이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
<제 1 실시형태>
[플라즈마 처리 장치]
도 1을 참조하면서, 제 1 실시형태에 따른 플라즈마원(리모트 플라즈마원)을 갖는다. 플라즈마 처리 장치(10)에 대해 설명한다. 도 1은 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 일 예를 도시하는 단면 사시도이다.
도 1에 도시하는 플라즈마 처리 장치(10)는 플라즈마원(2)과 처리 챔버(3)를 갖는다. 플라즈마원(2)은 하우징(40)을 갖는다. 하우징(40)은 축선(AX)을 중심으로 하여 편평한 중공의 공간을 형성하고 있다. 플라즈마원(2)과 처리 챔버(3)는 연결부(23)에 의해 연결되어 있다. 하우징(40) 내에는, 마이크로파(고주파, 전자파) 전력 및 가스가 공급되며, 마이크로파 전력의 전계에 의해 가스로부터 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마 중의 활성종은, 연결부(23)를 거쳐서 처리 챔버(3) 내의 플라즈마 처리실(30e)에 공급된다. 플라즈마원(2)으로부터 플라즈마 처리실(30e)에 이송된 활성종은, 예를 들면 처리 챔버(3) 내에 인가되는 고주파 전력에 의해 재해리되고, 기판(W)의 처리에 사용된다.
플라즈마원(2), 연결부(23) 및 처리 챔버(3)는 중심선으로서 축선(AX)을 갖고 있다. 축선(AX)은 연직 방향으로 연장되는 축선이다. 본 실시형태에 있어서는, 처리 챔버(3)는 챔버 본체(12)를 포함하고 있다. 챔버 본체(12)는 대략 원통 형상을 갖고 있으며, 그 상부에 있어서 개구되어 있다. 챔버 본체(12)는 처리 챔버(3)의 측벽 및 바닥부를 제공하고 있다. 챔버 본체(12)는 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 챔버 본체(12)는 접지되어 있다.
챔버 본체(12)의 측벽은 통로(12p)를 제공하고 있다. 기판(W)은 처리 챔버(3)의 내부와 외부의 사이에서 반송될 때에, 통로(12p)를 통과한다. 통로(12p)는 게이트 밸브(12v)에 의해 개폐 가능하다. 게이트 밸브(12v)는 챔버 본체(12)의 측벽을 따라서 마련되어 있다.
처리 챔버(3)는 천장벽(14)을 더 포함하고 있다. 천장벽(14)은 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 천장벽(14)은 챔버 본체(12)의 상부의 개구를 폐쇄하고 있다. 천장벽(14)은 챔버 본체(12)와 함께 접지되어 있다.
처리 챔버(3)의 바닥부는 배기구(16a)를 제공하고 있다. 배기구(16a)는 배기 장치(16)에 접속되어 있다. 배기 장치(16)는 자동 압력 제어 밸브를 포함하는 압력 제어기 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 포함하고 있다.
처리 챔버(3)는 탑재대(18)를 더 구비한다. 탑재대(18)는 처리 챔버(3) 내에 마련되어 있다. 탑재대(18)는 그 위에 탑재되는 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다. 기판(W)은 대략 수평인 상태로 탑재대(18) 상에 탑재된다. 탑재대(18)는 지지 부재(19)에 의해 지지되어도 좋다. 지지 부재(19)는 처리 챔버(3)의 바닥부로부터 상방으로 연장되어 있다. 탑재대(18) 및 지지 부재(19)는 질화 알루미늄 등의 유전체로 형성될 수 있다.
처리 챔버(3)는 샤워 헤드(20)를 더 구비한다. 샤워 헤드(20)는 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 샤워 헤드(20)는 대략 원반 형상을 갖고 있으며, 중공 구조를 갖는다. 샤워 헤드(20)는 그 중심선으로서 축선(AX)을 공유하고 있다. 샤워 헤드(20)는 탑재대(18)의 상방이며, 또한 천장벽(14)의 하부에 마련되어 있다.
샤워 헤드(20)는 내부에 확산실(30d)을 제공하고 있다. 샤워 헤드(20)에는, 확산실(30d)로부터 아래에 샤워 헤드(20)의 두께 방향으로 관통하는 복수의 가스 구멍(20i)을 갖는다. 복수의 가스 구멍(20i)은 샤워 헤드(20)의 하면에 개구된다.
탑재대(18)는 샤워 헤드(20)의 하방에 샤워 헤드(20)에 대향하여 마련되어 있다. 가스는 확산실(30d)로부터 복수의 가스 구멍(20i)을 경유하여 샤워 헤드(20)와 탑재대(18)의 사이의 플라즈마 처리실(30e)에 도입된다. 또한, 탑재대(18)는 하부 전극으로서도 기능하며, 샤워 헤드(20)는 상부 전극으로서도 기능한다.
샤워 헤드(20)의 주위는, 산화 알루미늄 등의 유전체의 부재(33)로 덮여 있다. 탑재대(18)의 주위는 산화 알루미늄 등의 유전체의 부재(34)로 덮여 있다. 샤워 헤드(20)에 고주파 전력을 인가하지 않는 경우, 유전체의 부재(33)는 배치하지 않아도 좋다. 단, 탑재대(18)의 대향 전극으로서 기능시키는 샤워 헤드(20)의 영역을 확정하기 위한 유전체의 부재(33)는 배치하는 편이 좋다. 또한, 전극의 애노드와 캐소드의 비를 균등하게 하기 위해서도 유전체의 부재(33)는 배치하는 편이 좋다.
탑재대(18)에는, 정합기(53)를 거쳐서 고주파 전원(52)이 접속되어 있다. 정합기(53)는 임피던스 정합 회로를 갖는다. 임피던스 정합 회로는, 부하(플라즈마)측의 임피던스를, 고주파 전원(52)의 출력 임피던스에 정합시키도록 구성된다. 고주파 전원(52)으로부터 공급되는 고주파 전력의 주파수는, 플라즈마원(2)에 공급되는 VHF파 및 마이크로파의 주파수보다 낮으며, 60㎒ 이하의 주파수이다. 고주파 전력의 주파수는 13.56㎒여도 좋다. 또한, 고주파 전원(52)은 샤워 헤드(20)에 접속되며, 샤워 헤드(20)에 고주파 전력을 공급하여도 좋다.
(플라즈마원)
플라즈마원(2)은 처리 챔버(3)의 천장벽(14) 상에 배치된다. 도 2는 제 1 실시형태에 따른 플라즈마원(2)과 마이크로파 전원(48)의 접속예를 도시하는 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 플라즈마원(2)은 하우징(40)을 갖는다. 하우징(40)은 가스 도입구(40a)와, 공급구(40b)와, 착화 전력 공급 포트(45a, 45b)와, 유지 전력 공급 포트(46a, 46b)를 갖는다.
도 3은 제 1 실시형태에 따른 플라즈마원(2)의 상반분을 확대하여 도시한 단면도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 하우징(40)은 중공의 직사각형의 공간을 형성하고 있으며, 내부에 플라즈마 생성실(U)을 획정한다. 하우징(40)은 상면에 가스 도입구(40a)를 가지며, 하면에 공급구(40b)를 갖는다. 가스 노즐(51)은 가스 도입구(40a)를 관통하며, 그 선단이, 하우징(40) 내에 삽입되어 있다. 가스 노즐(51)은 가스 공급원(50)에 접속되며, 가스 공급원(50)으로부터 공급되는 가스를 하우징(40) 내에 공급한다.
플라즈마원(2)은 연결부(23)를 거쳐서 처리 챔버(3)의 천장벽(14)에 연결되어 있다. 연결부(23)는 그 중심선으로서 축선(AX)을 공유하고 있다. 연결부(23)는 알루미늄 등의 금속으로 형성되며, 원통 형상의 환상 부재이다.
연결부(23)의 상단은 하우징(40)의 하면에서 하우징(40)에 연결되며, 공급구(40b)에 연통된다. 연결부(23)의 하단은, 처리 챔버(3)의 천장벽(14)의 상면 중앙에 마련된 관통구(14a)에 연통하도록 천장벽(14)에 고정된다. 공급구(40b)는 플라즈마 생성실(U)에서 생성된 플라즈마의 활성종을 하류측, 즉, 플라즈마 처리실(30e)측에 공급하기 위한, 하우징(40)에 마련된 개구이다. 플라즈마원(2) 내의 플라즈마 생성실(U)에서 생성된 플라즈마 중의 활성종은, 연결부(23) 및 관통구(14a)를 거쳐서 처리 챔버(3)의 플라즈마 처리실(30e)에 공급된다.
하우징(40)은 알루미늄 등의 금속으로 형성되며, 그라운드 전위를 갖는다. 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 플라즈마원(2)은 하우징(40)의 측면중 면적이 넓은 쪽의 측면(40c)에 착화 전력 공급 포트(45a, 45b)를 가지며, 측면(40c)에 대향하는 측면(40d)에 유지 전력 공급 포트(46a, 46b)를 갖는다.
착화 전력 공급 포트(45a, 45b)는, 하우징(40)의 측면(40c)에 수직 방향으로 상하에 마련되어 있다. 착화 전력 공급 포트(45a, 45b)에는, 제 1 공진기(41a, 41b)가 각각 장착되어 있다. 제 1 공진기(41a, 41b)는 마이크로파 전력의 주파수가, 플라즈마를 착화시키기 위해, 적절한 주파수(공진 주파수)가 되도록 후술하는 제 1 공진기(41a, 41b)의 구조 높이를 조정하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 착화 전력 공급 포트(45a, 45b)로부터 플라즈마 생성실(U)에, 플라즈마를 착화시키기 위한 마이크로파 전력을 공급할 수 있다.
유지 전력 공급 포트(46a, 46b)는 하우징(40)의 측면(40d)에 수직 방향으로 상하에 마련되어 있다. 유지 전력 공급 포트(46a, 46b)에는, 제 2 공진기(42a, 42b)가 각각 장착되어 있다. 제 2 공진기(42a, 42b)는, 마이크로파 전력의 주파수가, 착화 후의 플라즈마를 유지하기 위해 적절한 주파수(공진 주파수)가 되도록 후술하는 제 2 공진기(42a, 42b)의 구조 높이를 조정하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 유지 전력 공급 포트(46a, 46b)로부터 플라즈마 생성실(U)에, 플라즈마를 유지하기 위한 마이크로파 전력을 공급할 수 있다.
하우징(40) 내에서는, 가스 도입구(40a)를 상류측으로 하고, 공급구(40b)를 하류측으로 하며, 상류측으로부터 하류측으로 가스가 흐른다. 따라서, 가스 도입구(40a)와 공급구(40b)를 연결하는 경로(V) 상에, 착화 전력 공급 포트(45a, 45b) 및 유지 전력 공급 포트(46a, 46b)가 마련되어 있다. 착화 전력 공급 포트(45a, 45b)를 총칭하여 착화 전력 공급 포트(45)라고도 한다. 유지 전력 공급 포트(46a, 46b)를 총칭하여 유지 전력 공급 포트(46)라고도 한다. 제 1 공진기(41a, 41b)를 총칭하여 제 1 공진기(41)라고도 한다. 제 2 공진기(42a, 42b)를 총칭하여 제 2 공진기(42)라고도 한다.
착화 전력 공급 포트(45) 및 제 1 공진기(41)는 플라즈마를 착화시킬 수 있는 수만큼 있으면 좋은 것에 비하여, 유지 전력 공급 포트(46) 및 제 2 공진기(42)는 플라즈마를 유지시킬 수 있는 수만큼 필요하다. 이 때문에, 착화 전력 공급 포트(45) 및 제 1 공진기(41)와, 유지 전력 공급 포트(46) 및 제 2 공진기(42)와의 수에 차이가 있어도 좋다.
착화 전력 공급 포트(45a, 45b)의 각각에는, 제 1 공진기(41a, 41b)가 장착된다. 착화 전력 공급 포트(45a, 45b) 및 제 1 공진기(41a, 41b)는 본 실시형태에서는 복수이지만, 이것으로 한정되지 않는다. 착화 전력 공급 포트(45) 및 제 1 공진기(41)는 플라즈마 생성실(U)에 공급되는 가스로부터 플라즈마를 착화시켜, 초기 플라즈마를 발생시킬 수 있으면, 1개여도 좋으며, 2개 이상이어도 좋다. 단, 제 1 공진기(41)는 플라즈마 착화시에 단시간 사용되는 것이기 때문에, 플라즈마를 착화시킬 수 있으면, 경로(V) 상에 1개 마련되어 있으면 좋다. 환언하면, 플라즈마 착화용의 제 1 공진기(41)의 개수는, 플라즈마 착화시에 순시(瞬時) 사용되기 때문에, 적으면 적을수록 좋다.
유지 전력 공급 포트(46a, 46b)의 각각에는, 제 2 공진기(42a, 42b)가 장착된다. 유지 전력 공급 포트(46a, 46b) 및 제 2 공진기(42a, 42b)는 본 실시형태에서는 복수이지만, 이것으로 한정되지 않는다. 유지 전력 공급 포트(46) 및 제 2 공진기(42)는, 플라즈마 생성실(U)에서 착화한 플라즈마를 유지시킬 수 있으면, 1개여도 좋으며, 2개 이상이어도 좋다. 단, 제 2 공진기(42)는, 플라즈마의 유지에 사용되는 것이기 때문에, 경로(V) 상에 복수 마련되어도 좋다. 플라즈마 유지용의 제 2 공진기(42)의 개수는, 1개로는 착화된 플라즈마가 공급구(40b)까지 닿지 않는 경우, 가스 도입구(40a)와 공급구(40b)를 연결하는 경로(V) 상에, 2개 이상 장착되어 있으면 좋다. 즉, 플라즈마 유지용의 유지 전력 공급 포트(46) 및 제 2 공진기(42)는, 플라즈마 처리에 필요한 전력을 공급하는데 충분한 개수 마련된다.
본 실시형태에서는, 착화 전력 공급 포트(45)와 유지 전력 공급 포트(46)는, 하우징(40)의 측면(40c, 40d)의 대향 위치에 마련되어 있다. 착화 전력 공급 포트(45a)와 유지 전력 공급 포트(46a)가 대향 위치에 마련되며, 착화 전력 공급 포트(45b)와 유지 전력 공급 포트(46b)가 대향 위치에 마련되어 있다. 이에 의해, 제 1 공진기(41)를 이용하여 착화 전력 공급 포트(45)로부터 공급되는 고주파 전력에 의해 착화 전력 공급 포트(45)의 근방에서 발생한 플라즈마를, 제 2 공진기(42)를 이용하여 유지 전력 공급 포트(46)로부터 공급되는 고주파 전력에 의해 효율적으로 유지할 수 있다.
단, 착화 전력 공급 포트(45)와 유지 전력 공급 포트(46)는 반드시 대향 위치에 마련하지 않아도 좋다. 예를 들면, 하우징(40)의 측면(40c)에 1개의 착화 전력 공급 포트(45)가 마련되며, 측면(40d)에 복수의 유지 전력 공급 포트(46)가 마련되어도 좋다.
제 1 공진기(41)와 제 2 공진기(42)는 빗살형상을 가지며, 기본적 구조는 동일하다. 제 1 공진기(41)는 마이크로파 전력의 주파수가, 플라즈마를 착화시키기 위해 적절한 주파수(공진 주파수)가 되도록 제 1 공진기(41)의 구조 높이(도 3의 X1 참조)를 조정한다. 제 2 공진기(42)는 마이크로파 전력의 주파수가, 플라즈마를 유지하기 위해 적절한 주파수(공진 주파수)가 되도록 후술하는 제 2 공진기(42)의 구조 높이(도 3의 X2 참조)를 조정한다. 후술하는 바와 같이, 제 1 공진기(41)에서 조정되는 구조 높이(X1)와, 제 2 공진기(42)에서 조정되는 구조 높이(X2)는 상이하다. 이하에서는, 도 3에 도시하는 제 1 공진기(41a), 제 2 공진기(42a) 및 그 주변 구조에 대해 설명한다. 제 1 공진기(41a) 및 제 2 공진기(42a)는 빗살형의 핀을 갖는 빗살형 공진기이다. 도 3에 도시하는 제 1 공진기(41a) 및 제 2 공진기(42a)는 빗살형의 폭이나 길이 등의 치수는 동일하다.
제 1 공진기(41a) 및 그 근방의 구조에 대해 설명한다. 하우징(40)에는, 측면(40c)측의 내측면에 인접하여 원반 형상의 석영 부재(60), 원반 형상의 슬롯 안테나(61), 원반 형상의 유전체(62)가 순서대로 마련되어 있다. 석영 부재(60), 슬롯 안테나(61), 유전체(62)는 중심축을 공통으로 한다. 석영 부재(60)는 하우징(40)의 내측면에 형성된 오목부에 배치되어 있다. 유전체(62)는, 예를 들면 알루미나, 질화 알루미늄으로 형성되며, 플라즈마 생성실(U)에 면하고 있다. 슬롯 안테나(61)는 석영 부재(60)와 유전체(62)의 사이에 파지되어 있다. 석영 부재(60)의 직경은 슬롯 안테나(61) 및 유전체(62)의 직경보다 작다. 슬롯 안테나(61) 및 유전체(62)의 직경은 동일하다.
석영 부재(60)의 중심의 관통구에는, 도체의 급전부(60a)가 매립되어 있다. 슬롯 안테나(61)는 석영 부재(60)와 유전체(62)의 사이에 마련된 금속제의 박판이며, 링형상의 슬롯(61a)(공간)을 갖는다.
도파관(83)은 외도체(83a)와 내도체(83b)를 포함하는 동축 구조를 가지며, 외도체(83a)와 내도체(83b)의 사이는, PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene: 폴리 테트라 플루오로 에틸렌) 등의 유전체에 의해 충전되어 있다. 도파관(83)은, 케이블(79)에 접속되어 있다. 케이블(79)은 마이크로파 전원(48)에 접속되며, 마이크로파 전원(48)으로부터 출력된 마이크로파를, 도파관(83)을 거쳐서 제 1 공진기(41a)에 인도한다(도 2 참조).
제 1 공진기(41a)의 하우징(41a1)은 원통 형상의 측부(69a1)와 단부(69a2)를 갖는다. 원통 형상의 측부(69a1), 및, 단부(69a2)는 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 외도체(83a)의 일부는, 제 1 공진기(41a)의 하우징(41a1)이며, 하우징(41a1)은 접지된 처리 챔버(3)와 함께 그라운드 전위가 된다. 또한, 하우징(41a1)의 내부의 그라운드 핀(65)의 가동역 이외의 부분(69a3)은 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene: 폴리 테트라 플루오로 에틸렌) 등의 유전체에 의해 채워져 있다.
외도체(83a)는 원통 형상이며, 제 1 공진기(41a)의 측부(69a1)에는 입력 포트(P1)가 형성된다. 외도체(83a)에는, 입력 포트(P1)가 형성된 측 부근의 원통의 단부에 출력 포트로서 기능하는 착화 전력 공급 포트(45a)가 형성되며, 다른쪽의 단부(69a2)는 원통을 폐쇄하도록 원반 형상으로 형성된다. 단부(69a2)의 중심에는, 그라운드 핀(65)을 도 3에 있어서의 좌우 방향으로 작동시키기 위한 봉형상부(64)가 관통하고 있다.
하우징(41a1) 내에는, 그라운드 핀(65)이 마련된다. 그라운드 핀(65)은 복수의 핀(66)과 봉형상부(64)를 갖는다. 복수의 핀(66) 및 봉형상부(64)는 알루미늄 등의 도체에 의해 형성되어 있다. 복수의 핀(66)은, 예를 들면 동심원의 원기둥 형상과 원통 형상을 갖는다. 또한 제 1 공진기(41a)는, 복수의 핀(66)이 도 3에 도시하는 단면에 있어서 빗살형을 갖는 빗살형 공진기이다.
하우징(41a1) 내에는, 복수의 핀(67)이 마련된다. 복수의 핀(67)은, 3개의 동심 원통 형상의 구조를 갖는 멀티 폴 안테나이다. 또한, 복수의 핀(67)은, 도 3에 도시하는 단면에 있어서 빗살형이다.
복수의 핀(67)의 측면은 원기둥 형상의 기대(63)에 고정되어 있다. 핀(67) 및 기대(63)는 알루미늄 등의 도체에 의해 형성되어 있다. 그라운드 핀(65)은 슬라이드 가능하며, 그라운드 핀(65)이 가장 깊게 핀(67)측에 삽입된 경우여도, 핀(67)과 접촉하지 않도록 되어 있다. 그라운드 핀(65)을 슬라이드 이동시키는 것에 의해, 핀(66)의 핀(67)에 대한 삽입량이 변경된다. 이와 같이 하여 그라운드 핀(65)(핀(66))의 삽입량을 변경하여 공진 공간의 치수를 변경하는 것에 의해, 제 1 공진기(41a)를 통과하는 마이크로파 전력의 공진 주파수가, 플라즈마를 착화시키기 위해 적절한 공진 주파수가 되도록 제어할 수 있다.
또한 도 3에 도시하는 바와 같이, 복수의 핀(66)의 선단으로부터 복수의 핀(67)이 고정된 기대(63)의 면까지의 간극을 X1로 한다. 복수의 핀(67)의 선단으로부터 그라운드 핀(65)의 복수의 핀(66)이 고정된 면까지의 간극을 X1로 하여도 좋다.
착화 전력 공급 포트(45a)의 근방에는, 하우징(40)의 일부를 도려내고 끼워진 알루미나의 링 부재(54a)가 배치되어 있다. 링 부재(54a)는 도체의 급전부(60a)에 인접한다. 링 부재(54a)는 착화 전력 공급 포트(45a)로서 기능한다. 마이크로파 전력은, 접속부(도시하지 않음), 제 1 공진기(41a), 급전부(60a), 슬롯 안테나(61)(슬롯(61a))를 통해, 유전체(62)를 투과하여 하우징(40) 내에 공급된다.
이에 의해, 가스 도입구(40a)로부터 도입된 가스는, 마이크로파의 에너지에 의해 분해되고, 플라즈마 생성실(U)에서 플라즈마가 착화되어, 초기 플라즈마가 발생한다. 가스 도입구(40a)와 공급구(40b)를 연결하는 경로(V) 상에, 착화 전력 공급 포트(45a) 및 제 1 공진기(41a)를 배치하는 것에 의해, 플라즈마 생성실(U)에 있어서 효율적으로 플라즈마를 착화시킬 수 있다.
계속해서 제 2 공진기(42a) 및 그 근방의 구조에 대해 설명한다. 하우징(40)에는, 측면(40d)측의 내측면에 인접하여 원반 형상의 석영 부재(70), 원반 형상의 슬롯 안테나(71), 원반 형상의 유전체(72)가 순서대로 마련되어 있다. 석영 부재(70), 슬롯 안테나(71), 유전체(72)는 중심축을 공통으로 한다. 석영 부재(70)는 하우징(40)의 내측면에 형성된 오목부에 배치되어 있다. 유전체(72)는, 예를 들면 알루미나, 질화 알루미늄으로 형성되며, 플라즈마 생성실(U)에 면하고 있다. 슬롯 안테나(71)는 석영 부재(70)와 유전체(72)의 사이에 파지되어 있다. 석영 부재(70)의 직경은 슬롯 안테나(71) 및 유전체(72)의 직경보다 작다. 슬롯 안테나(71) 및 유전체(72)의 직경은 동일하다.
석영 부재(70)의 중심의 관통구에는, 도체의 급전부(70a)가 매립되어 있다. 슬롯 안테나(71)는 석영 부재(70)와 유전체(72)의 사이에 마련된 금속제의 박판이며, 링형상의 슬롯(71a)(공간)을 갖는다.
도파관(84)은 외도체(84a)와 내도체(84b)를 포함하는 동축 구조를 가지며, 외도체(84a)와 내도체(84b)의 사이는, PTFE 등의 유전체에 의해 충전되어 있다. 도파관(84)은 케이불(89)에 접속되어 있다. 케이블(89)은 마이크로파 전원(48)에 접속되며, 마이크로파 전원(48)으로부터 출력된 마이크로파를 제 2 공진기(42a)에 인도한다(도 2 참조).
제 2 공진기(42a)의 하우징(42a1)은 원통 형상의 측부(69b1)와 단부(69b2)를 갖는다. 원통 형상의 측부(69b1), 및, 단부(69b2)는 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 외도체(84a)의 일부는 제 2 공진기(42a)의 하우징(42a1)이며, 하우징(42a1)은 접지된 처리 챔버(3)와 함께 그라운드 전위가 된다. 또한, 하우징(42a1)의 내부의 그라운드 핀(75)의 가동역 이외의 부분(69b3)은 PTFE 등의 유전체에 의해 채워져 있다.
외도체(84a)는 원통 형상이며, 제 2 공진기(42a)의 측부(69b1)에는 입력 포트(P2)가 형성된다. 외도체(84a)에는, 입력 포트(P2)가 형성된 측 부근의 원통의 단부에 출력 포트로서 기능하는 유지 전력 공급 포트(46a)가 형성되며, 다른쪽의 단부(69b2)는 원통을 폐색하도록 원반 형상으로 형성된다. 단부(69b2)의 중심에는, 그라운드 핀(75)을 도 3에 있어서의 좌우 방향으로 움직이게 하기 위한 봉형상부(74)가 관통되어 있다.
하우징(42a1) 내에는 그라운드 핀(75)이 마련된다. 그라운드 핀(75)은 복수의 핀(76)과 봉형상부(74)를 갖는다. 복수의 핀(76) 및 봉형상부(74)는 알루미늄 등의 도체에 의해 형성되어 있다. 복수의 핀(76)은, 예를 들면 동심원의 원기둥 형상과 원통 형상을 갖는다. 또한 제 2 공진기(42a)는, 복수의 핀(76)이 도 3에 도시하는 단면에 있어서 빗살형을 갖는 빗살형 공진기이다.
하우징(42a1) 내에는, 복수의 핀(77)이 마련된다. 복수의 핀(77)은, 3개의 동심 원통 형상의 구조를 갖는 멀티 폴 안테나이다. 또한, 복수의 핀(77)은 도 3에 도시하는 단면에 있어서 빗살형이다.
복수의 핀(77)의 측면은, 원기둥 형상의 기대(73)에 고정되어 있다. 핀(77) 및 기대(73)는 알루미늄 등의 도체에 의해 형성되어 있다. 그라운드 핀(75)은 슬라이드 가능하며, 그라운드 핀(75)이 가장 깊게 핀(77)측에 삽입된 경우여도, 핀(77)과 접촉하지 않도록 되어 있다. 그라운드 핀(75)을 슬라이드 이동시키는 것에 의해, 핀(76)의 핀(77)에 대한 삽입량이 변경된다. 이와 같이 하여, 그라운드 핀(75)(핀(76))의 삽입량을 변경하여 공진 공간의 치수를 변경하는 것에 의해, 제 2 공진기(42a)의 공진 주파수를, 마이크로파의 주파수와 일치하도록 제어하여, 플라즈마를 유지 제어할 수 있다.
또한 도 3에 도시하는 바와 같이, 복수의 핀(76)의 선단으로부터 복수의 핀(77)이 고정된 기대(73)의 면까지의 간극을 X2로 한다. 복수의 핀(77)의 선단으로부터 그라운드 핀(75)의 복수의 핀(76)이 고정된 면까지의 간극을 X2로 하여도 좋다.
유지 전력 공급 포트(46a)의 근방에는, 하우징(40)의 일부를 도려내고 끼워진 알루미나의 링 부재(54b)가 배치되어 있다. 링 부재(54b)는 도체의 급전부(70a)에 인접한다. 링 부재(54b)는 유지 전력 공급 포트(46a)로서 기능한다. 마이크로파 전력은 접속부(도시하지 않음), 제 2 공진기(42a), 급전부(70a), 슬롯 안테나(71)(슬롯(71a))를 통하여, 유전체(72)를 투과하여 하우징(40) 내에 공급된다.
이에 의해, 가스 도입구(40a)로부터 도입된 가스는, 마이크로파의 에너지에 의해 분해되고, 플라즈마 생성실(U)에서 플라즈마가 유지된다. 가스 도입구(40a)와 공급구(40b)를 연결하는 경로(V) 상에, 유지 전력 공급 포트(46a) 및 제 2 공진기(42a)를 배치하는 것에 의해, 플라즈마 생성실(U)에 있어서 효율적으로 플라즈마를 유지시킬 수 있다.
제 1 공진기(41b)는, 제 1 공진기(41a)와 동일 구조이며, 제 2 공진기(42b)는 제 2 공진기(42a)와 동일 구조이므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
다음에, 도 2를 참조하면서, 플라즈마원(2)과 마이크로파 전원(48)의 접속예에 대해 설명한다. 플라즈마원(2)은 전력 공급부(4)를 갖는다. 전력 공급부(4)는 마이크로파 전원(48)과, 전환부(47)와, 케이블(79, 89)을 갖는다. 제 1 공진기(41a, 41b)는 케이블(79)을 거쳐서 마이크로파 전원(48)에 접속된다. 제 2 공진기(42a, 42b)는 케이블(89)을 거쳐서 마이크로파 전원(48)에 접속된다.
전환부(47)는 착화 전력 공급 포트(45a, 45b) 및 제 1 공진기(41a, 41b)와 마이크로파 전원(48)과의 전기적 접속과, 유지 전력 공급 포트(46a, 46b) 및 제 2 공진기(42a, 42b)와 마이크로파 전원(48)과의 전기적 접속을 전환한다.
플라즈마의 착화시에는, 전환부(47)는 케이블(79)을 거쳐서 마이크로파 전원(48)과 제 1 공진기(41a, 41b)를 접속한다. 플라즈마의 유지시에는, 전환부(47)는 케이블(89)을 거쳐서 마이크로파 전원(48)과 제 2 공진기(42a, 42b)를 접속한다. 이에 의해, 1개의 마이크로파 전원(48)을 사용하여 플라즈마의 착화시에는 제 1 공진기(41a, 41b)에 마이크로파 전력을 공급하고, 플라즈마의 유지시에는 제 2 공진기(42a, 42b)에 마이크로파 전력을 공급할 수 있다.
마이크로파 전원(48)은, 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원의 일 예로서, 고정 주파수 전원이며, 가변 주파수 전원은 아니다. 마이크로파의 주파수 대역은 300㎒ 내지 300㎓이다. 고주파 전원에는 주파수 대역이 150㎒ 내지 300㎒의 VHF파의 것을 포함하여도 좋다. 즉, 고주파 전원은 마이크로파 및 VHF파를 포함하는 고주파 전력을 공급한다. 또한 본 명세서에서는, 고정 주파수 전원은, 단일 주파수의 고주파의 출력 전원 뿐만 아니라, 단일 주파수에 대해 ±10㎒ 내지 ±20㎒ 정도의 협대역의 주파수를 가변으로 할 수 있는 출력 전원을 포함하며, 본 실시형태에 따른 고정 주파수 전원은, 이와 같은 협대역의 주파수를 가변으로 할 수 있는 출력 전원을 포함한다. 환언하면, 플라즈마의 착화와 유지의 양쪽을, 출력 주파수를 전환하는 것에 의해 실행할 수 있는 전원을 가변 주파수 전원으로 정의하고, 플라즈마의 착화와 유지 중 어느 한쪽만 실행할 수 없는 협대역의 전원을 고정 주파수 전원으로 정의하고 있다.
이러한 구성에 의해, 대형이 되어버리는 정합기를 이용하는 일이 없이, 제 1 공진기(41) 및 제 2 공진기(42)에 빗살형 공진기를 마련하는 것에 의해, 플라즈마원(2)을 보다 소형화할 수 있다. 이에 의해, 소형화된 플라즈마원(2)으로 플라즈마를 착화 및 유지하고, 플라즈마 중의 활성종을 처리 챔버(3)에 송입할 수 있다.
정합기는, 플라즈마 착화시의 임피던스 정합과, 플라즈마 유지시의 임피던스 정합 양쪽을 실행한다. 플라즈마 착화시에 정합시키는 임피던스와, 플라즈마 유지시에 정합시키는 임피던스는 상당히 상이하다. 이 때문에, 양쪽의 임피던스 정합을 실행하는 경우, 정합기의 회로는 대형화되지 않을 수 없어, 비용도 높아지고 있었다.
도 4는 플라즈마 착화시와 플라즈마 유지시의 구조 높이와 공진 주파수의 관계의 일 예를 도시하는 도면이다. 도 4의 횡축은 도 3에 도시하는 제 1 공진기(41) 및 제 2 공진기(42)의 구조 높이(X1, X2)(㎜)로 나타나는 간극을 X로 나타낸다. 도 4의 종축은 공진 주파수(㎒)를 나타낸다.
선(P1)은 구조 높이(X)에 대해 플라즈마의 착화가 가능하며, 플라즈마 착화시에 소정 주파수의 마이크로파 전력의 공급 효율이 가장 높아지는 공진 주파수를 나타낸다. 선(P2)은 구조 높이(X)에 대해 플라즈마의 유지가 가능하며, 플라즈마 유지시에 소정 주파수의 마이크로파 전력의 공급 효율이 가장 높아지는 공진 주파수를 나타낸다.
이에 의하면, 구조 높이(X)가 동일한 경우, 플라즈마 착화시의 공진 주파수와, 플라즈마 유지시의 공진 주파수는 150㎒ 내지 200㎒ 정도 어긋난다. 따라서, 플라즈마 착화와 플라즈마 유지를 동일한 공진기로 실행하면, 플라즈마 착화시의 구조 높이(X)와, 플라즈마 유지시의 구조 높이(X)의 차이가 커져, 공진기를 구조 상 작성할 수 없거나, 소형화를 도모할 수 없다.
한편, 마이크로파 전원(48)에 150㎒ 내지 200㎒의 대역을 가변으로 제어하는 가변 주파수 전원을 이용하는 것은 기술적인 난이도가 높아, 마이크로파 전원(48)이 대형화되고, 고가이며, 현실적이지 않다.
그래서, 본 실시형태에 따른 플라즈마원(2)은 플라즈마 착화용의 제 1 공진기(41)와, 플라즈마 유지용의 제 2 공진기(42)를 별도로 준비하여, 2개의 상이한 공진기로 단일 주파수의 마이크로파를 공급한다.
예를 들면, 마이크로파 전원(48)으로부터 출력되는 마이크로파의 주파수가, 도 4의 점선으로 나타내는 810㎒의 단일 주파수의 경우에는, 제 1 공진기(41a)의 구조 높이(X1)를 4.8㎜로 조정하고, 제 2 공진기(42a)의 구조 높이(X2)를 0.5㎜로 조정한다.
이와 같이 하여, 공진기(41)의 구조 높이(X1) 및 제 2 공진기(42)의 구조 높이(X2)를, 각각 공진 주파수가 되는 적정한 구조 높이(X)로 한다. 이와 같이, 플라즈마 착화용의 제 1 공진기(41)와, 플라즈마 유지용의 제 2 공진기(42)를 별도로 준비하는 것에 의해, 제 1 공진기(41), 제 2 공진기(42)를 보다 소형화할 수 있어서, 비용 저감을 도모할 수 있다. 또한, 제 1 공진기(41) 및 제 2 공진기(42)는 공진 주파수가 반고정, 즉, 빗살형의 위치를 나사로 조정하는 반고정식이므로, 소형화가 가능하다. 예를 들면, 제 1 공진기(41) 및 제 2 공진기(42)는, 종래의 정합기와 비교하여, 1/4 정도로 소형화할 수 있다.
또한 제 1 공진기(41) 및 제 2 공진기(42)를 동일 구조로 하고, 빗살형의 구조 높이(X)만을 조정하여도 좋다. 또한, 제 1 공진기(41) 및 제 2 공진기(42)의 각각의 빗살형의 폭이나 길이 등의 치수를 최적화한 후에, 빗살형의 구조 높이(X)를 조정하는 것에 의해, 착화용과 유지용으로 최적화하여도 좋다.
[변형예 1]
도 5를 참조하면서, 제 1 실시형태에 따른 플라즈마원(2)의 변형예에 대해 설명한다. 도 2에 도시하는 제 1 실시형태에 따른 플라즈마원(2)과 상이한 점은, 도 2의 제 1 공진기(41)를 정합기(80)를 포함하는 안테나로 전환한 점이며, 그 외의 구성은 동일하다. 따라서, 정합기(80)를 포함하는 안테나에 대해 설명하며, 그 외의 구성의 설명은 생략한다.
변형예의 플라즈마원(2)에서는, 어느 정도 광대역의 주파수를 정합 가능한 착화용의 정합기(80)를 포함하는 안테나부를 이용한다. 변형예에서는, 착화 전력 공급 포트(45)에는, 플라즈마를 착화 가능하도록 구성되는 정합기(80)가 장착되어 있다.
안테나부는 임피던스를 정합시키는 정합기(80)와, 마이크로파를 하우징(40) 내에 방사하는 방사부(85)를 갖는다. 또한, 안테나부는 금속 재료로 이루어지며, 횡방향으로 연장되는 원통 형상의 본체 용기(87)와, 본체 용기(87) 내에 있어서 본체 용기(87)가 연장되는 방향과 동일한 방향으로 연장되는 내측 도체(88)를 갖는다. 본체 용기(87) 및 내측 도체(88)는 동축관을 구성하고 있다. 본체 용기(87)는 통형상이며, 이 동축관의 외측 도체를 구성하고 있다. 내측 도체(88)는 봉형상 또는 통형상이다. 본체 용기(87)의 내주면과 내측 도체(88)의 외주면의 사이의 공간은, 마이크로파 전송로(82)가 된다.
마이크로파 전송로(82)에는, 내측 도체(88)가 관통하는 복수의 링형상의 유전체(86)가 배치되어 있다. 유전체(86)는 세라믹 등에 의해 형성되며, 도시하지 않은 모터에 접속되어 있다. 유전체(86)는 모터의 구동에 의해 마이크로파 전송로(82) 내를 좌우로 이동한다. 이에 의해, 정합기(80)는 플라즈마 착화시의 임피던스 정합을 실행한다.
변형예에 따른 플라즈마원(2)에서는, 플라즈마 착화시에는 정합기(80)를 포함하는 안테나부를 사용하고, 플라즈마 유지시에는 제 2 공진기(42)를 사용한다. 즉, 플라즈마의 착화시에는, 전환부(47)는 케이블(79)을 거쳐서 마이크로파 전원(48)과 정합기(80)를 포함하는 안테나부를 접속한다. 플라즈마의 유지시에는, 전환부(47)는 케이블(89)을 거쳐서 마이크로파 전원(48)과 제 2 공진기(42a, 42b)를 접속한다. 이에 의해, 1개의 마이크로파 전원(48)을 사용하여 플라즈마의 착화시에는 정합기(80)를 포함하는 안테나부에 마이크로파 전력을 공급하고, 플라즈마의 유지시에는 제 2 공진기(42a, 42b)에 마이크로파 전력을 공급할 수 있다. 이에 의해, 정합기(80)를 포함하는 안테나부는, 제 1 공진기(41)와 비교하면, 대형화되지만, 플라즈마 착화시의 임피던스 정합에만 대응하면 좋으며, 환언하면, 플라즈마 유지시의 임피던스 정합에 대응할 필요가 없어, 소형화와 비용 절감을 도모할 수 있다. 이에 의해, 플라즈마원(2)을 소형화할 수 있다.
<제 2 실시형태>
[플라즈마 처리 장치]
도 6 및 도 7을 참조하면서, 제 2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10a)에 대해 설명한다. 도 6은 제 2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10a)의 일 예를 도시하는 단면 사시도이다. 도 7은 제 2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10a)의 천장면을 도시하는 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시하는 플라즈마 처리 장치(10a)는 챔버(120), 탑재대(121), 가스 공급원(131), 배기 장치(140), 제 1 공진기(141), 제 2 공진기(142a 내지 142f) 및 제어부(180)를 갖는다. 챔버(120)는 웨이퍼를 일 예로 하는 기판(W)을 수용한다. 탑재대(121)는 챔버(120)의 내부에 배치되며, 기판(W)을 탑재하는 탑재면(121a)을 갖는다. 가스 공급원(131)은 챔버(120) 내에 가스를 공급한다. 배기 장치(140)는 챔버(120) 내를 배기하여, 감압 상태로 한다. 제 1 공진기(141) 및 제 2 공진기(142a 내지 142f)는 마이크로파를 도입하고, 이에 의해, 챔버(120) 내에 공급되는 가스로부터 플라즈마가 생성된다. 제어부(180)는 플라즈마 처리 장치(10a)의 코너부를 제어한다. 제 2 공진기(142a 내지 142f)를 총칭하여 제 2 공진기(142)라고도 한다.
챔버(120)는 예를 들면 원통 형상을 갖는다. 챔버(120)는 예를 들면 알루미늄 및 그 합금 등의 금속 재료에 의해 형성되어 있다. 챔버(120)는 판형상의 천장벽(111), 바닥벽(113), 및 천장벽(111)과 바닥벽(113)을 연결하는 측벽(112)을 갖는다. 도전성 부재인 천장벽(111)은, 챔버(120)의 상부에 배치되며, 복수의 개구부를 갖는다. 제 1 공진기(141), 제 2 공진기(142a 내지 142f)는, 챔버(120)의 천장벽(111) 상부에 배치되며, 챔버(120) 내에 마이크로파 전력을 공급한다.
측벽(112)은 챔버(120)에 인접하는 도시하지 않은 반송실과의 사이에서 기판(W)의 반입·반출을 실행하기 위한 반입·반출구(112a)를 갖는다. 챔버(120)와 도시하지 않은 반송실의 사이에는, 게이트 밸브(G)가 배치되어 있다. 게이트 밸브(G)는 반입·반출구(112a)를 개폐하는 기능을 갖는다. 게이트 밸브(G)는 폐쇄 상태로 챔버(120)를 기밀하게 시일하는 동시에, 개방 상태로 챔버(120)와 반송실의 사이에서 기판(W)의 이송을 가능하게 한다.
바닥벽(113)은 복수(도 1에서는, 2개)의 배기구(113a)를 갖는다. 배기구(113a)와 배치 장치(140)는 배기관(114)에 의해 접속되어 있다. 배기 장치(140)는 APC 밸브와 챔버(120)의 내부 공간을 소정의 진공도까지 감압 가능한 고속 진공 펌프를 갖는다. 고속 진공 펌프의 일 예로서는, 터보 분자 펌프를 예로 들 수 있다. 배기 장치(140)의 고속 진공 펌프를 작동시키는 것에 의해, 챔버(120)는 그 내부 공간이 소정의 진공도까지 감압된다.
플라즈마 처리 장치(10a)는 추가로, 챔버(120) 내에 있어서 탑재대(121)를 지지하는 지지 부재(122)와, 지지 부재(122)와 바닥벽(113)의 사이에 마련된 절연 부재(123)를 갖는다. 탑재대(121)는 기판(W)을 수평으로 탑재하기 위한 것이다. 기판(W)은 반입 및 반출시, 도시하지 않은 승강 구동 기구에 의해 상승시킨 리프트 핀(119)에 의해 들어올려지고, 반송 기구와 탑재대(121)의 사이에서 기판(W)의 전달이 실행된다. 지지 부재(122)는 바닥벽(113)의 중앙으로부터 챔버(120)의 내부 공간을 향하여 연장되는 원통 형상을 갖는다. 탑재대(121) 및 지지 부재(122)는, 예를 들면 표면에 알루마이트 처리(양극 산화 처리)가 실시된 알루미늄 등에 의해 형성되어 있다.
플라즈마 처리 장치(10a)는, 추가로, 탑재대(121)에 고주파 전력을 공급하는 고주파 바이어스 전원(125)과, 탑재대(121)와 고주파 바이어스 전원(125)의 사이에 마련된 정합기(124)를 갖는다. 고주파 바이어스 전원(125)은 기판(W)에 이온을 인입하기 위해, 탑재대(121)에 고주파 전력을 인가한다. 정합기(124)는, 고주파 바이어스 전원(125)의 출력 임피던스와 부하측(탑재대(121)측)의 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖는다. 플라즈마 처리 장치(10a)는 추가로, 탑재대(121)를 가열 또는 냉각하거나, 도시하지 않은 온도 제어 기구를 가져도 좋다.
가스 공급원(131)은 배관(132)에 접속되며, 도시하지 않은 매스 플로우 컨트롤러 및 개폐 밸브에 의해 가스 공급원(131)으로부터 공급되는 가스의 종류나 유량 등을 제어한다. 배관(132)으로부터 연장되는 가스 노즐(102)은 원통 형상을 이루며, 천장벽(111)을 관통한다. 가스 노즐(102)의 선단은 챔버(120)의 내부에 삽입되어 있다. 가스 노즐(102)은 그 선단의 가스 공급 구멍(102a)으로부터 챔버(120) 내에 가스 등을 공급한다.
도 7에서는 가스 노즐의 도시를 생략하고 있다. 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1 공진기(141) 및 제 2 공진기(142a 내지 142f)가, 케이블(152, 153)을 거쳐서 마이크로파 전원(151)에 접속되어 있다. 마이크로파 전원(151)은 마이크로파를 복수의 경로로 분배하여 출력한다. 마이크로파 전원(151)은 전환부(도 2의 전환부(47) 참조)를 가지며, 마이크로파를 복수의 경로로 전환하여 출력하여도 좋다. 제 1 공진기(141)는 마이크로파 전원(151)으로부터 출력된 마이크로파를 천장벽(111)에 매립된 도시하지 않은 슬롯 안테나, 유전체를 거쳐서 챔버(120) 내에 방사한다.
제 1 공진기(141)는 챔버(120)의 벽면을 구성하는 천장벽(111)의 중앙에 1개 마련되어 있다. 천장벽(111)의 외주 영역에는, 6개의 제 2 공진기(142a 내지 142f)가 균등하게 배치되어 있다. 제 2 공진기(142a 내지 142f)는 빗살형 공진기여도 좋다. 또한 제 1 공진기(141)는 챔버(120)의 벽면을 구성하는 측벽(112)에 배치되어 있어도 좋다.
플라즈마 처리 장치(10a)의 각 구성부는 각각 제어부(180)에 접속되며, 제어부(180)에 의해 제어된다. 제어부(180)는 프로세서, 메모리를 갖는 컴퓨터일 수 있다. 제어부(180)는 연산부, 기억부, 입력 장치, 표시 장치, 신호의 입출력 인터페이스 등을 구비한다. 제어부(180)는 플라즈마 처리 장치(10a)의 각 부를 제어한다.
플라즈마 처리 장치(10a)에서는, 860㎒의 단일 주파수의 마이크로파를 챔버(120) 내에 공급할 때, 제 1 공진기(141)는 플라즈마 착화시에 사용한다. 제 2 공진기(142a 내지 142f)는 플라즈마 유지시에 사용한다.
예를 들면, 플라즈마의 착화시에는, 전환부는 케이블(152)을 거쳐서 마이크로파 전원(151)과 제 1 공진기(141)를 접속한다. 플라즈마의 유지시에는, 전환부는 케이블(153)을 거쳐서 마이크로파 전원(151)과 제 2 공진기(142a 내지 142f)를 접속한다. 이에 의해, 1개의 마이크로파 전원(151)을 사용하여 플라즈마의 착화시에는 제 1 공진기(141)에 의해 플라즈마 착화 가능하게 마이크로파 전력을 공급하고, 플라즈마의 유지시에는 제 2 공진기(142a 내지 142f)에 의해 플라즈마 유지 가능하게 마이크로파 전력을 공급할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(10a)에서는, 챔버(120)에서 생성되는 플라즈마의 균일성을 유지하는 것에 의해, 기판(W)에 균등한 플라즈마 처리를 실행할 수 있다. 따라서, 제 2 공진기(142)는 6개로 한정되지 않지만, 3개 이상이며, 플라즈마를 균일하게 유지할 수 있는 만큼의 개수를 배치하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 천장벽(111)의 중앙에 도 5에 도시하는 정합기(80)를 포함하는 안테나부를 배치하고, 외주 영역에 6개의 제 2 공진기(142)를 배치하여도 좋다. 860㎒의 단일 주파수의 마이크로파를 챔버(120) 내에 공급할 때, 안테나부의 정합기(80)는 플라즈마 착화시의 임피던스를 정합하는 동시에, 착화 후에는 플라즈마 유지시의 임피던스에 정합한다. 제 2 공진기(142a 내지 142f)는, 마이크로파 전력의 주파수가, 플라즈마를 유지하기 위해 적절한 주파수(공진 주파수)가 되도록 제 2 공진기(142a 내지 142f)의 구조 높이를 조정한다. 이에 의해, 플라즈마 유지시에 정합기(80)와 제 2 공진기(142a 내지 142f)를 사용하여, 플라즈마의 균일성을 더욱 높일 수 있다. 또한 안테나부의 정합기(80)는 플라즈마 착화시의 임피던스 정합 및 플라즈마 유지시의 임피던스 정합 중 어느 쪽에도 사용할 수도 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 플라즈마원(2) 및 플라즈마 처리 장치(10, 10a)에 의하면, 플라즈마원의 소형화를 도모할 수 있다.
금회 개시된 실시형태에 따른 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 고려되어야 한다. 예를 들면, 제 1 실시형태에서는, 제 1 공진기(41a)측의 링 부재(54a) 및 제 2 공진기(42a)측의 링 부재(54b)가 착화 전력 공급 포트(45a, 45b)로서 기능하고 있지만, "착화 전력 공급 포트"는 링 부재(54a) 등으로 한정되지 않으며, 하우징(40) 내에 착화용의 전력을 공급할 수 있는 "포트"로서 기능할 수 있으면 무엇이든지 좋은 것은 말할 필요도 없으며, 유지 전력 공급 포트에 대해서도 마찬가지이다. 실시형태는, 첨부된 청구범위 및 그 주지를 일탈하는 일이 없이, 여러가지 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있을 수 있으며, 또한, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.