는, 개구단과 표면의 사이의 거리와 동일한 정도(동등)일 수 있다. 이 경우, 하벽의 두께는 상벽의 두께와 동일한 정도(동등)이거나, 또는 하벽의 두께는 상벽의 두께보다 두껍다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당의 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
(제1 실시형태) 도 1~도 3을 참조하여, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)에 대하여 설명한다. 도 1은, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)의 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다. 도 2는, 도 1에 나타내는 안테나 장치(MWS)의 구성을 설명하기 위한 도이다. 도 3은, 도 1에 나타내는 안테나 장치(MWS)의 내측 도체(CB1)의 위치를 예시하는 도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 안테나 장치(MWS)는, 방전 영역(DCE) 등에 전자파를 방사한다. 안테나 장치(MWS)가 방사하는 전자파는, 후술하는 도 4에 나타내는 전자파 생성 시스템(38)으로부터 공급될 수 있다.
안테나 장치(MWS)는, 분배 도파관(MP1)(제1 도파관), 동축 도파관(MC2)(제2 도파관), 동축 도파관(MC1)(제3 도파관), 유전체창(DL), 내측 도체(CB1)(제1 내측 도체)를 구비하고 있다. 분배 도파관(MP1), 동축 도파관(MC2), 동축 도파관(MC1), 내측 도체(CB1) 각각의 재료는, 모두 도전성을 갖는 금속을 포함한다.
분배 도파관(MP1)은, 유전체창(DL)과 동축 도파관(MC2)의 사이에 마련되어 있다. 분배 도파관(MP1)은, 동축 도파관(MC2)의 관축(TA)에 교차하는 방향으로 뻗어 있다. 분배 도파관(MP1)은, 상벽(UW)과 하벽(LW)과 측벽(SW)을 구비한다.
상벽(UW)과 하벽(LW)은, 서로 대향하고 있다. 측벽(SW)은, 상벽(UW)의 가장자리와 하벽(LW)의 가장자리를 접속하고 있다. 분배 도파관(MP1)의 관내 공간(SP1)은, 상벽(UW)과 하벽(LW)과 측벽(SW)에 의하여 획정(劃定)되어 있다.
분배 도파관(MP1)은, 분산부(DE)를 구비하고 있다. 분산부(DE)는, 분배 도파관(MP1) 내에 있어서 동축 도파관(MC2)의 관축(TA) 상이고 또한 하벽(LW) 상에 배치되어 있다. 분산부(DE)는, 동축 도파관(MC2)에 의하여 관축(TA)을 따라 도파된 전자파를, 분배 도파관(MP1) 내에 있어서 관축(TA)에 교차하는 방향으로 분산시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 분산부(DE)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 동축 도파관(MC2)에 의하여 관축(TA)을 따라 도파된 전자파의 진행 방향(WMb)을, 분배 도파관(MP1) 내에 있어서 관축(TA)에 교차하는 진행 방향(WMc)(분산부(DE)로부터 내측 도체(CB1), 분배 도파관(MP1)의 측벽(SW)을 향하는 방향)으로 변경한다.
분산부(DE)는, 금속제의 부분을 포함하며, 이 부분은, 예를 들면 원뿔(또는 원뿔대) 등의 형상을 갖고 있다. 분산부(DE)는, 후술하는 내측 도체(CB2)에 포함될 수 있다.
동축 도파관(MC1)은, 유전체창(DL) 측에 있어서 하벽(LW)에 접속되어 있다. 동축 도파관(MC1)은, 분배 도파관(MP1)에 연통되어 있다. 보다 구체적으로, 동축 도파관(MC1)의 관내 공간(SP2)은, 분배 도파관(MP1)의 관내 공간(SP1)에 연통되어 있다. 동축 도파관(MC1)은, 개구단(ED)을 구비한다. 개구단(ED)은, 유전체창(DL)에 접속되어 있다.
내측 도체(CB1)는, 분배 도파관(MP1) 내로부터 동축 도파관(MC1) 내에 걸쳐 관축(TA)의 방향을 따라 뻗어 있다. 내측 도체(CB1)는, 단(EG1)(제1 단), 단(EG2)(제2 단)을 구비한다. 단(EG1)은, 개구단(ED)을 통하여 유전체창(DL)에 접하고 있다. 단(EG2)은, 상벽(UW)에 접하고 있다.
분배 도파관(MP1)은, 동축 변환부(CP1)를 구비하고 있다. 동축 변환부(CP1)는, 분배 도파관(MP1) 내에 있어서 내측 도체(CB1)에 포함되어 있다. 동축 변환부(CP1)는, 분산부(DE)에 의하여 분산되어 내측 도체(CB1)에 이른 전자파의 진행을, 유전체창(DL) 측으로 향하게 할 수 있다. 보다 구체적으로, 동축 변환부(CP1)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 분산부(DE)에 의하여 분산되어 내측 도체(CB1)에 이른 전자파의 진행 방향(WMc)을, 내측 도체(CB1)를 따라 동축 도파관(MC1)의 개구단(ED)을 향하는 진행 방향(WMd)으로 변경한다.
동축 도파관(MC2)은, 분배 도파관(MP1)의 상벽(UW)에 접속되어 있다. 동축 도파관(MC2)은, 분배 도파관(MP1)에 연통되어 있다. 보다 구체적으로, 동축 도파관(MC2)의 관내 공간(SP3)은, 분배 도파관(MP1)의 관내 공간(SP1)에 연통되어 있다.
동축 도파관(MC2)은, 가상적으로 관축(TA)을 구비하고 있다. 관축(TA)은, 동축 도파관(MC2)의 단면의 대략 중심을 통과한다. 동축 도파관(MC2)은, 관축(TA)을 따라 뻗어 있다.
유전체창(DL)은, 분배 도파관(MP1)의 하벽(LW)에 접하고 있다. 유전체창(DL)은, 동축 도파관(MC2)의 관축(TA)에 교차하는 방향으로, 분배 도파관(MP1)을 따라 뻗어 있다. 유전체창(DL)의 재료는, 예를 들면 석영(SiO2), 세라믹(Al2O3)일 수 있다.
유전체창(DL)은, 표면(FC1), 이면(FC2)을 구비한다. 표면(FC1)은, 이면(FC2)의 반대 측에 배치되어 있다. 이면(FC2)은, 분배 도파관(MP1)에 접하고 있다. 표면(FC1)은, 관축(TA)에 교차하는 방향으로 뻗어 있다. 표면(FC1)은, 평탄한 형상을 갖고 있다. 표면(FC1)에는, 전자파를 국소화하는 구성, 예를 들면 파임(딤플(dimple)) 등의 구성은, 마련되어 있지 않다.
개구단(ED)으로부터 상벽(UW)까지의 내측 도체(CB1)의 길이(Lcb)는, 미리 설정된 기준 길이의 홀수배의 값이다. 당해 기준 길이는, 동축 도파관(MC2)에 도입되어, 동축 도파관(MC2)을 전반하는 전자파의 파장의 1/4의 값일 수 있다. 예를 들면, 당해 전자파의 파장을 λg로 하고, n을 1 이상의 정수로 하면, Lcb=(λg/4)×(2×n+1)이 된다.
유전체창(DL)에 있어서 이면(FC2)과 표면(FC1)의 사이의 거리(유전체창(DL)의 두께 TH1)가 개구단(ED)과 표면(FC1)의 사이의 거리(유전체창(DL) 중 동축 도파관(MC1)에 접하고 있는 부분의 두께 TH2)보다 길거나(TH1>TH2), 또는 유전체창(DL)에 있어서 이면(FC2)과 표면(FC1)의 사이의 거리(두께 TH1)가 개구단(ED)과 표면(FC1)의 사이의 거리(두께 TH2)와 동일한 정도(TH1=TH2)이다. TH1>TH2의 경우, 유전체창(DL)은, 이면(FC2)에 있어서, 동축 도파관(MC1)을 수용하는 오목부(DP)를 구비하고 있다. 또는, TH1=TH2의 경우, 하벽(LW)의 두께 TH3이 상벽(UW)의 두께와 동일한 정도이거나, 또는 하벽(LW)의 두께 TH3이 상벽(UW)의 두께보다 두껍다.
안테나 장치(MWS)는, 내측 도체(CB2)(제2 내측 도체)를 더 구비하고 있다. 내측 도체(CB2)는, 동축 도파관(MC2)의 관축(TA) 상에 배치되어 있고, 동축 도파관(MC2) 내로부터 분배 도파관(MP1) 내에 걸쳐 뻗어 있다. 내측 도체(CB2)는, 동축 도파관(MC2)의 단면에서 보아, 동축 도파관(MC2)의 대략 중심에 배치되어 있다. 내측 도체(CB2)의 재료는, 도전성을 갖는 금속을 포함한다. 내측 도체(CB2)의 재료는, 예를 들면 은도금이 실시된 알루미늄이 이용될 수 있지만, 최표면의 표피 심도(skin depth)보다 두꺼운 지점에는 저저항 재료가 이용될 수 있다.
내측 도체(CB2)는, 분산부(DE)를 포함한다. 즉, 내측 도체(CB2)는, 분배 도파관(MP1)의 하벽(LW)에 접속되어 있다. 내측 도체(CB2)는, 하벽(LW)으로부터 하벽(LW)의 상방을 향하여 뻗어 있고, 동축 도파관(MC2)을 관통하고 있다.
동축 도파관(MC2) 상에는, 도입 도파관(MP2)이 마련되어 있다. 도입 도파관(MP2)은, 동축 도파관(MC2)의 단부에 접속되어 있고, 동축 도파관(MC2)에 연통되어 있다. 보다 구체적으로, 도입 도파관(MP2)의 관내 공간(SP4)은, 동축 도파관(MC2)의 관내 공간(SP3)에 연통되어 있다.
내측 도체(CB2)는, 도입 도파관(MP2)의 내벽에 접속되어 있다. 내측 도체(CB2)는, 도입 도파관(MP2)의 내벽으로부터 동축 도파관(MC2)을 향하여 뻗어 있다. 내측 도체(CB2)는, 또한 동축 도파관(MC2) 내를 동축 도파관(MC2)의 관축(TA)을 따라 뻗어 동축 도파관(MC2)을 관통하고 있다. 내측 도체(CB2)는, 분배 도파관(MP1)의 하벽(LW)에 접속된다.
도입 도파관(MP2)은, 동축 변환부(CP2)를 구비하고 있다. 동축 변환부(CP2)는, 도입 도파관(MP2) 내에 있어서 내측 도체(CB2)에 포함되어 있다. 동축 변환부(CP2)는, 전자파 생성 시스템(38)으로부터의 전자파의 진행을 동축 도파관(MC2)의 관축(TA)을 따르는 방향을 향하게 할 수 있다. 보다 구체적으로, 동축 변환부(CP2)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전자파의 진행 방향(WMa)을, 관축(TA)을 따른 진행 방향(WMb)으로 변경한다.
일 실시형태에 있어서, 분배 도파관(MP1) 및 유전체창(DL) 각각의 평면 형상(동축 도파관(MC2)의 관축(TA)의 방향에서 본 분배 도파관(MP1) 및 유전체창(DL) 각각의 형상)은, 대략 원형일 수 있다. 안테나 장치(MWS)는, 일 실시형태에 있어서, 복수의 동축 도파관(MC1), 복수의 내측 도체(CB1)를 구비한다. 복수의 동축 도파관(MC1), 복수의 내측 도체(CB1)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 유전체창(DL)의 표면(FC1) 측에서 보아, 가상 라인(CL) 상에, 대략 등간격으로 배치되어 있다. 가상 라인(CL)은, 동축 도파관(MC2)의 관축(TA)을 중심으로 한 동심원이다.
분배 도파관(MP1)의 측벽(SW)으로부터 동축 도파관(MC1)의 관축(TA1)(환언하면, 내측 도체(CB1)의 중심축)까지의 거리(L1)는, 미리 설정된 기준 길이이다. 당해 기준 길이는, 동축 도파관(MC2)에 도입되어, 동축 도파관(MC2) 내를 전반하는 전자파의 파장의 1/4의 값일 수 있다. 예를 들면, 당해 전자파의 파장을 λg로 하면, 거리(L1)=λg/4가 된다. 이로써 측벽(SW)에 마디(node)가 형성되는 정재파(定在波)의 배(antinode)의 위치에 동축 도파관(MC1)의 관축(TA1)(내측 도체(CB1)의 중심축)이 배치되어 있기 때문에, 효율적으로 동축 변환이 가능해진다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 도 1에 나타내는 안테나 장치(MWS)가 마련되어 있는 플라즈마 처리 장치(100)의 구성을 설명한다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 주요한 구성으로서, 기밀하게 구성된 처리 용기(12)와, 처리 용기(12) 내에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템(GA)과, 배기 장치(56)를 구비하고 처리 용기(12) 내를 감압 배기하기 위한 배기 장치와, 전자파(마이크로파)를 생성하는 전자파 생성 시스템(38)과, 처리 용기(12)의 상부에 마련되어 처리 용기(12) 내에 전자파 생성 시스템(38)에 의하여 생성된 전자파를 도입하는 안테나 장치(MWS)를 구비한다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 상기한 가스 공급 시스템(GA)과 배기 장치와 안테나 장치(MWS)를 포함하는 플라즈마 처리 장치(100)의 각 구성부를 제어하는 제어부(50)를 구비하고 있다.
전자파 생성 시스템(38)은, 전자파(마이크로파)를 생성하고, 당해 전자파를 안테나 장치(MWS)에 공급한다.
처리 용기(12)는, 접지된 대략 원통 형상의 용기이다. 처리 용기(12)는, 각진 통 형상의 용기에 의하여 형성되어도 된다. 처리 용기(12)는, 알루미늄 등의 금속, 또는 알루미늄 등의 금속의 합금을 갖는 바닥벽(1a)과 측벽(1b)을 갖고 있다.
처리 용기(12)의 측벽(1b)에는, 플라즈마 처리 장치(100)와 플라즈마 처리 장치(100)에 인접하는 진공 측 반송실(도시하지 않음)의 사이에 있어서 웨이퍼(W)의 반입반출을 행하기 위한 반입반출구(16)와, 반입반출구(16)를 개폐하는 게이트 밸브(G1)가 마련되어 있다.
이상과 같은 구성의 안테나 장치(MWS)에 의하여, 전자파 생성 시스템(38)에서 발생한 마이크로파가 도입 도파관(MP2), 분배 도파관(MP1), 내측 도체(CB1), 유전체창(DL) 등을 통하여 처리 용기(12) 내에 도입되도록 되어 있다.
처리 용기(12)는, 웨이퍼(W)에 플라즈마 처리를 행하기 위한 공간(Sp)을 구획 형성하고 있다. 처리 용기(12)는, 측벽(1b), 및 바닥벽(1a)을 포함할 수 있다. 측벽(1b)은, 관축(TA) 방향(즉, 관축(TA)의 연장 방향)으로 뻗는 대략 통 형상을 갖고 있다. 바닥벽(1a)은, 측벽(1b)의 하단 측에 마련되어 있다. 바닥벽(1a)에는, 배기용 배기 구멍(12h)이 마련되어 있다. 측벽(1b)의 상단부는 개구되어 있다. 측벽(1b)의 상단부 개구는, 유전체창(DL)에 의하여 폐쇄되어 있다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 도관(42)을 더 구비하고 있다. 도관(42)은, 스테이지(14)와 유전체창(DL)의 사이에 있어서, 관축(TA)의 주위로부터 가스를 공간(Sp)에 공급한다. 도관(42)은, 유전체창(DL)과 스테이지(14)의 사이에 있어서 관축(TA)을 중심으로 환 형상으로 뻗어 있다. 도관(42)에는, 복수의 가스 공급 구멍(42b)이 형성되어 있다. 복수의 가스 공급 구멍(42b)은, 환 형상으로 배열되어 있고, 관축(TA)을 향하여 개구되어 있으며, 도관(42)에 공급된 가스를 관축(TA)을 향하여 공급한다. 도관(42)은, 도관(46)을 통하여, 가스 공급부(G5), 가스 공급부(G6), 가스 공급부(G7), 가스 공급부(G8)에 접속되어 있다.
가스 공급 시스템(GA)은, 가스 공급부(G5), 가스 공급부(G6), 가스 공급부(G7), 가스 공급부(G8)를 구비한다. 가스 공급부(G5)는, 미리 설정된 처리 가스를 도관(42)에 공급한다. 가스 공급부(G5)는, 가스원(G5a), 밸브(G5b), 및 유량 제어기(G5c)를 포함할 수 있다. 가스 공급부(G6)는, 미리 설정된 처리 가스를 도관(42)에 공급한다. 가스 공급부(G6)는, 가스원(G6a), 밸브(G6b), 및 유량 제어기(G6c)를 포함할 수 있다. 가스 공급부(G7)는, 미리 설정된 처리 가스를 도관(42)에 공급한다. 가스 공급부(G7)는, 가스원(G7a), 밸브(G7b), 및 유량 제어기(G7c)를 포함할 수 있다. 가스 공급부(G8)는, 미리 설정된 처리 가스를 도관(42)에 공급한다. 가스 공급부(G8)는, 가스원(G8a), 밸브(G8b), 및 유량 제어기(G8c)를 포함할 수 있다.
스테이지(14)는, 관축(TA) 방향에 있어서 유전체창(DL)과 대면하도록 마련되어 있다. 이 스테이지(14)는, 유전체창(DL)과 당해 스테이지(14)의 사이에 공간(Sp)을 두도록 마련되어 있다. 스테이지(14) 상에는, 웨이퍼(W)가 재치된다. 스테이지(14)는, 받침대(14a), 정전 척(15), 및 포커스 링(17)을 포함할 수 있다.
받침대(14a)는, 통 형상 지지부(48)에 의하여 지지되어 있다. 통 형상 지지부(48)는, 절연성의 재료를 갖고 있고, 바닥벽(1a)으로부터 수직 상방으로 뻗어 있다. 통 형상 지지부(48)의 외주에는, 도전성의 통 형상 지지부(53)가 마련되어 있다. 통 형상 지지부(53)는, 통 형상 지지부(48)의 외주를 따라 처리 용기(12)의 바닥벽(1a)으로부터 수직 상방으로 뻗어 있다. 통 형상 지지부(53)와 측벽(1b)의 사이에는, 환 형상의 배기로(55)가 형성되어 있다.
배기로(55)의 상부에는, 복수의 관통 구멍이 마련된 환 형상의 배플판(52)이 장착되어 있다. 배기 구멍(12h)의 하부에는, 배기관(54)을 통하여 배기 장치(56)가 접속되어 있다. 배기 장치(56)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있다. 배기 장치(56)에 의하여, 처리 용기(12) 내의 공간(Sp)을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다.
받침대(14a)는, 고주파 전극을 겸하고 있다. 받침대(14a)에는, 매칭 유닛(60) 및 급전봉(62)을 통하여, RF 바이어스용 고주파 전원(58)이 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(58)은, 웨이퍼(W)에 인입되는 이온의 에너지를 제어하는 데에 적합한 일정한 주파수, 예를 들면 13.65[MHz]의 고주파 전력을 소정의 파워로 출력한다. 매칭 유닛(60)은, 고주파 전원(58) 측의 임피던스와, 주로 전극, 플라즈마, 처리 용기(12)와 같은 부하 측의 임피던스의 사이에서 정합을 취하기 위한 정합기를 수용하고 있다. 이 정합기 중에 자기 바이어스 생성용 블로킹 콘덴서가 포함되어 있다.
받침대(14a)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 유지 부재인 정전 척(15)이 마련되어 있다. 정전 척(15)은, 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 유지한다. 정전 척(15)의 직경 방향 외측에는, 웨이퍼(W)의 주위 및 정전 척(15)의 주위를 환 형상으로 둘러싸는 포커스 링(17)이 마련되어 있다.
정전 척(15)은, 전극(15d), 절연막(15e), 및 절연막(15f)을 포함하고 있다. 전극(15d)은, 도전막에 의하여 구성되어 있고, 절연막(15e)과 절연막(15f)의 사이에 마련되어 있다. 전극(15d)에는, 스위치(66) 및 피복선(68)을 통하여 고압의 직류 전원(64)이 전기적으로 접속되어 있다. 정전 척(15)은, 직류 전원(64)으로부터 인가되는 직류 전압에 의하여 발생하는 쿨롬(coulomb)력에 의하여, 웨이퍼(W)를 유지할 수 있다.
받침대(14a)의 내부에는, 둘레 방향으로 뻗는 환 형상의 냉매실(14g)이 마련되어 있다. 냉매실(14g)에는, 칠러 유닛으로부터, 배관(70), 배관(72)을 통하여 소정 온도의 냉매, 예를 들면 냉각수가 순환 공급된다. 이 냉매의 온도에 의하여 정전 척(15) 상의 웨이퍼(W)의 처리 온도를 제어할 수 있다. 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 전열 가스, 예를 들면 He 가스가 가스 공급관(74)을 통하여 정전 척(15)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면의 사이에 공급된다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시형태에 있어서는, 분산부(DE), 동축 변환부(CP1), 내측 도체(CB1)에 의하여 전자파가 유전체창(DL)의 평탄한 표면(FC1)으로부터, 도 1에 나타내는 방전 영역(DCE) 등에 국소적으로 방사될 수 있다.
또, 개구단(ED)으로부터 상벽(UW)까지의 내측 도체(CB1)의 길이(Lcb)는, 미리 설정된 기준 길이의 홀수배의 값이며, 기준 길이는, 동축 도파관(MC2)에 도입되어, 동축 도파관(MC2) 내를 전반하는 전자파의 파장의 1/4의 값이다. 따라서, 비교적 높은 강도의 전자파가 개구단(ED)으로부터 방사될 수 있다.
또, 동축 도파관(MC2) 내에 있어서 관축(TA) 상에 내측 도체(CB2)가 배치되어 있기 때문에, 동축 도파관(MC2) 내에 있어서 전자파의 도파를 양호하게 행할 수 있다.
(제2 실시형태) 도 5를 참조하여, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)의 다른 구성에 대하여 설명한다. 도 5는, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)의 다른 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다. 도 5에 나타내는 안테나 장치(MWS)는, 도 1에 나타내는 안테나 장치(MWS)에 대하여, 가스 라인(20a) 및 초크 구조(CH)가 더해진 구성을 구비한다. 내측 도체(CB2)의 내부에는, 외부의 가스 공급 시스템(GA)에 접속되는 가스 라인(20a)이 마련되어 있다. 가스 라인(20a)은, 내측 도체(CB2) 및 유전체창(DL)을 관통하여, 표면(FC1) 상의 공간(Sp)에 연통되어 있다. 가스 라인(20a)은, 동축 변환부(CP2)로부터 내측 도체(CB2)를 관통하여 유전체창(DL)에 이르고, 또한 유전체창(DL)을 관통하여 유전체창(DL)의 표면(FC1)에 이른다. 가스 공급 시스템(GA)으로부터 공급되는 가스는, 가스 라인(20a)을 통하여, 유전체창(DL)의 표면(FC1) 상으로부터 공간(Sp) 내에 공급될 수 있다. 또, 초크 구조(CH)는 유전체창(DL) 내에 마련되어 있다. 초크 구조(CH)는, 유전체창(DL)의 표면(FC1)에서 보아, 분산부(DE)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 초크 구조(CH)는, 유전체창(DL)의 이면(FC2)에 마련되어 있고, 이면(FC2)에 있어서 이면(FC2)의 상방에서 보아 파여 있는 있는 지점이며, 하벽(LW)에 끼워 맞춰져 있다.
이와 같이, 제2 실시형태에 있어서는, 가스 라인(20a)에 의하여, 유전체창(DL)의 표면(FC1)으로부터 표면(FC1) 상의 공간(Sp) 내로의 적절한 가스의 공급이 가능해진다.
(제3 실시형태) 도 6을 참조하여, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)의 다른 구성에 대하여 설명한다. 도 6은, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)의 다른 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다. 도 6에 나타내는 안테나 장치(MWS)는, 도 1에 나타내는 안테나 장치(MWS)에 냉매관(CM)이 더해진 구성을 구비한다. 내측 도체(CB1)의 내부에는, 외부의 칠러 유닛(CU)에 접속되는 냉매관(CM)이 마련되어 있다.
이와 같이, 제3 실시형태에 있어서는, 칠러 유닛(CU)으로부터 냉매관(CM)을 통하여 내측 도체(CB1)에 공급(순환)되는 냉매에 의하여, 동축 변환부(CP1)를 포함하는 내측 도체(CB1)가 적절한 온도에 이를 때까지 냉각될 수 있다. 내측 도체(CB1)나 동축 변환부(CP1)에 전자파가 전반될 때, 내측 도체(CB1)나 동축 변환부(CP1)가 가열되어도, 내측 도체(CB1)나 동축 변환부(CP1)의 온도를 일정하게 유지하는 것이 가능해지기 때문에, 동축 변환부(CP1)에 있어서의 전자파의 진행 방향의 변환, 및 내측 도체(CB1)를 따른 전자파의 도파가, 안정적으로 양호하게 실현될 수 있다.
(제4 실시형태) 도 7을 참조하여, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)의 다른 구성에 대하여 설명한다. 도 7은, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)의 다른 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다. 도 7에 나타내는 안테나 장치(MWS)는, 도 1에 나타내는 안테나 장치(MWS)에 히터(51)가 더해진 구성을 구비한다. 하벽(LW)의 내부에는, 외부의 히터 전원(51a)에 접속되는 히터(51)가 마련되어 있다.
이와 같이, 제4 실시형태에 있어서는, 히터(51)에 의하여, 분배 도파관(MP1) 등의 각 도파관의 온도 및 유전체창(DL)의 온도를 적절한 온도에 이를 때까지 승온시킬 수 있다. 플라즈마가 생성되면 플라즈마로부터의 입열에 의하여, 유전체창(DL)의 온도, 분배 도파관(MP1) 등의 각 도파관의 온도가 상승하지만, 히터(51)에 의하여 미리 가열됨으로써, 플라즈마 생성 전과 생성 중에 있어서의 각 도파관의 온도 변화가 저감될 수 있기 때문에, 분배 도파관(MP1) 등의 각 도파관 내에 있어서의 전자파의 도파가 양호하게 행해져, 안정적인 플라즈마를 생성할 수 있다.
또한, 히터(51)는, 도 7에 나타내는 바와 같이 하벽(LW)의 내부에 마련되어도 되지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 하벽(LW)과 유전체창(DL)의 사이에 마련되어도 된다.
(제5 실시형태) 도 8을 참조하여, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)의 다른 구성에 대하여 설명한다. 도 8은, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)의 다른 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다. 도 8에 나타내는 안테나 장치(MWS)는, 도 1에 나타내는 안테나 장치(MWS)에 보호막(TD)이 더해진 구성을 구비한다. 유전체창(DL)의 평탄한 표면(FC1)에는, 보호막(TD)이 마련되어 있다. 보호막(TD)의 재료는, 플라즈마 내성을 갖는 재료이며, 예를 들면 Y2O3, YF3, Si, SiO2일 수 있다.
이와 같이, 제5 실시형태에 있어서는, 보호막(TD)이 평탄한 표면(FC1)에 마련되기 때문에, 보호막(TD)은, 표면(FC1)에 걸쳐, 균일한 막두께로 컨포멀하고 용이하게 형성될 수 있다.
(제6 실시형태) 도 9를 참조하여, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)의 다른 구성에 대하여 설명한다. 도 9는, 일 실시형태에 관한 안테나 장치(MWS)의 다른 구성을 개략적으로 예시하는 단면도이다. 도 9에 나타내는 안테나 장치(MWS)는, 도 1에 나타내는 안테나 장치(MWS)에 있어서 내측 도체(CB2)(동축 변환부(CP2)를 포함함) 및 도입 도파관(MP2)을 마련하지 않는 구성을 구비한다. 동축 도파관(MC2)의 관내 공간(SP3)에는, 내측 도체(CB2)가 배치되어 있지 않다. 분배 도파관(MP1)의 관내 공간(SP1)에는, 하벽(LW) 상이고 또한 동축 도파관(MC2)의 관축(TA) 상에 있어서, 원뿔(또는 원뿔대) 등의 형상의 분산부(DE)가 배치되어 있다.
이와 같이, 제6 실시형태에 있어서는, 내측 도체(CB2) 및 도입 도파관(MP2)을 이용하지 않기 때문에, 안테나 장치(MWS)의 형상 및 구조가 보다 간략화되고, 따라서 안테나 장치(MWS)의 제조 및 플라즈마 처리 장치(100)에 대한 장착이, 용이하게 행해질 수 있다.
이상 설명한 제1~제6 실시형태의 각각의 구성은, 가능한 한 서로 다양하게 조합할 수 있다. 예를 들면, 제1 실시형태의 구성에 대하여, 제2~제5 실시형태의 구성 중 어느 하나 또는 모두를 더하는 것이 가능하다. 또, 제1 실시형태의 구성 대신에 제6 실시형태의 구성을 이용한 경우에, 추가로 제2~제5 실시형태의 구성 중 어느 하나 또는 모두를 더하는 것이 가능하다.
제1~제6 실시형태에서는, 유전체창(DL)의 표면(FC1)이 평탄한 것을 이용함으로써, 유전체창(DL)의 표면(FC1)에 보호막(TD) 등의 코팅막을 형성하는 등, 유전체창(DL)의 표면(FC1)에 대한 코팅이 용이해지지만, 코팅이 용이해지는 형상이면, 유전체창(DL)의 표면(FC1)이 평탄하게 되어 있는 상기한 형상에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 평탄한 형상의 표면(FC1)은 도 10의 (a)부, 도 10의 (b)부, 도 10의 (c)부에 나타나 있지만, 요철을 갖지 않는 형상이면 되고, 예를 들면 도 11~도 14의 각각에 나타내는 형상의 표면(FC1)이 이용될 수 있다.
도 11의 (a)부, 도 11의 (b)부, 도 11의 (c)부에 나타내는 표면(FC1)의 형상은, 요철을 갖지 않는 형상의 일례이며, 유전체창(DL)의 이면(FC2)으로부터 멀어지는 방향으로 돌출되어 있는 곡면 형상이다.
도 13의 (a)부, 도 13의 (b)부, 도 13의 (c)부에 나타내는 표면(FC1)의 형상은, 요철을 갖지 않는 형상의 일례이며, 유전체창(DL)의 이면(FC2)을 향하는 방향으로 파여 있는 곡면 형상이다.
도 12의 (a)부, 도 12의 (b)부, 도 12의 (c)부에 나타내는 표면(FC1)의 형상은, 요철을 갖지 않는 형상의 일례이며, 유전체창(DL)의 이면(FC2)으로부터 멀어지는 방향으로 돌출되어 있는 형상이고, 환언하면 테이퍼 형상이라고 할 수도 있다. 이 표면(FC1)의 돌출 지점은, 당해 돌출 지점의 기단(基端)으로부터 정점(頂点)을 향하여 뻗는 복수의 사각형이 연결되어 구성되어 있다.
도 14의 (a)부, 도 14의 (b)부, 도 14의 (c)부에 나타내는 표면(FC1)의 형상은, 요철을 갖지 않는 형상의 일례이며, 유전체창(DL)의 이면(FC2)을 향하여 파여 있는 형상이다. 이 표면(FC1)의 파임 지점은, 당해 파임 지점의 가장 깊은 바닥부를 향하여 뻗는 복수의 사각형이 연결되어 구성되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 표면(FC1)의 형상의 상기한 다양한 베리에이션에 있어서, 모두 표면(FC1) 중 동축 도파관(MC1)의 개구단(ED)에 대향하는 지점에는, 요철이 마련되어 있지 않다.
이상, 적합한 실시형태에 있어서 본 발명의 원리를 도시하여 설명했지만, 본 발명은, 이와 같은 원리로부터 벗어나지 않고 배치 및 상세에 있어서 변경될 수 있는 것은, 당업자에 의하여 인식된다. 본 발명은, 본 실시형태에 개시된 특정 구성에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 특허청구의 범위 및 그 정신의 범위로부터 오는 모든 수정 및 변경에 권리를 청구한다.
이상 설명한 바와 같이, 유전체창의 표면에 파임을 마련하지 않고, 비교적 고밀도의 플라즈마를 국소적으로 생성하는 전자파를 처리 용기 내에 도입할 수 있는 안테나 장치가 제공된다.

Claims (17)

  1. 전자파를 방사하는 안테나 장치로서,
    제1 도파관, 제2 도파관, 제3 도파관, 유전체창, 제1 내측 도체를 구비하고 있으며,
    상기 제2 도파관은, 상기 제1 도파관의 상벽에 접속되어 있고, 상기 제1 도파관에 연통되어 있으며,
    상기 유전체창은, 상기 제1 도파관의 하벽에 접하고 있고,
    상기 제1 도파관은, 상기 유전체창과 상기 제2 도파관의 사이에 마련되어 있으며, 상기 제2 도파관의 관축에 교차하는 방향으로 뻗어 있고, 분산부, 동축 변환부를 구비하고 있으며,
    상기 제1 내측 도체는, 상기 제1 도파관 내로부터 상기 제3 도파관 내에 걸쳐 상기 관축의 방향을 따라 뻗어 있고,
    상기 제1 내측 도체의 제1 단은, 상기 제3 도파관의 개구단을 통하여 상기 유전체창에 접하고 있으며,
    상기 제1 내측 도체의 제2 단은, 상기 상벽에 접하고 있고,
    상기 분산부는, 상기 제1 도파관 내에 있어서 상기 관축 상이고 또한 상기 하벽 상에 배치되어 있으며, 상기 제2 도파관에 의하여 상기 관축을 따라 도파된 전자파를 상기 제1 도파관 내에 있어서 상기 관축에 교차하는 방향으로 분산시키고,
    상기 동축 변환부는, 상기 제1 도파관 내에 있어서 상기 제1 내측 도체에 포함되어 있으며, 상기 분산부에 의하여 분산되어 상기 제1 내측 도체에 이른 전자파의 진행을 상기 유전체창 측으로 향하게 하고,
    상기 제3 도파관은, 상기 유전체창 측에 있어서 상기 하벽에 접속되어 있으며, 상기 제1 도파관에 연통되어 있고,
    상기 개구단은, 상기 유전체창에 접속되어 있으며,
    상기 유전체창은, 상기 제1 도파관에 접하고 있는 이면과, 상기 이면의 반대 측에 배치되어 있는 표면을 구비하고 있고,
    상기 표면은, 상기 관축에 교차하는 방향으로 뻗으며, 요철을 갖고 있지 않는,
    안테나 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구단으로부터 상기 상벽까지의 상기 제1 내측 도체의 길이는, 미리 설정된 기준 길이의 홀수배의 값이며,
    상기 기준 길이는, 상기 제2 도파관에 도입되어 상기 제2 도파관 내를 전반하는 전자파의 파장의 1/4의 값인, 안테나 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 표면은, 평탄한 형상을 갖고 있는, 안테나 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 표면은, 상기 이면으로부터 멀어지는 방향으로 돌출되어 있으며 요철을 갖지 않는 형상, 및 상기 이면을 향하는 방향으로 파여 있고 요철을 갖지 않는 형상 중 어느 하나의 형상을 갖는, 안테나 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 표면의 형상은 곡면 형상인, 안테나 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 중 상기 제3 도파관의 개구단에 대향하는 지점에는, 요철이 마련되어 있지 않은, 안테나 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 내측 도체를 더 구비하고 있으며,
    제2 내측 도체는, 상기 관축 상에 배치되어 있고, 상기 제2 도파관 내로부터 상기 제1 도파관 내에 걸쳐 뻗어 있는, 안테나 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 내측 도체의 내부에는, 외부의 가스 공급 시스템에 접속되는 가스 라인이 마련되어 있으며,
    상기 가스 라인은, 상기 제2 내측 도체 및 상기 유전체창을 관통하여, 상기 표면 상의 공간에 연통되어 있는, 안테나 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내측 도체의 내부에는, 외부의 칠러 유닛에 접속되는 냉매관이 마련되어 있는, 안테나 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하벽의 내부 또는 상기 하벽과 상기 유전체창의 사이에는, 외부의 히터 전원에 접속되는 히터가 마련되어 있는, 안테나 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체창의 평탄한 상기 표면에는, 보호막이 마련되어 있는, 안테나 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체창에 있어서, 상기 이면과 상기 표면의 사이의 거리는, 상기 개구단과 상기 표면의 사이의 거리보다 긴, 안테나 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 유전체창은, 상기 이면에 있어서, 상기 제3 도파관을 수용하는 오목부를 구비하고 있는, 안테나 장치.
  14. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체창에 있어서, 상기 이면과 상기 표면의 사이의 거리는, 상기 개구단과 상기 표면의 사이의 거리와 동일한 정도인, 안테나 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 하벽의 두께는, 상기 상벽의 두께와 동일한 정도인, 안테나 장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 하벽의 두께는, 상기 상벽의 두께보다 두꺼운, 안테나 장치.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 기재된 안테나 장치를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
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