JP2000323458A - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及び装置Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 均一なプラズマを発生させることができるプ
ラズマ処理方法及び装置を提供する。 【解決手段】 真空容器１内に、ガス供給装置２から所
定のガスを導入しつつ、排気装置としてのポンプ３によ
り排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちなが
ら、アンテナ用高周波電源４により１００ＭＨｚの高周
波電力をアンテナ５に供給することにより、真空容器１
内にプラズマが発生し、基板電極６上に載置された基板
７に対してエッチング、堆積、表面改質等のプラズマ処
理を行うことができる。アンテナ５へ供給される高周波
電圧は、分配器９によって同位相で分配され、給電ピン
１０により、アンテナ５の中心とも周辺とも異なる複数
の部位へ給電される。また、アンテナ５の中心付近と真
空容器１の基板７に対向する面１’とが、ショートピン
１１により短絡されている。
ラズマ処理方法及び装置を提供する。 【解決手段】 真空容器１内に、ガス供給装置２から所
定のガスを導入しつつ、排気装置としてのポンプ３によ
り排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちなが
ら、アンテナ用高周波電源４により１００ＭＨｚの高周
波電力をアンテナ５に供給することにより、真空容器１
内にプラズマが発生し、基板電極６上に載置された基板
７に対してエッチング、堆積、表面改質等のプラズマ処
理を行うことができる。アンテナ５へ供給される高周波
電圧は、分配器９によって同位相で分配され、給電ピン
１０により、アンテナ５の中心とも周辺とも異なる複数
の部位へ給電される。また、アンテナ５の中心付近と真
空容器１の基板７に対向する面１’とが、ショートピン
１１により短絡されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体等の電子
デバイスやマイクロマシンの製造に利用されるドライエ
ッチング、スパッタリング、プラズマＣＶＤ等のプラズ
マ処理方法及び装置に関し、特にＶＨＦ帯またはＵＨＦ
帯の高周波電力を用いて励起するプラズマを利用するプ
ラズマ処理方法及び装置に関するものである。
デバイスやマイクロマシンの製造に利用されるドライエ
ッチング、スパッタリング、プラズマＣＶＤ等のプラズ
マ処理方法及び装置に関し、特にＶＨＦ帯またはＵＨＦ
帯の高周波電力を用いて励起するプラズマを利用するプ
ラズマ処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体等の電子デバイスの微細化に対応
するために、高密度プラズマの利用が重要であることに
ついて、特開平８−８３６９６号公報に述べられている
が、最近は、電子密度が高くかつ電子温度の低い、低電
子温度プラズマが注目されている。
するために、高密度プラズマの利用が重要であることに
ついて、特開平８−８３６９６号公報に述べられている
が、最近は、電子密度が高くかつ電子温度の低い、低電
子温度プラズマが注目されている。
【０００３】Ｃｌ2やＳＦ6等のように負性の強いガス、
言い換えれば、負イオンが生じやすいガスをプラズマ化
したとき、電子温度が３ｅＶ程度以下になると、電子温
度が高いときに比べてより多量の負イオンが生成され
る。この現象を利用すると、正イオンの入射過多によっ
て微細パターンの底部に正電荷が蓄積されることによっ
て起きる、ノッチと呼ばれるエッチング形状異常を防止
することができ、極めて微細なパターンのエッチングを
高精度に行うことができる。
言い換えれば、負イオンが生じやすいガスをプラズマ化
したとき、電子温度が３ｅＶ程度以下になると、電子温
度が高いときに比べてより多量の負イオンが生成され
る。この現象を利用すると、正イオンの入射過多によっ
て微細パターンの底部に正電荷が蓄積されることによっ
て起きる、ノッチと呼ばれるエッチング形状異常を防止
することができ、極めて微細なパターンのエッチングを
高精度に行うことができる。
【０００４】また、シリコン酸化膜等の絶縁膜のエッチ
ングを行う際に一般的に用いられるＣｘＦｙやＣｘＨｙ
Ｆｚ（ｘ、ｙ、ｚは自然数）等の炭素及びフッ素を含む
ガスをプラズマ化したとき、電子温度が３ｅＶ程度以下
になると、電子温度が高いときに比べてガスの解離が抑
制され、とくにＦ原子やＦラジカル等の生成が抑えられ
る。Ｆ原子やＦラジカル等はシリコンをエッチングする
速度が早いため、電子温度が低い方が対シリコンエッチ
ング選択比の大きい絶縁膜エッチングが可能になる。
ングを行う際に一般的に用いられるＣｘＦｙやＣｘＨｙ
Ｆｚ（ｘ、ｙ、ｚは自然数）等の炭素及びフッ素を含む
ガスをプラズマ化したとき、電子温度が３ｅＶ程度以下
になると、電子温度が高いときに比べてガスの解離が抑
制され、とくにＦ原子やＦラジカル等の生成が抑えられ
る。Ｆ原子やＦラジカル等はシリコンをエッチングする
速度が早いため、電子温度が低い方が対シリコンエッチ
ング選択比の大きい絶縁膜エッチングが可能になる。
【０００５】また、電子温度が３ｅＶ以下になると、イ
オン温度やプラズマ電位も低下するので、プラズマＣＶ
Ｄにおける基板へのイオンダメージを低減することがで
きる。
オン温度やプラズマ電位も低下するので、プラズマＣＶ
Ｄにおける基板へのイオンダメージを低減することがで
きる。
【０００６】電子温度の低いプラズマを生成できる技術
として現在注目されているのは、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ
帯の高周波電力を用いるプラズマ源である。
として現在注目されているのは、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ
帯の高周波電力を用いるプラズマ源である。
【０００７】図１０は、２周波励起式平行平板型プラズ
マ処理装置の断面図である。図１０において、真空容器
１内にガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ排気
装置としてのポンプ３により排気を行い、真空容器１内
を所定の圧力に保ちながら、対向電極用高周波電源１６
により１００ＭＨｚの高周波電力を対向電極１７に供給
すると、真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６
上に載置された基板７に対してエッチング、堆積、表面
改質等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、
図１０に示すように、基板電極６にも基板電極用高周波
電源８により高周波電力を供給することで、基板７に到
達するイオンエネルギーを制御することができる。な
お、対向電極１７は、絶縁リング１８により、真空容器
と絶縁されている。
マ処理装置の断面図である。図１０において、真空容器
１内にガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ排気
装置としてのポンプ３により排気を行い、真空容器１内
を所定の圧力に保ちながら、対向電極用高周波電源１６
により１００ＭＨｚの高周波電力を対向電極１７に供給
すると、真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６
上に載置された基板７に対してエッチング、堆積、表面
改質等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、
図１０に示すように、基板電極６にも基板電極用高周波
電源８により高周波電力を供給することで、基板７に到
達するイオンエネルギーを制御することができる。な
お、対向電極１７は、絶縁リング１８により、真空容器
と絶縁されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示した従来の方式では、プラズマの均一性を得ること
が難しいという問題点があった。
に示した従来の方式では、プラズマの均一性を得ること
が難しいという問題点があった。
【０００９】図１１は、図１０のプラズマ処理装置にお
いて、イオン飽和電流密度を、基板７の直上２０ｍｍの
位置において測定した結果である。プラズマ発生条件
は、ガス種とガス流量がＣｌ2＝１００ｓｃｃｍ、圧力
が１．５Ｐａ、高周波電力が２ｋＷである。図１１か
ら、プラズマが偏っていることがわかる。
いて、イオン飽和電流密度を、基板７の直上２０ｍｍの
位置において測定した結果である。プラズマ発生条件
は、ガス種とガス流量がＣｌ2＝１００ｓｃｃｍ、圧力
が１．５Ｐａ、高周波電力が２ｋＷである。図１１か
ら、プラズマが偏っていることがわかる。
【００１０】このようなプラズマの不均一は、高周波電
力の周波数が５０ＭＨｚ以下の場合には見られなかった
現象である。プラズマの電子温度を下げるためには、５
０ＭＨｚ以上の高周波電力を用いる必要があるが、この
周波数帯では、対向電極とプラズマとが容量的または誘
導的に結合することによってプラズマが生成されるとい
う効果に加えて、対向電極から放射される電磁波がプラ
ズマの表面を伝搬することによってプラズマが生成され
るという効果が現れる。この周波数帯では、対向電極の
大きさと電磁波の波長が近いため、対向電極に発生する
電磁界分布として許容されるモードが多数存在するよう
になり、偏った電磁界分布が対向電極上に生じてしま
う。このため、対向電極とプラズマとの容量的または誘
導的な結合に偏りが生じるとともに、対向電極から放射
される電磁波も偏り、その結果、プラズマが偏ってしま
うものと考えられる。
力の周波数が５０ＭＨｚ以下の場合には見られなかった
現象である。プラズマの電子温度を下げるためには、５
０ＭＨｚ以上の高周波電力を用いる必要があるが、この
周波数帯では、対向電極とプラズマとが容量的または誘
導的に結合することによってプラズマが生成されるとい
う効果に加えて、対向電極から放射される電磁波がプラ
ズマの表面を伝搬することによってプラズマが生成され
るという効果が現れる。この周波数帯では、対向電極の
大きさと電磁波の波長が近いため、対向電極に発生する
電磁界分布として許容されるモードが多数存在するよう
になり、偏った電磁界分布が対向電極上に生じてしま
う。このため、対向電極とプラズマとの容量的または誘
導的な結合に偏りが生じるとともに、対向電極から放射
される電磁波も偏り、その結果、プラズマが偏ってしま
うものと考えられる。
【００１１】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、均一
なプラズマを発生させることができるプラズマ処理方法
及び装置を提供することを目的としている。
なプラズマを発生させることができるプラズマ処理方法
及び装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本願の第１発明のプラズ
マ処理方法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
られたアンテナに、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高
周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマ
を発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であっ
て、アンテナの中心付近と真空容器とを短絡し、アンテ
ナの中心とも周辺とも異なる一部位に高周波電圧を給電
した状態で基板を処理することを特徴とする。
マ処理方法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
られたアンテナに、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高
周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマ
を発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であっ
て、アンテナの中心付近と真空容器とを短絡し、アンテ
ナの中心とも周辺とも異なる一部位に高周波電圧を給電
した状態で基板を処理することを特徴とする。
【００１３】本願の第１発明のプラズマ処理方法におい
て、好適には、アンテナが真空容器内に設けられ、アン
テナと真空容器の間に誘電体が挟まれている状態で、誘
電体の中心付近に設けられた貫通穴を介してアンテナと
真空容器とを短絡し、誘電体の中心とも周辺とも異なる
一部位に設けられた貫通穴を介してアンテナに高周波電
圧を給電することが望ましい。
て、好適には、アンテナが真空容器内に設けられ、アン
テナと真空容器の間に誘電体が挟まれている状態で、誘
電体の中心付近に設けられた貫通穴を介してアンテナと
真空容器とを短絡し、誘電体の中心とも周辺とも異なる
一部位に設けられた貫通穴を介してアンテナに高周波電
圧を給電することが望ましい。
【００１４】また、好適には、高周波電圧を給電する部
位を複数とし、かつ、高周波電圧を給電する部位の各々
がアンテナの中心に対してほぼ等配置され、かつ、高周
波電圧を給電する部位の各々に、同位相の高周波電圧を
給電することが望ましい。
位を複数とし、かつ、高周波電圧を給電する部位の各々
がアンテナの中心に対してほぼ等配置され、かつ、高周
波電圧を給電する部位の各々に、同位相の高周波電圧を
給電することが望ましい。
【００１５】また、アンテナと真空容器の間に誘電体を
挟む場合、アンテナの大きさと、誘電体の誘電率と、ア
ンテナと真空容器を短絡するための導体の太さとが、ア
ンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよう設計
されていることが望ましい。
挟む場合、アンテナの大きさと、誘電体の誘電率と、ア
ンテナと真空容器を短絡するための導体の太さとが、ア
ンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよう設計
されていることが望ましい。
【００１６】本願の第２発明のプラズマ処理方法は、真
空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空
容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内の基板
電極に載置された基板に対向して設けられたアンテナ
に、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印加
することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基
板を処理するプラズマ処理方法であって、アンテナの中
心とも周辺とも異なる一部位と真空容器とを短絡し、ア
ンテナの中心付近に高周波電圧を給電した状態で基板を
処理することを特徴とする。
空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空
容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内の基板
電極に載置された基板に対向して設けられたアンテナ
に、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印加
することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、基
板を処理するプラズマ処理方法であって、アンテナの中
心とも周辺とも異なる一部位と真空容器とを短絡し、ア
ンテナの中心付近に高周波電圧を給電した状態で基板を
処理することを特徴とする。
【００１７】本願の第２発明のプラズマ処理方法におい
て、好適には、アンテナが真空容器内に設けられ、アン
テナと真空容器の間に誘電体が挟まれている状態で、誘
電体の中心付近に設けられた貫通穴を介してアンテナに
高周波電圧を給電し、誘電体の中心とも周辺とも異なる
一部位に設けられた貫通穴を介してアンテナと真空容器
とを短絡することが望ましい。
て、好適には、アンテナが真空容器内に設けられ、アン
テナと真空容器の間に誘電体が挟まれている状態で、誘
電体の中心付近に設けられた貫通穴を介してアンテナに
高周波電圧を給電し、誘電体の中心とも周辺とも異なる
一部位に設けられた貫通穴を介してアンテナと真空容器
とを短絡することが望ましい。
【００１８】また、好適には、真空容器と短絡する部位
を複数とし、かつ、真空容器と短絡する部位の各々がア
ンテナの中心に対してほぼ等配置されていることが望ま
しい。
を複数とし、かつ、真空容器と短絡する部位の各々がア
ンテナの中心に対してほぼ等配置されていることが望ま
しい。
【００１９】また、アンテナと真空容器の間に誘電体を
挟む場合、アンテナの大きさと、誘電体の誘電率と、ア
ンテナに高周波電圧を給電するための導体の太さとが、
アンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよう設
計されていることが望ましい。
挟む場合、アンテナの大きさと、誘電体の誘電率と、ア
ンテナに高周波電圧を給電するための導体の太さとが、
アンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよう設
計されていることが望ましい。
【００２０】本願の第１または第２発明のプラズマ処理
方法において、好適には、アンテナの表面が絶縁カバー
により覆われていることが望ましい。
方法において、好適には、アンテナの表面が絶縁カバー
により覆われていることが望ましい。
【００２１】また、好適には、アンテナと真空容器との
間に設けられた環状でかつ溝状のプラズマトラップによ
って、基板上のプラズマ分布が制御された状態で基板を
処理することが望ましい。
間に設けられた環状でかつ溝状のプラズマトラップによ
って、基板上のプラズマ分布が制御された状態で基板を
処理することが望ましい。
【００２２】本願の第１または第２発明のプラズマ処理
方法において、アンテナが基板と逆方向に凸形のドーム
状であってもよく、また、アンテナが基板の方向に凸形
のドーム状であってもよい。
方法において、アンテナが基板と逆方向に凸形のドーム
状であってもよく、また、アンテナが基板の方向に凸形
のドーム状であってもよい。
【００２３】また、好適には、アンテナの周辺から中心
に向かってスロット（切り込み）を設けることが望まし
い。
に向かってスロット（切り込み）を設けることが望まし
い。
【００２４】本願の第１または第２発明のプラズマ処理
方法は、とくに、真空容器内に直流磁界が存在しない場
合に効果的なプラズマ処理方法である。
方法は、とくに、真空容器内に直流磁界が存在しない場
合に効果的なプラズマ処理方法である。
【００２５】本願の第３発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に
対向して設けられたアンテナと、アンテナに周波数５０
ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給することのでき
る高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、ア
ンテナの中心付近と真空容器とが短絡され、アンテナの
中心とも周辺とも異なる一部位に高周波電圧を給電する
ことを特徴とする。
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に
対向して設けられたアンテナと、アンテナに周波数５０
ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給することのでき
る高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、ア
ンテナの中心付近と真空容器とが短絡され、アンテナの
中心とも周辺とも異なる一部位に高周波電圧を給電する
ことを特徴とする。
【００２６】本願の第３発明のプラズマ処理装置におい
て、好適には、アンテナが真空容器内に設けられ、アン
テナと真空容器の間に誘電体が挟まれ、誘電体の中心付
近に設けられた貫通穴を介してアンテナと真空容器とが
短絡され、誘電体の中心とも周辺とも異なる一部位に設
けられた貫通穴を介してアンテナに高周波電圧を給電す
ることが望ましい。
て、好適には、アンテナが真空容器内に設けられ、アン
テナと真空容器の間に誘電体が挟まれ、誘電体の中心付
近に設けられた貫通穴を介してアンテナと真空容器とが
短絡され、誘電体の中心とも周辺とも異なる一部位に設
けられた貫通穴を介してアンテナに高周波電圧を給電す
ることが望ましい。
【００２７】また、好適には、高周波電圧を給電する部
位を複数とし、かつ、高周波電圧を給電する部位の各々
がアンテナの中心に対してほぼ等配置され、かつ、高周
波電圧を給電する部位の各々に、同位相の高周波電圧を
給電することが望ましい。
位を複数とし、かつ、高周波電圧を給電する部位の各々
がアンテナの中心に対してほぼ等配置され、かつ、高周
波電圧を給電する部位の各々に、同位相の高周波電圧を
給電することが望ましい。
【００２８】また、アンテナと真空容器の間に誘電体を
挟む場合、アンテナの大きさと、誘電体の誘電率と、ア
ンテナと真空容器を短絡するための導体の太さとが、ア
ンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよう設計
されていることが望ましい。
挟む場合、アンテナの大きさと、誘電体の誘電率と、ア
ンテナと真空容器を短絡するための導体の太さとが、ア
ンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよう設計
されていることが望ましい。
【００２９】本願の第４発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に
対向して設けられたアンテナと、アンテナに周波数５０
ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給することのでき
る高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、ア
ンテナの中心とも周辺とも異なる一部位と真空容器とが
短絡され、アンテナの中心付近に高周波電圧を給電する
ことを特徴とする。
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に
対向して設けられたアンテナと、アンテナに周波数５０
ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給することのでき
る高周波電源とを備えたプラズマ処理装置であって、ア
ンテナの中心とも周辺とも異なる一部位と真空容器とが
短絡され、アンテナの中心付近に高周波電圧を給電する
ことを特徴とする。
【００３０】本願の第４発明のプラズマ処理装置におい
て、好適には、アンテナが真空容器内に設けられ、アン
テナと真空容器の間に誘電体が挟まれ、誘電体の中心付
近に設けられた貫通穴を介してアンテナに高周波電圧を
給電し、誘電体の中心とも周辺とも異なる一部位に設け
られた貫通穴を介してアンテナと真空容器とが短絡され
ていることが望ましい。
て、好適には、アンテナが真空容器内に設けられ、アン
テナと真空容器の間に誘電体が挟まれ、誘電体の中心付
近に設けられた貫通穴を介してアンテナに高周波電圧を
給電し、誘電体の中心とも周辺とも異なる一部位に設け
られた貫通穴を介してアンテナと真空容器とが短絡され
ていることが望ましい。
【００３１】また、好適には、真空容器と短絡する部位
を複数とし、かつ、真空容器と短絡する部位の各々がア
ンテナの中心に対してほぼ等配置されていることが望ま
しい。
を複数とし、かつ、真空容器と短絡する部位の各々がア
ンテナの中心に対してほぼ等配置されていることが望ま
しい。
【００３２】また、アンテナと真空容器の間に誘電体を
挟む場合、アンテナの大きさと、誘電体の誘電率と、ア
ンテナに高周波電圧を給電するための導体の太さとが、
アンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよう設
計されていることが望ましい。
挟む場合、アンテナの大きさと、誘電体の誘電率と、ア
ンテナに高周波電圧を給電するための導体の太さとが、
アンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよう設
計されていることが望ましい。
【００３３】本願の第３または第４発明のプラズマ処理
装置において、好適には、アンテナの表面が絶縁カバー
により覆われていることが望ましい。
装置において、好適には、アンテナの表面が絶縁カバー
により覆われていることが望ましい。
【００３４】また、好適には、アンテナと真空容器との
間に、環状でかつ溝状のプラズマトラップを設けること
が望ましい。
間に、環状でかつ溝状のプラズマトラップを設けること
が望ましい。
【００３５】本願の第３または第４発明のプラズマ処理
装置において、アンテナが基板と逆方向に凸形のドーム
状であってもよく、また、アンテナが基板の方向に凸形
のドーム状であってもよい。
装置において、アンテナが基板と逆方向に凸形のドーム
状であってもよく、また、アンテナが基板の方向に凸形
のドーム状であってもよい。
【００３６】また、好適には、アンテナの周辺から中心
に向かってスロット（切り込み）を設けることが望まし
い。
に向かってスロット（切り込み）を設けることが望まし
い。
【００３７】本願の第３または第４発明のプラズマ処理
装置は、とくに、真空容器内に直流磁界を印加するため
のコイルまたは永久磁石を備えていない場合に効果的な
プラズマ処理装置である。
装置は、とくに、真空容器内に直流磁界を印加するため
のコイルまたは永久磁石を備えていない場合に効果的な
プラズマ処理装置である。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態につ
いて、図１〜図４を参照して説明する。
いて、図１〜図４を参照して説明する。
【００３９】図１に、本発明の第１実施形態において用
いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図１において、
真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入
しつつ、排気装置としてのポンプ３により排気を行い、
真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高
周波電源４により１００ＭＨｚの高周波電力を真空容器
１内に設けられたアンテナ５に供給することにより、真
空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６上に載置さ
れた基板７に対してエッチング、堆積、表面改質等のプ
ラズマ処理を行うことができる。また、基板電極６に高
周波電力を供給するための基板電極用高周波電源８が設
けられており、基板７に到達するイオンエネルギーを制
御することができるようになっている。アンテナ５へ供
給される高周波電圧は、分配器９によって分配され、給
電ピン１０により、アンテナ５の中心とも周辺とも異な
る複数の部位へ同位相で給電される。また、アンテナ５
の中心付近と真空容器１の基板７に対向する面１’と
が、ショートピン１１により短絡されている。アンテナ
５と真空容器１との間に誘電体１２が挟まれ、給電ピン
１０及びショートピン１１は、誘電体１２に設けられた
貫通穴を介してそれぞれアンテナ５と分配器９、アンテ
ナ５と真空容器１’とを接続している。また、アンテナ
５の表面は、絶縁カバー１３により覆われている。
いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図１において、
真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入
しつつ、排気装置としてのポンプ３により排気を行い、
真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高
周波電源４により１００ＭＨｚの高周波電力を真空容器
１内に設けられたアンテナ５に供給することにより、真
空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６上に載置さ
れた基板７に対してエッチング、堆積、表面改質等のプ
ラズマ処理を行うことができる。また、基板電極６に高
周波電力を供給するための基板電極用高周波電源８が設
けられており、基板７に到達するイオンエネルギーを制
御することができるようになっている。アンテナ５へ供
給される高周波電圧は、分配器９によって分配され、給
電ピン１０により、アンテナ５の中心とも周辺とも異な
る複数の部位へ同位相で給電される。また、アンテナ５
の中心付近と真空容器１の基板７に対向する面１’と
が、ショートピン１１により短絡されている。アンテナ
５と真空容器１との間に誘電体１２が挟まれ、給電ピン
１０及びショートピン１１は、誘電体１２に設けられた
貫通穴を介してそれぞれアンテナ５と分配器９、アンテ
ナ５と真空容器１’とを接続している。また、アンテナ
５の表面は、絶縁カバー１３により覆われている。
【００４０】図２に、アンテナ５の平面図を示す。図２
に示すように、給電ピン１０は、３ヶ所に設けられてお
り、それぞれの給電ピン１０がアンテナ５の中心に対し
て等配置されている。
に示すように、給電ピン１０は、３ヶ所に設けられてお
り、それぞれの給電ピン１０がアンテナ５の中心に対し
て等配置されている。
【００４１】アンテナ５の大きさ、誘電体１２の誘電
率、ショートピン１１の太さは、アンテナ５にＴＭ01モ
ードの電磁界分布をもたらすよう設計されている。アン
テナ５にＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすようなア
ンテナ５の大きさ、誘電体１２の誘電率、ショートピン
１１の太さの組み合わせは無数に存在するが、例えば、
アンテナ５の直径を２３５ｍｍ、ショーピン１１の直径
を２３．５ｍｍ、誘電体１２の誘電率を２０とすれば、
アンテナ５にＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすこと
ができる。なお、ＴＭ01モードの電磁界分布とは、図３
に示すように、アンテナ５の中心に対して対称な分布を
もっている。
率、ショートピン１１の太さは、アンテナ５にＴＭ01モ
ードの電磁界分布をもたらすよう設計されている。アン
テナ５にＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすようなア
ンテナ５の大きさ、誘電体１２の誘電率、ショートピン
１１の太さの組み合わせは無数に存在するが、例えば、
アンテナ５の直径を２３５ｍｍ、ショーピン１１の直径
を２３．５ｍｍ、誘電体１２の誘電率を２０とすれば、
アンテナ５にＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすこと
ができる。なお、ＴＭ01モードの電磁界分布とは、図３
に示すように、アンテナ５の中心に対して対称な分布を
もっている。
【００４２】図４は、イオン飽和電流密度を、基板７の
直上２０ｍｍの位置において測定した結果である。プラ
ズマ発生条件は、ガス種とガス流量がＣｌ2＝１００ｓ
ｃｃｍ、圧力が１．５Ｐａ、高周波電力が２ｋＷであ
る。図４から、図１１で見られたようなプラズマの偏り
は無く、均一なプラズマが発生していることがわかる。
直上２０ｍｍの位置において測定した結果である。プラ
ズマ発生条件は、ガス種とガス流量がＣｌ2＝１００ｓ
ｃｃｍ、圧力が１．５Ｐａ、高周波電力が２ｋＷであ
る。図４から、図１１で見られたようなプラズマの偏り
は無く、均一なプラズマが発生していることがわかる。
【００４３】このように、従来例の図１０で示したプラ
ズマ処理装置と比較してプラズマの均一性が改善した理
由は、アンテナ５にＴＭ01モードの電磁界分布をもたら
したためである。すなわち、アンテナ５とプラズマとの
容量的または誘導的な結合が、アンテナ５の中心に対し
て同心円状に生じ、また、電磁波がアンテナ５の中心に
対して対称に放射されるためである。
ズマ処理装置と比較してプラズマの均一性が改善した理
由は、アンテナ５にＴＭ01モードの電磁界分布をもたら
したためである。すなわち、アンテナ５とプラズマとの
容量的または誘導的な結合が、アンテナ５の中心に対し
て同心円状に生じ、また、電磁波がアンテナ５の中心に
対して対称に放射されるためである。
【００４４】以上述べた本発明の第１実施形態におい
て、３つの給電ピン１０を用いてアンテナ５に給電する
場合について説明したが、給電ピン１０は１つでもよ
い。しかし、ＴＭ01モード以外の不要な電磁界分布を抑
制するために、給電ピン１０を複数設けることが望まし
い。
て、３つの給電ピン１０を用いてアンテナ５に給電する
場合について説明したが、給電ピン１０は１つでもよ
い。しかし、ＴＭ01モード以外の不要な電磁界分布を抑
制するために、給電ピン１０を複数設けることが望まし
い。
【００４５】次に、本発明の第２実施形態について、図
５を参照して説明する。
５を参照して説明する。
【００４６】図５に、本発明の第２実施形態において用
いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図５において、
真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入
しつつ、排気装置としてのポンプ３により排気を行い、
真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高
周波電源４により１００ＭＨｚの高周波電力を真空容器
１内に設けられたアンテナ５に供給することにより、真
空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６上に載置さ
れた基板７に対してエッチング、堆積、表面改質等のプ
ラズマ処理を行うことができる。また、基板電極６に高
周波電力を供給するための基板電極用高周波電源８が設
けられており、基板７に到達するイオンエネルギーを制
御することができるようになっている。アンテナ５へ供
給される高周波電圧は、給電ピン１０により、アンテナ
５の中心付近へ給電される。また、アンテナ５の中心と
も周辺とも異なる複数の部位と真空容器１の基板７に対
向する面１’とが、ショートピン１１により短絡されて
いる。アンテナ５と真空容器１との間に誘電体１２が挟
まれ、給電ピン１０及びショートピン１１は、誘電体１
２に設けられた貫通穴を介してそれぞれアンテナ５とア
ンテナ用高周波電源４、アンテナ５と真空容器１’とを
接続している。また、アンテナ５の表面は、絶縁カバー
１３により覆われている。
いたプラズマ処理装置の断面図を示す。図５において、
真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入
しつつ、排気装置としてのポンプ３により排気を行い、
真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高
周波電源４により１００ＭＨｚの高周波電力を真空容器
１内に設けられたアンテナ５に供給することにより、真
空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６上に載置さ
れた基板７に対してエッチング、堆積、表面改質等のプ
ラズマ処理を行うことができる。また、基板電極６に高
周波電力を供給するための基板電極用高周波電源８が設
けられており、基板７に到達するイオンエネルギーを制
御することができるようになっている。アンテナ５へ供
給される高周波電圧は、給電ピン１０により、アンテナ
５の中心付近へ給電される。また、アンテナ５の中心と
も周辺とも異なる複数の部位と真空容器１の基板７に対
向する面１’とが、ショートピン１１により短絡されて
いる。アンテナ５と真空容器１との間に誘電体１２が挟
まれ、給電ピン１０及びショートピン１１は、誘電体１
２に設けられた貫通穴を介してそれぞれアンテナ５とア
ンテナ用高周波電源４、アンテナ５と真空容器１’とを
接続している。また、アンテナ５の表面は、絶縁カバー
１３により覆われている。
【００４７】アンテナ５の平面図は図２と同様である
が、給電ピン１０とショートピン１１の位置関係は逆に
なる。すなわち、ショートピン１１は３ヶ所に設けられ
ており、それぞれのショートピン１１がアンテナ５の中
心に対して等配置されている。
が、給電ピン１０とショートピン１１の位置関係は逆に
なる。すなわち、ショートピン１１は３ヶ所に設けられ
ており、それぞれのショートピン１１がアンテナ５の中
心に対して等配置されている。
【００４８】アンテナ５の大きさ、誘電体１２の誘電
率、給電ピン１０の太さは、アンテナ５にＴＭ01モード
の電磁界分布をもたらすよう設計されている。アンテナ
５にＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすようなアンテ
ナ５の大きさ、誘電体１２の誘電率、給電ピン１０の太
さの組み合わせは無数に存在するが、例えば、アンテナ
５の直径を２３５ｍｍ、給電ピン１０の直径を２３．５
ｍｍ、誘電体１２の誘電率を２０とすれば、アンテナ５
にＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすことができる。
率、給電ピン１０の太さは、アンテナ５にＴＭ01モード
の電磁界分布をもたらすよう設計されている。アンテナ
５にＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすようなアンテ
ナ５の大きさ、誘電体１２の誘電率、給電ピン１０の太
さの組み合わせは無数に存在するが、例えば、アンテナ
５の直径を２３５ｍｍ、給電ピン１０の直径を２３．５
ｍｍ、誘電体１２の誘電率を２０とすれば、アンテナ５
にＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすことができる。
【００４９】本発明の第２実施形態においても、図４と
同様に、偏りが無く均一なイオン飽和電流密度が得られ
た。
同様に、偏りが無く均一なイオン飽和電流密度が得られ
た。
【００５０】このように、従来例の図１０で示したプラ
ズマ処理装置と比較してプラズマの均一性が改善した理
由は、アンテナ５にＴＭ01モードの電磁界分布をもたら
したためである。すなわち、アンテナ５とプラズマとの
容量的または誘導的な結合が、アンテナ５の中心に対し
て同心円状に生じ、また、電磁波がアンテナ５の中心に
対して対称に放射されるためである。
ズマ処理装置と比較してプラズマの均一性が改善した理
由は、アンテナ５にＴＭ01モードの電磁界分布をもたら
したためである。すなわち、アンテナ５とプラズマとの
容量的または誘導的な結合が、アンテナ５の中心に対し
て同心円状に生じ、また、電磁波がアンテナ５の中心に
対して対称に放射されるためである。
【００５１】以上述べた本発明の第２実施形態におい
て、３つのショートピン１１を用いてアンテナ５と真空
容器１を短絡する場合について説明したが、ショートピ
ン１１は１つでもよい。しかし、ＴＭ01モード以外の不
要な電磁界分布を抑制するために、ショートピン１１を
複数設けることが望ましい。
て、３つのショートピン１１を用いてアンテナ５と真空
容器１を短絡する場合について説明したが、ショートピ
ン１１は１つでもよい。しかし、ＴＭ01モード以外の不
要な電磁界分布を抑制するために、ショートピン１１を
複数設けることが望ましい。
【００５２】以上述べた本発明の実施形態においては、
本発明の適用範囲のうち、真空容器の形状、アンテナの
形状及び配置、誘電体の形状及び配置等に関して様々な
バリエーションのうちの一部を例示したに過ぎない。本
発明の適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なバ
リエーションが考えられることは、いうまでもない。
本発明の適用範囲のうち、真空容器の形状、アンテナの
形状及び配置、誘電体の形状及び配置等に関して様々な
バリエーションのうちの一部を例示したに過ぎない。本
発明の適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なバ
リエーションが考えられることは、いうまでもない。
【００５３】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナに１００ＭＨｚの高周波電力を供給する場
合について説明したが、周波数はこれに限定されるもの
ではなく、５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの周波数を用いるプ
ラズマ処理方法及び装置において、本発明は有効であ
る。
て、アンテナに１００ＭＨｚの高周波電力を供給する場
合について説明したが、周波数はこれに限定されるもの
ではなく、５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの周波数を用いるプ
ラズマ処理方法及び装置において、本発明は有効であ
る。
【００５４】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナと真空容器との間に誘電体が挟まれ、給電
ピン及びショートピンが、誘電体に設けられた貫通穴を
介してアンテナと分配器、真空容器、またはアンテナ用
高周波電源とを接続している場合について説明したが、
誘電体を分割された複数の部材により構成する方式や、
電磁的な結合を用いて給電する方式などが考えられる。
このような構成も、本発明の適用範囲と見なすことがで
きる。
て、アンテナと真空容器との間に誘電体が挟まれ、給電
ピン及びショートピンが、誘電体に設けられた貫通穴を
介してアンテナと分配器、真空容器、またはアンテナ用
高周波電源とを接続している場合について説明したが、
誘電体を分割された複数の部材により構成する方式や、
電磁的な結合を用いて給電する方式などが考えられる。
このような構成も、本発明の適用範囲と見なすことがで
きる。
【００５５】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよ
うに、アンテナの大きさ、誘電体の誘電率、ショートピ
ンまたは給電ピンの太さを設計した場合について説明し
たが、誘電体の厚さが十分大きく、アンテナの周波数帯
域が広い場合には，厳密にＴＭ01モードを励起するよう
に設計する必要はない。すなわち、アンテナの大きさ、
誘電体の誘電率、ショートピンまたは給電ピンの太さと
して、広範囲の値が許容されると考えられる。
て、アンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよ
うに、アンテナの大きさ、誘電体の誘電率、ショートピ
ンまたは給電ピンの太さを設計した場合について説明し
たが、誘電体の厚さが十分大きく、アンテナの周波数帯
域が広い場合には，厳密にＴＭ01モードを励起するよう
に設計する必要はない。すなわち、アンテナの大きさ、
誘電体の誘電率、ショートピンまたは給電ピンの太さと
して、広範囲の値が許容されると考えられる。
【００５６】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナの表面が絶縁カバーにより覆われている場
合について説明したが、絶縁カバーは無くてもよい。た
だし、絶縁カバーが無いと、アンテナを構成する物質に
よる基板の汚染等の問題が発生する可能性があるため、
汚染に敏感な処理を行う際には、絶縁カバーを設けた方
がよい。また、絶縁カバーが無い場合は、アンテナとプ
ラズマとの容量的な結合の割合が増大し、基板中央部の
プラズマ密度が高まる傾向があるため、使用するガス種
やガス圧力によっては、絶縁カバーが無い場合の方が均
一なプラズマ分布を得られることもある。
て、アンテナの表面が絶縁カバーにより覆われている場
合について説明したが、絶縁カバーは無くてもよい。た
だし、絶縁カバーが無いと、アンテナを構成する物質に
よる基板の汚染等の問題が発生する可能性があるため、
汚染に敏感な処理を行う際には、絶縁カバーを設けた方
がよい。また、絶縁カバーが無い場合は、アンテナとプ
ラズマとの容量的な結合の割合が増大し、基板中央部の
プラズマ密度が高まる傾向があるため、使用するガス種
やガス圧力によっては、絶縁カバーが無い場合の方が均
一なプラズマ分布を得られることもある。
【００５７】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナの近くに固体表面で囲まれた空間が存在し
ない場合について説明したが、図６に示す本発明の第３
実施形態のように、アンテナ５と真空容器１との間に、
環状でかつ溝状のプラズマトラップ１４を設けてもよ
い。このような構成では、アンテナ５から放射された電
磁波がプラズマトラップ１４で強められ、また、低電子
温度プラズマではホローカソード放電が起きやすい傾向
があるため、固体表面で囲まれたプラズマトラップ１４
で高密度のプラズマ（ホローカソード放電）が生成しや
すくなる。したがって、真空容器１内では、プラズマ密
度がプラズマトラップ１４で最も高くなり、拡散によっ
て基板７近傍までプラズマが輸送されることで、より均
一なプラズマが得られる。
て、アンテナの近くに固体表面で囲まれた空間が存在し
ない場合について説明したが、図６に示す本発明の第３
実施形態のように、アンテナ５と真空容器１との間に、
環状でかつ溝状のプラズマトラップ１４を設けてもよ
い。このような構成では、アンテナ５から放射された電
磁波がプラズマトラップ１４で強められ、また、低電子
温度プラズマではホローカソード放電が起きやすい傾向
があるため、固体表面で囲まれたプラズマトラップ１４
で高密度のプラズマ（ホローカソード放電）が生成しや
すくなる。したがって、真空容器１内では、プラズマ密
度がプラズマトラップ１４で最も高くなり、拡散によっ
て基板７近傍までプラズマが輸送されることで、より均
一なプラズマが得られる。
【００５８】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナが平板状である場合について説明したが、
図７に示す本発明の第４実施形態のように、アンテナ５
が基板７と逆方向に凸形のドーム状であってもよく、ま
た、図８に示す本発明の第５実施形態のように、アンテ
ナ５が基板７の方向に凸形のドーム状であってもよい。
て、アンテナが平板状である場合について説明したが、
図７に示す本発明の第４実施形態のように、アンテナ５
が基板７と逆方向に凸形のドーム状であってもよく、ま
た、図８に示す本発明の第５実施形態のように、アンテ
ナ５が基板７の方向に凸形のドーム状であってもよい。
【００５９】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、アンテナにスロット（切り込み）が設けられていな
い場合について説明したが、図９に示す本発明の第６実
施形態ように、アンテナ５の周辺から中心に向かってス
ロット１５が設けられていてもよい。図３で示したよう
に、ＴＭ01モードの電流は、アンテナ５の中心に対称に
流れるため、スロット１５によって電流の流れは妨げら
れない。一方、アンテナ５の中心に対称でない電流が流
れるモードに対しては、電流を妨げる効果があるため、
このようなモードを抑制するのに有効である。
て、アンテナにスロット（切り込み）が設けられていな
い場合について説明したが、図９に示す本発明の第６実
施形態ように、アンテナ５の周辺から中心に向かってス
ロット１５が設けられていてもよい。図３で示したよう
に、ＴＭ01モードの電流は、アンテナ５の中心に対称に
流れるため、スロット１５によって電流の流れは妨げら
れない。一方、アンテナ５の中心に対称でない電流が流
れるモードに対しては、電流を妨げる効果があるため、
このようなモードを抑制するのに有効である。
【００６０】また、以上述べた本発明の実施形態におい
て、真空容器内に直流磁界が存在しない場合について説
明したが、高周波電力がプラズマ中に浸入できるように
なるほどの大きな直流磁界が存在しない場合、例えば、
着火性の改善のために数十ガウス程度の小さな直流磁界
を用いる場合においても、本発明は有効である。しか
し、本発明は、真空容器内に直流磁界が存在しない場合
にとくに有効である。
て、真空容器内に直流磁界が存在しない場合について説
明したが、高周波電力がプラズマ中に浸入できるように
なるほどの大きな直流磁界が存在しない場合、例えば、
着火性の改善のために数十ガウス程度の小さな直流磁界
を用いる場合においても、本発明は有効である。しか
し、本発明は、真空容器内に直流磁界が存在しない場合
にとくに有効である。
【００６１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願の
第１発明のプラズマ処理方法によれば、真空容器内にガ
スを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定
の圧力に制御しながら、真空容器内の基板電極に載置さ
れた基板に対向して設けられたアンテナに、周波数５０
ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印加することによ
り、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を処理する
プラズマ処理方法であって、アンテナの中心付近と真空
容器とを短絡し、アンテナの中心とも周辺とも異なる一
部位に高周波電圧を給電した状態で基板を処理するた
め、均一なプラズマを発生させることができ、基板を均
一に処理することができる。
第１発明のプラズマ処理方法によれば、真空容器内にガ
スを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定
の圧力に制御しながら、真空容器内の基板電極に載置さ
れた基板に対向して設けられたアンテナに、周波数５０
ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を印加することによ
り、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を処理する
プラズマ処理方法であって、アンテナの中心付近と真空
容器とを短絡し、アンテナの中心とも周辺とも異なる一
部位に高周波電圧を給電した状態で基板を処理するた
め、均一なプラズマを発生させることができ、基板を均
一に処理することができる。
【００６２】また、本願の第２発明のプラズマ処理方法
によれば、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を
排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空
容器内の基板電極に載置された基板に対向して設けられ
たアンテナに、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波
電力を印加することにより、真空容器内にプラズマを発
生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であって、ア
ンテナの中心とも周辺とも異なる一部位と真空容器とを
短絡し、アンテナの中心付近に高周波電圧を給電した状
態で基板を処理するため、均一なプラズマを発生させる
ことができ、基板を均一に処理することができる。
によれば、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を
排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空
容器内の基板電極に載置された基板に対向して設けられ
たアンテナに、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波
電力を印加することにより、真空容器内にプラズマを発
生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であって、ア
ンテナの中心とも周辺とも異なる一部位と真空容器とを
短絡し、アンテナの中心付近に高周波電圧を給電した状
態で基板を処理するため、均一なプラズマを発生させる
ことができ、基板を均一に処理することができる。
【００６３】また、本願の第３発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内に基板を載置するための基板電極
と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、アンテ
ナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給
することのできる高周波電源とを備えたプラズマ処理装
置であって、アンテナの中心付近と真空容器とが短絡さ
れ、アンテナの中心とも周辺とも異なる一部位に高周波
電圧を給電するため、均一なプラズマを発生させること
ができ、基板を均一に処理することができる。
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内に基板を載置するための基板電極
と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、アンテ
ナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給
することのできる高周波電源とを備えたプラズマ処理装
置であって、アンテナの中心付近と真空容器とが短絡さ
れ、アンテナの中心とも周辺とも異なる一部位に高周波
電圧を給電するため、均一なプラズマを発生させること
ができ、基板を均一に処理することができる。
【００６４】また、本願の第４発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内に基板を載置するための基板電極
と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、アンテ
ナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給
することのできる高周波電源とを備えたプラズマ処理装
置であって、アンテナの中心とも周辺とも異なる一部位
と真空容器とが短絡され、アンテナの中心付近に高周波
電圧を給電するため、均一なプラズマを発生させること
ができ、基板を均一に処理することができる。
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内に基板を載置するための基板電極
と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、アンテ
ナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を供給
することのできる高周波電源とを備えたプラズマ処理装
置であって、アンテナの中心とも周辺とも異なる一部位
と真空容器とが短絡され、アンテナの中心付近に高周波
電圧を給電するため、均一なプラズマを発生させること
ができ、基板を均一に処理することができる。
【図１】本発明の第１実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図
置の構成を示す断面図
【図２】本発明の第１実施形態で用いたアンテナの平面
図
図
【図３】ＴＭ01モードの電磁界分布を示す平面図
【図４】本発明の第１実施形態における、イオン飽和電
流密度の測定結果を示す図
流密度の測定結果を示す図
【図５】本発明の第２実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図
置の構成を示す断面図
【図６】本発明の第３実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図
置の構成を示す断面図
【図７】本発明の第４実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図
置の構成を示す断面図
【図８】本発明の第５実施形態で用いたプラズマ処理装
置の構成を示す断面図
置の構成を示す断面図
【図９】本発明の第６実施形態で用いたアンテナの平面
図
図
【図１０】従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示
す断面図
す断面図
【図１１】従来例における、イオン飽和電流密度の測定
結果を示す図
結果を示す図
１ 真空容器 ２ ガス供給装置 ３ ポンプ ４ アンテナ用高周波電源 ５ アンテナ ６ 基板電極 ７ 基板 ８ 基板電極用高周波電源 ９ 分配器 １０ 給電ピン １１ ショートピン １２ 誘電体 １３ 絶縁カバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｂ Ａ (72)発明者 松井 卓也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 FA04 HA07 JA18 JA19 KA30 KA45 4K057 DA20 DD03 DE01 DE06 DM18 DM29 DM33 DM40 DN01 5F004 AA01 BA20 BB11 BB18 BC08 CA06 DA00 DA01 DA02 DA03 DA04 DA15 DA16 DA18 5F045 AA08 BB01 DP03 DQ10 EH02 EJ02 EK05
Claims (29)
- 【請求項１】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
られたアンテナに、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高
周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマ
を発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であっ
て、アンテナの中心付近と真空容器とを短絡し、アンテ
ナの中心とも周辺とも異なる一部位に高周波電圧を給電
した状態で基板を処理することを特徴とするプラズマ処
理方法。 - 【請求項２】 アンテナが真空容器内に設けられ、アン
テナと真空容器の間に誘電体が挟まれている状態で、誘
電体の中心付近に設けられた貫通穴を介してアンテナと
真空容器とを短絡し、誘電体の中心とも周辺とも異なる
一部位に設けられた貫通穴を介してアンテナに高周波電
圧を給電することを特徴とする、請求項１記載のプラズ
マ処理方法。 - 【請求項３】 高周波電圧を給電する部位を複数とし、
かつ、高周波電圧を給電する部位の各々がアンテナの中
心に対してほぼ等配置され、かつ、高周波電圧を給電す
る部位の各々に、同位相の高周波電圧を給電することを
特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項４】 アンテナの大きさと、誘電体の誘電率
と、アンテナと真空容器を短絡するための導体の太さと
が、アンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよ
う設計されていることを特徴とする、請求項２記載のプ
ラズマ処理方法。 - 【請求項５】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
られたアンテナに、周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高
周波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマ
を発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法であっ
て、アンテナの中心とも周辺とも異なる一部位と真空容
器とを短絡し、アンテナの中心付近に高周波電圧を給電
した状態で基板を処理することを特徴とするプラズマ処
理方法。 - 【請求項６】 アンテナが真空容器内に設けられ、アン
テナと真空容器の間に誘電体が挟まれている状態で、誘
電体の中心付近に設けられた貫通穴を介してアンテナに
高周波電圧を給電し、誘電体の中心とも周辺とも異なる
一部位に設けられた貫通穴を介してアンテナと真空容器
とを短絡することを特徴とする、請求項５記載のプラズ
マ処理方法。 - 【請求項７】 真空容器と短絡する部位を複数とし、か
つ、真空容器と短絡する部位の各々がアンテナの中心に
対してほぼ等配置されていることを特徴とする、請求項
５記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項８】 アンテナの大きさと、誘電体の誘電率
と、アンテナに高周波電圧を給電するための導体の太さ
とが、アンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらす
よう設計されていることを特徴とする、請求項５記載の
プラズマ処理方法。 - 【請求項９】 アンテナの表面が絶縁カバーにより覆わ
れていることを特徴とする、請求項１または５記載のプ
ラズマ処理方法。 - 【請求項１０】 アンテナと真空容器との間に設けられ
た環状でかつ溝状のプラズマトラップによって、基板上
のプラズマ分布が制御された状態で基板を処理すること
を特徴とする、請求項１または５記載のプラズマ処理方
法。 - 【請求項１１】 アンテナが基板と逆方向に凸形のドー
ム状であることを特徴とする、請求項１または５記載の
プラズマ処理方法。 - 【請求項１２】 アンテナが基板の方向に凸形のドーム
状であることを特徴とする、請求項１または５記載のプ
ラズマ処理方法。 - 【請求項１３】 アンテナの周辺から中心に向かってス
ロット（切り込み）を設けたことを特徴とする、請求項
１または５記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項１４】 真空容器内に直流磁界が存在しないこ
とを特徴とする、請求項１または５記載のプラズマ処理
方法。 - 【請求項１５】 真空容器と、真空容器内にガスを供給
するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
の排気装置と、真空容器内に基板を載置するための基板
電極と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、ア
ンテナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を
供給することのできる高周波電源とを備えたプラズマ処
理装置であって、アンテナの中心付近と真空容器とが短
絡され、アンテナの中心とも周辺とも異なる一部位に高
周波電圧を給電することを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項１６】 アンテナが真空容器内に設けられ、ア
ンテナと真空容器の間に誘電体が挟まれ、誘電体の中心
付近に設けられた貫通穴を介してアンテナと真空容器と
が短絡され、誘電体の中心とも周辺とも異なる一部位に
設けられた貫通穴を介してアンテナに高周波電圧を給電
することを特徴とする、請求項１５記載のプラズマ処理
装置。 - 【請求項１７】 高周波電圧を給電する部位を複数と
し、かつ、高周波電圧を給電する部位の各々がアンテナ
の中心に対してほぼ等配置され、かつ、高周波電圧を給
電する部位の各々に、同位相の高周波電圧を給電するこ
とを特徴とする、請求項１５記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１８】 アンテナの大きさと、誘電体の誘電率
と、アンテナと真空容器を短絡するための導体の太さと
が、アンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらすよ
う設計されていることを特徴とする、請求項１６記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項１９】 真空容器と、真空容器内にガスを供給
するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
の排気装置と、真空容器内に基板を載置するための基板
電極と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、ア
ンテナに周波数５０ＭＨｚ乃至３ＧＨｚの高周波電力を
供給することのできる高周波電源とを備えたプラズマ処
理装置であって、アンテナの中心とも周辺とも異なる一
部位と真空容器とが短絡され、アンテナの中心付近に高
周波電圧を給電することを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項２０】 アンテナが真空容器内に設けられ、ア
ンテナと真空容器の間に誘電体が挟まれ、誘電体の中心
付近に設けられた貫通穴を介してアンテナに高周波電圧
を給電し、誘電体の中心とも周辺とも異なる一部位に設
けられた貫通穴を介してアンテナと真空容器とが短絡さ
れていることを特徴とする、請求項１９記載のプラズマ
処理装置。 - 【請求項２１】 真空容器と短絡する部位を複数とし、
かつ、真空容器と短絡する部位の各々がアンテナの中心
に対してほぼ等配置されていることを特徴とする、請求
項１９記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項２２】 アンテナの大きさと、誘電体の誘電率
と、アンテナに高周波電圧を給電するための導体の太さ
とが、アンテナにＴＭ01モードの電磁界分布をもたらす
よう設計されていることを特徴とする、請求項２０記載
のプラズマ処理装置。 - 【請求項２３】 アンテナの表面が絶縁カバーにより覆
われていることを特徴とする、請求項１５または１９記
載のプラズマ処理装置。 - 【請求項２４】 アンテナと真空容器との間に、環状で
かつ溝状のプラズマトラップを設けたことを特徴とす
る、請求項１５または１９記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項２５】 アンテナが基板と逆方向に凸形のドー
ム状であることを特徴とする、請求項１５または１９記
載のプラズマ処理装置。 - 【請求項２６】 アンテナが基板の方向に凸形のドーム
状であることを特徴とする、請求項１５または１９記載
のプラズマ処理装置。 - 【請求項２７】 アンテナの周辺から中心に向かってス
ロット（切り込み）を設けたことを特徴とする、請求項
１５または１９記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項２８】 真空容器内に直流磁界を印加するため
のコイルまたは永久磁石を備えていないことを特徴とす
る、請求項１５または１９記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項２９】 アンテナは、板状であることを特徴と
する請求項１５記載のプラズマ処理装置。
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