KR100960424B1 - 마이크로파 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

마이크로파 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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도시히사 노자와
노부히코 야마모토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 피처리체가 수용되는 챔버와, 상기 챔버 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 챔버 내에서 상기 처리 가스의 플라즈마를 형성하는 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생원과, 마이크로파 발생원에서 발생되는 마이크로파를 상기 챔버를 향해서 유도하는 도파 수단과, 상기 도파 수단에 의해서 유도되는 마이크로파를 상기 챔버를 향해서 방사하는 복수의 마이크로파 방사 구멍을 갖는 도체로 이루어지는 평면 안테나와, 상기 챔버의 천장벽을 구성하며, 상기 평면 안테나의 마이크로파 방사 구멍을 통과한 마이크로파를 투과하는, 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판과, 상기 평면 안테나의 상기 마이크로파 투과판에 대하여 반대쪽에 마련되며, 상기 평면 안테나에 도달하는 마이크로파의 파장을 짧게 하는 기능을 갖는, 유전체로 이루어지는 지파판을 구비한 마이크로파 플라즈마 처리 장치이다. 상기 평면 안테나와 상기 마이크로파 투과판은 그 사이에 실질적으로 공기가 없게 밀착되어 있고, 상기 지파판과 상기 마이크로파 투과판은 동일한 재질로 형성되며, 상기 지파판, 상기 평면 안테나, 상기 마이크로파 투과판, 및, 상기 챔버 내에서 형성되는 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해서 형성되는 등가 회로가 공진 조건을 만족한다.

Description

마이크로파 플라즈마 처리 장치{MICROWAVE PLASMA PROCESSING DEVICE}
본 발명은 피처리체에 마이크로파 플라즈마에 의한 처리를 실시하는 마이크로파 플라즈마 장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리는 반도체 장치의 제조에 불가결한 기술이다. 최근, LSI의 고집적화 및 고속화의 요청 때문에, LSI를 구성하는 반도체 소자의 디자인 룰이 점점 미세화되고 있다. 또한, 반도체 웨이퍼는 대형화되고 있다. 그에 따라, 플라즈마 처리 장치에 있어서도, 이러한 디자인 룰이 미세화 및 반도체 웨이퍼의 대형화에 대응하는 것이 요구되고 있다.
그런데, 종래부터 다용되어 온 평행 평판형이나 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치에서는, 이용하는 전자 온도가 높기 때문에, 미세 소자에 플라즈마 손상이 발생해 버린다. 또한, 플라즈마 밀도가 높은 영역이 한정되기 때문에, 대형 반도체 웨이퍼를 균일하고 또한 고속으로 플라즈마 처리하는 것이 곤란하다.
그래서, 고밀도 또한 저전자 온도의 플라즈마를 균일하게 형성할 수 있는 RLSA(Radial Line Slot Antenna) 마이크로파 플라즈마 처리 장치가 주목받고 있다 (예컨대, 일본 특허 공개 제2000-294550호 공보).
RLSA 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 챔버의 상부에, 소정 패턴의 다수의 슬롯이 형성된 평면 안테나(Radial Line Slot Antenna)를 구비하고 있다. 그리고, 마이크로파 발생원으로부터 유도되는 마이크로파가 평면 안테나의 슬롯으로부터 챔버를 향해서 방사된다. 이 마이크로파는 평면 안테나의 아래에 마련된 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판을 거쳐서, 진공으로 유지된 챔버 내에 방사된다. 이 마이크로파 전계에 의해, 챔버 내에 도입되는 가스는 플라즈마화된다. 이렇게 해서 형성되는 플라즈마에 의해, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체가 플라즈마 처리된다.
이 RLSA 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 의하면, 안테나 바로 아래의 넓은 영역에 걸쳐 높은 플라즈마 밀도를 실현할 수 있어, 단시간에 균일한 플라즈마 처리를 행하는 것이 가능하다. 또한, 저전자 온도의 플라즈마가 형성되기 때문에, 소자에 대한 손상도 작다.
이 RLSA 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 마이크로파 투과판에서의 마이크로파 전계 분포를 조정하여 플라즈마 모드를 안정시키기 위해서, 평면 안테나와 마이크로파 투과판 사이에 에어갭을 마련하는 기술이 알려져 있다(Jpn. Appl. Phys. Vol.38(1999) pp.2082-2088 Part1, No.4A, April 1999).
그러나, 평면 안테나와 마이크로파 투과판 사이에 에어갭을 마련하면, 마이크로파 투과판을 구성하는 유전체보다 에어갭인 쪽이 임피던스가 높기 때문에, 에어갭에서의 마이크로파 파워 손실이 커져 버린다. 그 결과, 마이크로파 파워 효율 이 저하하거나, 안테나 내부에서의 이상 방전이 발생하기 쉽게 되어 버린다.
발명의 요지
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 마이크로파 파워의 손실이 작아, 마이크로파 파워 효율이 저하하지 않고, 안테나 내부에서의 이상 방전이 발생하기 어려운 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 피처리체가 수용되는 챔버와, 상기 챔버 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 챔버 내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 형성하는 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생원과, 마이크로파 발생원에서 발생되는 마이크로파를 상기 챔버를 향해서 유도하는 도파 수단과, 상기 도파 수단에 의해서 유도되는 마이크로파를 상기 챔버를 향해서 방사하는 복수의 마이크로파 방사 구멍을 갖는 도체로 이루어지는 평면 안테나와, 상기 챔버의 천장벽(天壁)을 구성하며, 상기 평면 안테나의 마이크로파 방사 구멍을 통과한 마이크로파를 투과하는, 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판과, 상기 평면 안테나의 상기 마이크로파 투과판에 대하여 반대쪽에 마련되며, 상기 평면 안테나에 도달하는 마이크로파의 파장을 짧게 하는 기능을 갖는, 유전체로 이루어지는 지파판(遲波板)을 구비하되, 상기 평면 안테나와 상기 마이크로파 투과판은 그 사이에 실질적으로 공기가 없게 밀착되어 있고, 상기 지파판과 상기 마이크로파 투과판은 동일한 재질로 형성되며, 상기 지파판, 상기 평면 안테나, 상기 마이크로파 투과판, 및, 상기 챔버 내에 형성되는 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해서 형성되는 등가 회로가 공진 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치이다.
본 발명에 의하면, 평면 안테나와 마이크로파 투과판 사이가 밀착되어 있어, 종래와 같은 에어갭이 형성되지 않기 때문에, 에어갭에 의해서 마이크로파 파워 손실이 발생하지 않고, 마이크로파 파워 효율의 저하나 안테나 내부에서의 이상 방전을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.
여기서, 단지 에어갭을 없앤 것만으로는, 마이크로파의 반사가 커져, 플라즈마의 안정성이 나빠질 우려가 있다. 그러나, 본 발명에 의하면, 지파판, 평면 안테나, 마이크로파 투과판, 및 플라즈마로 형성되는 등가 회로가 공진하도록 되어 있기 때문에, 마이크로파의 반사는 극소로 되고, 또한, 지파판과 마이크로파 투과판을 동일한 재질로 하고 있기 때문에 마이크로파의 계면 반사가 방지되어, 플라즈마를 안정하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 피처리체가 수용되는 챔버와, 상기 챔버 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 챔버 내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 형성하는 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생원과, 마이크로파 발생원에서 발생되는 마이크로파를 상기 챔버를 향해서 유도하는 도파 수단과, 상기 도파 수단에 의해서 유도되는 마이크로파를 상기 챔버를 향해서 방사하는 복수의 마이크로파 방사 구멍을 갖는 도체로 이루어지는 평면 안테나와, 상기 챔버의 천장벽을 구성하며, 상기 평면 안테나의 마이크로파 방사 구멍을 통과한 마이크로파를 투과하는, 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판과, 상기 평면 안테나의 상기 마이크로파 투과판에 대하여 반대쪽에 마련되며, 상기 평면 안테나에 도달하는 마이크로파의 파장을 짧게 하는 기능을 갖는, 유전체로 이루어지는 지파판을 구비하되, 상기 평면 안테나와 상기 마이크로파 투과판은 그 사이에 실질적으로 공기가 없게 밀착되어 있고, 상기 지파판와 상기 마이크로파 투과판은 이들의 유전율의 값의 비가 70%~130%로 되는 재질로 형성되고, 상기 지파판, 상기 평면 안테나, 상기 마이크로파 투과판, 및, 상기 챔버 내에 형성되는 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해서 형성되는 등가 회로는 공진 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치이다.
본 발명에 의하면, 평면 안테나와 마이크로파 투과판 사이가 밀착되어 있어, 종래와 같은 에어갭이 형성되지 않기 때문에, 에어갭에 의해서 마이크로파 파워 손실이 발생하지 않고, 마이크로파 파워 효율의 저하나 안테나 내부에서의 이상 방전을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.
여기서, 단지 에어갭을 없애는 것만으로는, 마이크로파의 반사가 커져, 플라즈마의 안정성이 나빠질 우려가 있다. 그러나, 본 발명에 의하면, 지파판, 평면 안테나, 마이크로파 투과판, 및 플라즈마로 형성되는 등가 회로가 공진하도록 되어 있기 때문에, 마이크로파의 반사는 극소로 되고, 또한, 지파판과 마이크로파 투과판을 이들의 유전율의 값의 비가 70%~130%로 되는 재질로 하고 있기 때문에 마이크로파의 계면 반사가 방지되어, 플라즈마를 안정하게 유지할 수 있다.
상기 모든 발명에 있어서도, 상기 마이크로파 투과판의 두께는 도입되는 마 이크로파의 파장의 1/2~1/4의 범위, 보다 바람직하게는 1/2~1/3의 범위이며, 상기 평면 안테나의 마이크로파 반사율은 0.4~0.8의 범위이다. 이들 조건에 의하면, 상기 등가 회로는 공진 조건을 만족할 수 있다.
상기 도파 수단으로서는, 상기 마이크로파 발생원으로부터 발생되는 마이크로파를 TE 모드로 전파하는 직사각형 도파관과, TE 모드를 TEM 모드로 변환하는 모드 변환기와, TEM 모드로 변환된 마이크로파를 상기 평면 안테나를 향해서 전파하는 동축 도파관을 갖는 것을 채용할 수 있다.
또한, 상기 평면 안테나에 형성된 복수의 마이크로파 방사 구멍 각각은 긴 홈 형상을 이루고, 인접하는 2개의 마이크로파 방사 구멍은 서로 교차하는 방향으로 배치되어, 하나의 마이크로파 방사 구멍 쌍을 형성하고, 복수의 마이크로파 방사 구멍 쌍이 동심원 형상으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지파판 및 평면 안테나를 덮는 덮개를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 덮개에 냉매 유로가 마련되고, 이 냉매 유로에 냉매를 통류시킴으로써, 상기 지파판, 평면 안테나, 상기 마이크로파 투과판이 냉각되도록 되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에서는, 에어갭이 존재하지 않기 때문에, 종래 에어갭의 존재에 의해 열전도성이 낮고 냉각 효율이 나빴던 마이크로파 투과판의 냉각을 충분히 실행할 수 있다.
예컨대, 마이크로파의 주파수는 2.45㎓이고, 지파판과 마이크로파 투과판과의 비유전률은 3.5~4.5이며, 마이크로파 방사 구멍은 이중으로 배치되어 있다.
예컨대, 지파판과 마이크로파 투과판은 석영이고, 마이크로파 플라즈마 장치 는 플라즈마 에칭 장치 또는 플라즈마 표면 개질 장치인 것이 바람직하다.
또는, 지파판과 마이크로파 투과판은 알루미나이고, 마이크로파 플라즈마 장치는 플라즈마 CVD 장치인 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 모식적으로 나타내는 단면도,
도 2는 평면 안테나의 구조를 나타내는 평면도,
도 3은 지파판, 평면 안테나, 마이크로파 투과판, 및 플라즈마로 형성되는 등가 회로를 도시하는 도면,
도 4(a) 및 도 4(b)는 마이크로파 투과판의 두께를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서의 마이크로파 투과판 표면의 전계 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서의 전자 온도 분포예의 측정 결과를 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서의 전자 밀도 분포예를 나타내는 도면,
도 8(a)는 본 발명에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 대해서, 마이크로파 투과판 표면에서의 마이크로파 전계 강도를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이고, 도 8(b)는 종래의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 대해서, 마이크로파 투과판 표면에서의 마이크로파 전계 강도를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
상기 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 소정의 패턴으로 다수의 슬롯이 형성된 평면 안테나(Radial Line Slot Antenna)를 이용하여, 마이크로파 발생원으로부터 유도되는 마이크로파를 챔버 내에 방사하여 플라즈마를 형성하는 RLSA 마이크로파 플라즈마 처리 장치로서 구성되어 있다.
상기 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 기밀하게 구성되고 또한 접지된 대략 원통 형상의 챔버(1)를 갖고 있다. 챔버(1)의 바닥벽(底壁)(1a)의 대략 중앙부에는 원형의 개구부(10)가 형성되어 있다. 바닥벽(1a)에는 상기 개구부(10)와 연통하고 또한 아래쪽을 향해서 돌출하는 배기실(11)이 마련되어 있다. 챔버(1) 내에는 피처리 기판인 웨이퍼 W를 수평으로 지지하기 위한 서셉터(2)가 마련되어 있다. 서셉터(2)는 AlN 등의 세라믹스로 이루어진다. 상기 서셉터(2)는 배기실(11)의 바닥부 중앙으로부터 위쪽으로 연장하는 원통형의 지지 부재(3)에 의해 지지되어 있다. 지지 부재(3)도 AlN 등의 세라믹스로 이루어진다. 서셉터(2)의 외연부에는 웨이퍼 W를 가이드하기 위한 가이드링(4)이 마련되어 있다. 또한, 서 셉터(2)에는 저항 가열형의 히터(5)가 매립되어 있다. 상기 히터(5)는, 히터 전원(6)으로부터 급전됨으로써 서셉터(2)를 가열한다. 서셉터(2)의 상기 열이 피처리체인 웨이퍼 W를 가열한다. 또한, 챔버(1)의 내주벽에는 석영으로 이루어지는 원통 형상의 라이너(7)가 마련되어 있다.
서셉터(2)에는 웨이퍼 W를 지지하여 승강시키기 위한 웨이퍼 지지핀(도시하지 않음)이 서셉터(2)의 표면에 대하여 돌몰(突沒) 가능하게 마련되어 있다.
챔버(1)의 측벽에는 고리 형상을 이루는 가스 도입 부재(15)가 마련되어 있다. 이 가스 도입 부재(15)에는 처리 가스 공급계(16)가 접속되어 있다. 이에 따라, 처리 가스 공급계(16)로부터 소정의 처리 가스가 가스 도입 부재(15)를 거쳐서 챔버(1) 내에 도입된다. 가스 도입 부재는 샤워 형상으로 배치해도 좋다. 처리 가스로서는, 플라즈마 처리의 종류에 따라 적절한 가스가 이용된다. 예컨대, 텅스텐계 게이트 전극의 선택 산화 처리와 같은 산화 처리를 행하는 경우에는, Ar 가스, H2 가스, O2 가스 등이 이용된다.
배기실(11)의 측면에는 배기관(23)이 접속되어 있다. 이 배기관(23)에는 고속 진공 펌프(기압 양수기)를 포함하는 배기 장치(24)가 접속되어 있다. 그리고, 이 배기 장치(24)를 작동시킴으로써, 챔버(1) 내의 가스는 배기실(11)의 아래쪽 공간(11a) 내로 균일하게 배출되고, 또한 배기관(23)을 거쳐서 배기된다. 이에 따라, 챔버(1) 내는 소정의 진공도, 예를 들면 0.133㎩까지 고속으로 감압될 수 있다.
챔버(1)의 측벽에는 플라즈마 처리 장치(100)에 인접하는 반송실(도시하지 않음)과의 사이에서 웨이퍼 W의 반입출을 행하기 위한 반입출구(25)와, 이 반입 출구(25)를 개폐하는 게이트 밸브(26)가 마련되어 있다.
챔버(1)의 상부는 개구부로 되어 있다. 이 개구부의 주연부를 따라, 링 형상의 지지부(27)가 마련되어 있다. 이 지지부(27)의 위에, 마이크로파를 투과하는 마이크로파 투과판(28)이 밀봉 부재(29)를 사이에 두고 기밀하게 마련되어 있다. 이에 따라, 챔버(1) 내는 기밀하게 유지되어 있다. 마이크로파 투과판(28)은 유전체, 예를 들면 석영이나 Al2O3 등의 세라믹스로 이루어진다.
마이크로파 투과판(28)의 위쪽에는 원판 형상의 평면 안테나(31)가 마련되어 있다. 평면 안테나(31)는 마이크로파 투과판(28)를 사이에 두고 서셉터(2)와 대향하도록 배치되어 있다. 이 평면 안테나(31)는 챔버(1)의 측벽의 상단에 계합(係合)되어 있다. 평면 안테나(31)는 도체, 예를 들어 표면이 금도금된 동판 또는 알루미늄판으로 이루어진다. 평면 안테나(31)는 다수의 마이크로파 방사 구멍(슬롯)(32)이 소정의 패턴으로 형성된 구성으로 되어 있다. 즉, 평면 안테나(31)는 RLSA 안테나를 구성하고 있다. 마이크로파 방사 구멍(32)은, 예를 들면 도 2에 도시하는 바와 같이 긴 홈 형상이다. 도 2의 예에서는, 인접하는 2개의 마이크로파 방사 구멍(32)이 교차하는 방향으로, 전형적으로는 도시와 같이 직교하는 방향으로(「T」자 형상으로) 배치되고, 이들 마이크로파 방사 구멍(32)의 쌍(세트)이 동심원 형상으로 배치되어 있다. 각 마이크로파 방사 구멍(32)의 길이나 마이크로파 방사 구멍(32)의 쌍(세트)의 배열 간격은 마이크로파의 파장 등에 따라 결정된다. 도 2에서, 동심원 형상으로 배치된 마이크로파 방사 구멍(32)의 쌍(세트)끼리의 직경 방향 간격 Ar를 후술하는 지파판(33) 내에 있어서의 마이크로파의 파장으로 하고, 평면 안테나(31)의 중심으로부터 가장 안쪽 둘레의 마이크로파 방사 구멍(32)까지의 길이도 Δr에 일치시키면, 평면 안테나(31)로부터 강한 전계가 방사되게 ㄷ되어 바람직하다. 도 2의 예에서는, 4턴(사중원)의 마이크로파 방사 구멍(32)이 배치되어 있다. 각 마이크로파 방사 구멍(32)은 원형 형상, 원호 형상 등의 임의의 형상으로 해도 좋다. 또한, 마이크로파 방사 구멍(32)(의 세트)의 배치 형태도 특별히 한정되지 않고, 동심원 형상 이외의, 예를 들면, 나선 형상, 방사 형상으로 배치할 수도 있다.
이 평면 안테나(31)의 상면에는 진공보다 큰 유전율을 갖는 유전체로 이루어지는 지파판(33)이 마련되어 있다. 이 지파판(33)은 진공중에 있어서의 마이크로파의 파장과 비교해서 지파판 내에 있어서의 마이크로파의 파장을 짧게 하는 기능을 갖고 있다.
챔버(1)의 상면에는 평면 안테나(31) 및 지파판(33)을 덮도록 쉴드 덮개(34)가 마련되어 있다. 쉴드 덮개(34)는 예를 들어 알루미늄이나 스테인리스강 등의 금속재로 이루어진다. 챔버(1)의 상면과 쉴드 덮개(34)는 밀봉 부재(35)에 의해 밀봉되어 있다.
쉴드 덮개(34)에는 냉각수 유로(34a)가 형성되어 있다. 냉각수 유로(34a)에 냉각수를 통류시킴으로써, 평면 안테나(31), 마이크로파 투과판(28), 지파판(33) 및 쉴드 덮개(34)가 냉각될 수 있다. 쉴드 덮개(34)는 접지되어 있다.
쉴드 덮개(34)의 중앙에는 개구부(36)가 형성되어 있다. 이 개구부(36)에 도파관(37)이 접속되어 있다. 이 도파관(37)의 단부에는 매칭 회로(38)를 사이에 두고 마이크로파 발생 장치(39)가 접속되어 있다. 이에 따라, 마이크로파 발생 장치(39)에서 발생되는 예를 들어 주파수 2.45㎓의 마이크로파가 도파관(37)을 거쳐서 상기 평면 안테나 부재(31)로 전파되도록 되어 있다. 또한, 마이크로파의 주파수로서는, 8.35㎓, 1.98㎓ 등을 이용할 수도 있다.
도파관(37)은 쉴드 덮개(34)의 개구부(36)로부터 위쪽으로 연장하는 단면 원형 형상의 동축 도파관(37a)과, 이 동축 도파관(37a)의 상단부에 접속된 수평 방향으로 연장하는 단면 직사각형 형상의 직사각형 도파관(37b)을 갖고 있다. 직사각형 도파관(37b)의 동축 도파관(37a)과의 접속부측 단부에는, 모드 변환기(40)가 마련되어 있다. 동축 도파관(37a)의 중심에는 내도체(41)가 연재해 있다. 이 내도체(41)의 하단부는 평면 안테나(31)의 중심부에 접속 고정되어 있다.
플라즈마 처리 장치(100)의 각 구성부는 프로세스 콘트롤러(50)에 접속되어, 이 프로세스 콘트롤러(50)에 의해서 제어되도록 되어 있다. 프로세스 콘트롤러(50)에는, 공정 관리자가 플라즈마 처리 장치(100)의 각 구성부를 관리하기 위해서 명령의 입력 조작 등을 행하기 위한 키보드나 플라즈마 처리 장치(100)의 각 구성부의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등을 포함하는 사용자 인터페이스(51)와, 플라즈마 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 콘트롤러(50)의 제어에 의해 실현하기 위한 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등이 기 록된 레시피 처리법이 저장된 기억부(52)가 접속되어 있다.
그리고, 필요에 따라서, 사용자 인터페이스(51)로부터의 지시 등에 근거하여, 임의의 레시피 처리법이 기억부(52)로부터 호출되어, 프로세스 콘트롤러(50)로 실행된다. 이에 따라, 프로세스 콘트롤러(50)의 제어하에서, 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서 소망하는 처리가 행해진다.
다음에, 본 실시예에 있어서의 지파판(33), 평면 안테나(31) 및 마이크로파 투과판(28)에 대해서 더 상세하게 설명한다.
본 실시예에 있어서는, 도 1에 도시하는 바와 같이 평면 안테나(31)와 마이크로파 투과판(28)이 밀착되어 있어, 종래와 같은 에어갭이 형성되어 있지 않다. 또한, 지파판(33)과 평면 안테나(31) 사이도 밀착되어 있다. 그러나, 단지 에어갭을 없애는 것만으로는, 모드 변환기(40)에서 본 마이크로파의 반사가 커져, 플라즈마의 안정성이 나빠지고, 또한, 마이크로파 파워의 효율도 떨어지게 된다.
그래서, 본 실시예에 있어서는, 지파판(33), 평면 안테나(31), 마이크로파 투과판(28) 및 형성되는 플라즈마에 의해 구성되는 도 3에 나타내는 바와 같은 등가 회로가 공진 조건을 만족하도록 되어 있고, 또한, 지파판(33)과 마이크로파 투과판(28)이 동일한 재질로 이루어져 있다. 상기 등가 회로가 공진 조건을 만족하도록 되어 있는 것에 의해, 마이크로파의 반사를 극소로 할 수 있다. 또한, 지파판(33)과 마이크로파 투과판(28)이 동일한 재질로 이루어져 있는 것에 의해, 마이크로파의 계면 반사를 방지할 수 있다. 이것들에 의해, 플라즈마의 안정성을 높게 하면서, 마이크로파 파워의 효율을 높게 유지할 수 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이 지파판(33) 및 마이크로파 투과판(28)은 콘덴서로서 기능하고, 평면 안테나(31)는 저항으로서 기능하며, 플라즈마는 코일로서 기능한다. 도 3의 등가 회로에 도시하는 바와 같이 지파판(33)의 캐패시턴스를 C1, 마이크로파 투과판(28)의 캐패시턴스를 C2, 평면 안테나(31)의 저항을 R, 플라즈마의 인덕턴스를 L로 하고, 또한 마이크로파의 주파수를 f로 하면, 공진 상태로 되기 위해서는, 이하의 (1)식이 성립할 필요가 있다.
Figure 112007070999667-pct00001
여기서, C는 C=1/{(1/C1)+(1/C2)}이다.
이러한 공진 조건을 만족시키기 위해는, 캐패시턴스를 규정하는 마이크로파 투과판(28)의 두께가, 마이크로파 투과판(28) 내에 있어서의 마이크로파 파장의 1/2~1/4(1/2λ~1/4λ)의 범위인 것, 및, 평면 안테나(31)의 모드 변환기(40)에서 본 마이크로파 반사율(파워 반사 계수)이 0.4~0.8의 범위 내인 것이 유효한다.
공진 조건을 규정하는 상기 (1)식에 포함되어 있는 캐패시턴스의 크기는 구성요소 부재의 두께에 반비례한다. 여기서, 지파판(33)에 대해서는, 얇은 쪽이 평면 안테나(31) 및 마이크로파 투과판(28)을 효율적으로 냉각할 수 있기 때문에, 마이크로파 투과판(28)의 두께(캐패시턴스 C의 크기에 대하여, 보다 지배적으로 되는 캐패시턴스 C2)를 공진으로 될 수 있는 범위로 규정한다. 마이크로파 투과판(28)의 두께가 도입되는 마이크로파의 파장의 1/2보다 크거나 1/3보다 작으면, 공진 조건을 만족하는 영역이 좁아진다. 또한, 1/4보다 작으면, 공진하는 것은 곤란해진 다.
여기서, 마이크로파 투과판(28)의 두께로서는, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 그 형상이 평탄한 경우에는, 그 실제의 두께 d1이 이용된다. 그때의 마이크로파 투과판(28)의 캐패시턴스를 CF, 그 비유전률을 ε0으로 하고, 표면적을 S1로 하면, 이하의 (2)식이 성립한다.
Figure 112007070999667-pct00002
한편, 마이크로파 투과판(28)이 복잡 형상인 경우에는, 그 두께로서는, 캐패시턴스의 계산식으로부터 구한 상당 두께 d2가 이용된다. 즉, 복잡 형상의 마이크로파 투과판(28)의 캐패시턴스를 CC, 표면적을 S2로 하면, 이하의 (3)식이 성립한다. 여기서, 표면적 S2는 반드시 요구된다. 따라서, 복잡 형상에 의해 d2가 구하기 어려운 경우에는, 캐패시턴스 CC를 실측한 후, (3)식으로부터 역산하여 상당 두께 d2를 구하고, 이것을 마이크로파 투과판(28)의 두께로 할 수 있다.
Figure 112007070999667-pct00003
또한, 이때의 상당 두께 d2는, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 요철의 평균 두께에 상당한다. 평면 안테나(31)의 마이크로파 반사율에 대해서는, 그것이 0.4보다 낮으면, 주파수가 변화되었을 때의 위상의 변화가 크기 때문에 공진 조건으로 조정하는 것이 곤란하며, 한편, 그것이 0.8을 초과하면, 본질적으로 공진 조건을 만족하기 어려워진다.
또한, 지파판(33)과 마이크로파 투과판(28)은 동일 재질인 것이 바람직하다. 그러나, 상이한 재질이더라도, 그것들의 유전율의 비가 70% 내지 130%의 범위이면, 반드시 공진 조건으로 조정할 수 있다는 것이 시뮬레이션에 의해 확인되어 있다.
이와 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서는, 먼저, 게이트 밸브(26)가 열리게 되어, 반입출구(25)로부터 피처리체인 웨이퍼 W가 챔버(1) 내로 반입된다. 웨이퍼 W는 서셉터(2) 상에 탑재된다.
그리고, 가스 공급계(16)로부터 소정의 처리 가스가 가스 도입 부재(15)를 거쳐서 챔버(1) 내에 도입되어, 소정의 압력으로 유지된다. 예컨대, 텅스텐계 게이트 전극의 선택 산화 처리와 같은 산화 처리를 행하는 경우에는, 처리 가스로서 Ar 가스, H2 가스, O2 가스 등이 챔버(1) 내에 도입되고, 챔버(1) 내의 압력은 예를 들어 3~700㎩로 된다.
계속해서, 마이크로파 발생 장치(39)로부터의 마이크로파가 매칭 회로(38)를 지나서 도파관(37)에 유도된다. 마이크로파는 직사각형 도파관(37b), 모드 변환기(40), 동축 도파관(37a) 및 지파판(33)을 순차적으로 통과하여, 평면 안테나부재(31)에 공급된다. 마이크로파는 또한 평면 안테나 부재(31)로부터 마이크로파 투과판(28)을 지나서 챔버(1) 내에서의 웨이퍼 W의 위쪽 공간으로 방사된다. 마이크로파는 직사각형 도파관(37b) 내에서는 TE 모드로 전파된다. 이 TE 모드의 마이크로파는 모드 변환기(40)에서 TEM 모드로 변환된다. 이 TEM 모드의 마이크로파는 동축 도파관(37a) 내를 평면 안테나 부재(31)를 향해서 전파되어 간다.
평면 안테나 부재(31)로부터 마이크로파 투과판(28)을 지나서 챔버(1)로 방사되는 마이크로파에 의해, 챔버(1) 내에서는 도입된 처리 가스가 플라즈마화된다. 이러한 플라즈마에 의해, 산화 처리 등의 소정의 처리가 행해진다.
본 실시예의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 약 1012/㎤ 이상의 고플라즈마 밀도이고, 또한, 약 1.5eV 이하의 저전자 온도 플라즈마를 실현할 수 있다. 이 때문에, 저온에서 또한 단시간에 플라즈마 처리를 행할 수 있고, 게다가 하지막으로의 이온 등의 플라즈마 손상이 작은 등의 장점이 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 평면 안테나(31)와 마이크로파 투과판(28) 사이가 밀착된 상태로 되어 있어, 종래와 같은 에어갭이 형성되어 있지 않기 때문에, 에어갭에 의해 마이크로파 파워 손실이 발생하는 경우가 없다. 또한, 마이크로파 파워 효율의 저하나, 안테나 내부에 있어서의 마이크로파 방사 구멍(슬롯)(32)의 갭 사이 및 지파판(33) 주변에서 발생하기 쉬운 이상 방전을 방지할 수 있다.
그러나, 단지 에어갭을 없애는 것만으로는, 모드 변환기(40)에서 본 마이크로파의 반사가 커져, 플라즈마의 안정성이 나빠질 우려가 있다. 이에 반하여, 본 실시예에 있어서는, 지파판(33), 평면 안테나(31), 마이크로파 투과판(28) 및 형성되는 플라즈마로 구성되는 등가 회로가 공진하도록 되어 있는 것에 의해, 마이크로파의 반사를 극소로 할 수 있다. 또한, 지파판(33)과 마이크로파 투과판(28)이 동일한 재질로 이루어져 있는 것에 의해, 마이크로파의 계면 반사를 방지할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마를 안정하게 유지하면서, 마이크로파 파워 효율의 저하나 안테나 내부에서의 이상 방전을 발생하기 어렵게 할 수 있다. 또한, 평면 안테나(31) 와 마이크로파 투과판(28)은 그 사이에 실질적으로 공기가 없게 밀착되어 있으면 좋다. 즉, 밀착 오차나 열 팽창 등에 따른 다소의 극간이 있더라도, 0.1㎜ 이하이면 허용된다(본 발명에 포함됨).
또한, 평면 안테나(31)와 마이크로파 투과판(28) 사이에는, 열전도성이 낮은 에어갭이 존재하지 않는다. 이 때문에, 쉴드 덮개(34)에 형성된 냉각수 유로(34a)에 냉각수를 통류시켜서, 평면 안테나(31), 마이크로파 투과판(28), 지파판(33) 및 쉴드 덮개(34)를 냉각할 때에, 종래 냉각 효율이 나빴던 마이크로파 투과창(28)을 효율적으로 냉각할 수 있다.
다음에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행해진 실험에 대해서 설명한다.
여기서는, 이하와 같은 지파판(33), 평면 안테나(31) 및 마이크로파 투과판(28)이 이용되었다.
지파판: 석영제, 직경 φ329㎜ 두께 7㎜
평면 안테나: 직경 φ344㎜, 두께 0.3㎜
마이크로파 투과판: 석영제, 직경 φ362㎜, 두께 31.3㎜(=1/2λ),
플랫 타입, 평면 안테나에 밀착된 일체형
또한, 전기 특성은 아래와 같이 설정되었다.
주파수: 2.45㎓
파워 밀도: 2.67W/㎠(at 2750W), 2.91W/㎠(at 3000W)
입력 임피던스: 50Ω(2.45㎓)
파워 반사 계수: 0.75(2.45㎓)
이상의 조건에서, 마이크로파 투과판 중에 있어서의 전계 분포의 시뮬레이션이 행해졌다. 해석 조건으로서, 플라즈마 방사 구멍(슬롯)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 각각은 긴 홈 형상으로 되고, 인접하는 2개의 마이크로파 방사 구멍(32)끼리는 「L」자 형상으로 배치되어, 이들 「L」자 형상의 마이크로파 방사 구멍(32)의 쌍(세트)이 동심원 형상으로 이중으로 배치되며, 플라즈마 밀도는 1×1012/㎤로 되었다. 그 결과, 도 5에 도시하는 바와 같이, 전계 분포는 비교적 균일하고, 3×102V/m 이상의 높은 전계 강도의 부분이 많고, 4×102V/m 이상의 부분도 보여서, 마이크로파 파워의 손실이 적은 것이 확인되었다.
다음에, 이상의 조건에서, 실제로 플라즈마가 형성되어, 전자 온도 분포 및 전자 밀도 분포가 구해졌다. 그때, 처리 가스로서는 Ar이 이용되고, 챔버 내 압력은 1Torr(133㎩)로 되고, 마이크로파 파워는 2750W로 되었다. 도 6에 전자 온도 분포를 나타내고, 도 7에 전자 밀도 분포를 나타낸다.
도 6에 도시하는 바와 같이 전자 온도는 1.6eV 이하이고, 또한, 그 분포의 격차는 작다. 또한, 도 7에 도시하는 바와 같이 전자 밀도는 거의 1×1012/㎤ 이상이고, 또한, 그 분포의 격차도 작다. 즉, 저전자 온도에서 또한 고밀도의 플라즈마가 안정하게 형성되어 있는 것이 확인되었다.
다음에, 본 발명에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치와, 종래의 에어갭을 갖는 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 대해서, 마이크로파 투과판 내에 있어서의 마이크로파 전계 강도의 시뮬레이션 결과를 설명한다. 본 발명의 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 경우, 지파판(33), 평면 안테나(31), 마이크로파 투과판(28) 및 전기 특성은, 상기 실험과 마찬가지로 되어, 플라즈마 밀도는 1×1010/㎤로 되었다. 종래의 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 경우에는, 이것들에 부가하여, 에어갭의 길이(두께)가 20㎜로 되었다. 각각의 결과를 도 8(a) 및 도 8(b)에 나타낸다. 도 8(a)에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 장치에서는, 1.75×101V/m 이상이라고 하는 높은 마이크로파 전계 강도의 부분이 보인다. 그러나, 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, 종래의 장치에서는 5V/m 이하의 낮은 부분이 많다. 즉, 본 발명에 의해 종래보다도 마이크로파 전해 강도가 현저하게 높아지는 것을 알 수 있었다. 또한, 마이크로파 전계 강도의 균일성에 대해서는, 본 발명과 종래 기술에서 큰 차이를 볼 수 없는 것이 판명되었다.
지금까지 설명해 온 바와 같은 본 발명의 사상에 근거하는 바람직한 반도체 제조 장치로서, 마이크로파 투과판(28)과 지파판(33)이 알루미나(Al2O3)에 의해 구성되는 장치, 또는, 이것들이 석영(SiO2)에 의해 구성되는 장치를 들 수 있다.
마이크로파 투과판(28)과 지파판(33)이 알루미나에 의해 구성되는 장치가 적합하게 적용되는 예로서는, 플라즈마 CVD 장치를 들 수 있다. 마이크로파 투과판(28)과 플라즈마의 활성종 등이 반응하여 마이크로파 투과판(28)을 구성하는 원소를 포함하는 가스가 발생하는 경우, 상기 가스가 피처리체 상에 성막되는 막 내로 받아들여서 막질을 열화시킬 가능성이 있다. 여기서, 마이크로파 투과판(28)이 알루미나제이면, 알루미나는 치밀(緻密)하기 때문에, 예를 들어 석영 등과 비교해서, 산소의 방출량을 1자리수 정도 낮게 억제할 수 있다. 또한, 예컨대, 알루미나와 다른 재료를 적층하여 이루어지는, 알루미나에 가까운 유전율을 가지는 다른 재료로써 마이크로파 투과판(28)과 지파판(33)을 구성해도 좋다. 이 경우에는, 유전율의 값의 비가 공진 조건을 만족시킬 수 있는 70% 내지 130% 사이로 되도록, 비유전률이 7.4 내지 9.6의 범위에 있는 재료가 다양하게 조합될 수 있다.
한편, 마이크로파 투과판(28)과 지파판(33)이 석영에 의해 구성되는 장치가 적용되는 예로서는, 플라즈마 에칭 장치 또는 플라즈마 표면 개질 장치를 들 수 있다. 에칭이나 표면 개질용의 프로세스 조건에서는, 이온 충격에 의해서 마이크로파 투과판(28)이 스퍼터된다. 이때, 마이크로파 투과판(28)을 구성하는 원소가 금속을 포함하고 있으면, 피처리체에 금속 오염을 야기할 가능성이 있다. 따라서, 예컨대 알루미나 등은 사용할 수 없다. 이러한 경우에, 마이크로파 투과판(28)이 석영제이면, 대부분의 경우 피처리체도 실리콘 웨이퍼나 유리 기판이며 이것들과 석영은 동일한 원소 Si를 주성분으로 하는 것이므로, 금속 오염을 야기할 일은 없다.
또한, 마이크로파 투과판(28)과 지파판(33)아 석영에 의해 구성되는 장치에 있어서, 동심원 형상으로 배치되는 마이크로파 방사 구멍(32)의 직경 방향 간격과, 평면 안테나(31)의 중심으로부터 가장 안쪽 둘레의 마이크로파 방사 구멍(32)까지의 길이를 Ar로 하고(도 2 참조), Δr=(지파판 내에서의 마이크로파의 파장)로 하면, 마이크로파 주파수가 2.45㎓인 경우, 마이크로파 방사 구멍(32)은 2턴 형성(배 치)된다. 여기서, 평면 안테나(31)로서는, 현재의 주류인 300㎜ 웨이퍼를 처리하는 장치를 상정하고 있고, 즉, 평면 안테나(31)의 직경도 대략 300㎜로 하고 있다. 이에 반하여, 마이크로파 투과판(28)과 지파판(33)이 알루미나이면, 마이크로파 방사 구멍(32)은 3턴 형성(배치)된다. 양자를 비교함에 있어서, 3턴의 장치는 2턴의 장치와 비교해서, 슬롯의 설계나 조정이 극히 곤란하다. 예를 들면, 3턴의 장치에서는, 중간 턴의 슬롯의 수를 늘리더라도, 그 바로 아래의 플라즈마 밀도가 오르는 것은 아니고, 플라즈마 공간의 중심 밀도가 감소하여 외주의 밀도가 높아지거나, 그 반대도 있을 수 있다. 중간 턴의 슬롯으로부터 방사되는 마이크로파는 내주 턴 및 외주 턴의 슬롯으로부터 방사되는 전자파와 서로 간섭하기 때문이다. 이러한 관점에서는, 마이크로파 투과판(28)과 지파판(33)을 구성하는 재료로서, 마이크로파 방사 구멍(32)이 2턴 형성되는 석영이 바람직하다. 또한, 예컨대, 석영과 다른 재료를 적층해서 이루어지는, 석영에 가까운 유전율을 가지는 상이한 재료로써, 마이크로파 투과판(28)과 지파판(33)을 구성해도 좋다. 이 경우에는, 유전율 값의 비가 공진 조건을 만족시킬 수 있는 70% 내지 130% 사이로 되도록, 비유전률이 3.5 내지 4.5의 범위에 있는 재료가 다양하게 조합될 수 있다. 이 경우에도, 마이크로파 투과판(28)과 지파판(33)이 석영의 경우와 마찬가지로, 마이크로파 주파수가 2.45㎓인 경우, 마이크로파 방사 구멍(32)은 2턴 형성(배치)된다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 여러 가지로 변형 가능하다. 예를 들면, 처리 장치의 구성은, 본 발명의 구성 요건을 만족하는 한, 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 대상의 플라즈마 처리는 산화 처리에 한정되지 않고, 성막 처리, 에칭 처리 등 여러 가지의 처리에 적용 가능하다. 또한, 플라즈마 처리를 행하는 피처리체로서는, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 플랫 패널 디스플레이 기판 등 다른 것이더라도 좋다.
이상과 같은 본 발명은 반도체 장치의 제조 공정에 있어서의 산화 처리, 성막 처리, 에칭 처리 등, 저전자 온도 및 고밀도의 플라즈마가 요구되는 플라즈마 처리에 바람직하다.

Claims (10)

  1. 피처리체가 수용되는 챔버와,
    상기 챔버 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과,
    상기 챔버 내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 형성하는 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생원과,
    상기 마이크로파 발생원에서 발생되는 마이크로파를 상기 챔버를 향해서 유도하는 도파 수단과,
    상기 도파 수단에 의해서 유도되는 마이크로파를 상기 챔버를 향해서 방사하는 복수의 마이크로파 방사 구멍을 갖는 도체로 이루어지는 평면 안테나와,
    상기 챔버의 천장벽(天壁)을 구성하며, 상기 평면 안테나의 마이크로파 방사 구멍을 통과한 마이크로파를 투과하는, 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판과,
    상기 평면 안테나의 상기 마이크로파 투과판에 대하여 반대쪽에 마련되며, 상기 평면 안테나에 도달하는 마이크로파의 파장을 짧게 하는 기능을 갖는, 유전체로 이루어지는 지파판(遲波板)
    을 구비하되,
    상기 평면 안테나와 상기 마이크로파 투과판은 그 사이에 공기가 없게 밀착되어 있고,
    상기 지파판과 상기 마이크로파 투과판은 동일한 재질로 형성되며,
    상기 지파판, 상기 평면 안테나, 상기 마이크로파 투과판, 및, 상기 챔버 내에 형성되는 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해서 형성되는 등가 회로는, 상기 지파판의 캐패시턴스를 C1, 상기 마이크로파 투과판의 캐패시턴스를 C2, 상기 평면 안테나의 저항을 R, 상기 플라즈마의 인덕턴스를 L이라 하고, 마이크로파의 주파수를 f라고 하면,
    Figure 112009063772615-pct00012
    (여기서, C는 C=1/{(1/C1)+(1/C2)})
    의 공진 조건을 만족하는 것
    을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  2. 피처리체가 수용되는 챔버와,
    상기 챔버 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과,
    상기 챔버 내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 형성하는 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생원과,
    상기 마이크로파 발생원에서 발생되는 마이크로파를 상기 챔버를 향해서 유도하는 도파 수단과,
    상기 도파 수단에 의해서 유도되는 마이크로파를 상기 챔버를 향해서 방사하는 복수의 마이크로파 방사 구멍을 갖는 도체로 이루어지는 평면 안테나와,
    상기 챔버의 천장벽을 구성하며, 상기 평면 안테나의 마이크로파 방사 구멍을 통과한 마이크로파를 투과하는, 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판과,
    상기 평면 안테나의 상기 마이크로파 투과판에 대하여 반대쪽에 마련되며, 상기 평면 안테나에 도달하는 마이크로파의 파장을 짧게 하는 기능을 갖는, 유전체로 이루어지는 지파판
    을 구비하되,
    상기 평면 안테나와 상기 마이크로파 투과판은 그 사이에 공기가 없게 밀착되어 있고,
    상기 지파판과 상기 마이크로파 투과판은 이들의 유전율의 값의 비가 70%~130%로 되는 재질로 형성되고,
    상기 지파판, 상기 평면 안테나, 상기 마이크로파 투과판, 및, 상기 챔버 내에 형성되는 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해서 형성되는 등가 회로는, 상기 지파판의 캐패시턴스를 C1, 상기 마이크로파 투과판의 캐패시턴스를 C2, 상기 평면 안테나의 저항을 R, 상기 플라즈마의 인덕턴스를 L이라 하고, 마이크로파의 주파수를 f라고 하면,
    Figure 112009063772615-pct00013
    (여기서, C는 C=1/{(1/C1)+(1/C2)})
    의 공진 조건을 만족하는 것
    을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마이크로파 투과판의 두께는 도입되는 마이크로파의 파장의 1/2~1/4의 범위이고,
    상기 평면 안테나의 마이크로파 반사율은 0.4~0.8의 범위인 것
    을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도파 수단은, 상기 마이크로파 발생원으로부터 발생되는 마이크로파를 TE 모드로 전파하는 직사각형 도파관과, TE 모드를 TEM 모드로 변환하는 모드 변환기와, TEM 모드로 변환된 마이크로파를 상기 평면 안테나를 향해서 전파하는 동축 도파관을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 평면 안테나에 형성된 복수의 마이크로파 방사 구멍 각각은 긴 홈 형상을 이루고,
    인접하는 2개의 마이크로파 방사 구멍은 서로 교차하는 방향으로 배치되어, 하나의 마이크로파 방사 구멍 쌍을 형성하고,
    복수의 마이크로파 방사 구멍 쌍이 동심원 형상으로 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 지파판 및 평면 안테나를 덮는 덮개를 더 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 덮개에는 냉매 유로가 마련되고 있고, 이 냉매 유로에 냉매를 통류시킴으로써, 상기 지파판, 평면 안테나, 상기 마이크로파 투과판이 냉각되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 마이크로파의 주파수는 2.45㎓이고,
    상기 지파판과 마이크로파 투과판의 비유전률은 3.5~4.5이고,
    상기 마이크로파 방사 구멍은 이중으로 배치되고 있는 것
    을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 지파판과 마이크로파 투과판은 석영이고,
    상기 마이크로파 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 에칭 장치 또는 플라즈마 표면 개질 장치인 것
    을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 지파판과 마이크로파 투과판은 알루미나이고,
    상기 마이크로파 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 CVD 장치인 것
    을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
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