JP7139181B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。
近年、液晶表示装置（ＬＣＤ）や有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造に於いて、ガラス基板等の基板に所定のプラズマ処理を実施する際に、基板サイズの大型化に伴い、大面積の基板を処理可能なプラズマ処理装置のニーズが高い。また、基板に対して、プラズマエッチングや、プラズマ製膜等の処理を行う場合、従来の容量結合性プラズマ処理装置では、生成されるプラズマ密度が低く、それに伴い、エッチング速度や、製膜速度が低い為、処理時間が長くなり、生産性悪化や装置台数の増加による製造ラインのコスト増加等の問題が有る。
この様な問題に対して、高密度のプラズマが生成可能な誘導結合性プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）を使用したプラズマ処理装置が有効であるが、処理を行う基板面積の大型化に伴い、誘導結合型プラズマ処理装置においても、以下の様な装置に対する要求課題が有る。
（１）より高密度のプラズマが生成可能な、高密度プラズマ生成機構。
（２）大面積で均一なプラズマが生成可能な、高密度プラズマ生成機構。
（３）大面積で、プラズマの面内分布を自在に調整可能な、高密度プラズマ生成機構。
（４）高周波電力（ＲＦパワー）が高パワーになっても、ＩＣＰ生成用アンテナコイルのＲＦ電位を低く抑え、アンテナ下の誘電体窓のプラズマからのイオンアタックによる削れを抑制し、誘電体窓のイオンアタックで発生する異物（パーティクル）の発生量を低減可能な、高密度プラズマ処理装置。
（５）様々なプラズマ処理のアプリケーションに対し、安定して放電可能で、且つ、種々のプラズマ処理条件に対し、簡単にプラズマの強弱、密度分布が調整可能な、高密度プラズマ処理装置。
この様な、プラズマ処理装置に対する要求課題に対して、従来のプラズマ処理装置では、全ての課題を克服する事が困難であった。
特許第４０８０７９３号公報 特許第５３９９１５１号公報 特開２０１３－１０５６６４号公報
前記した、プラズマ処理装置に対する要求に対して、特許文献１では、複数のコイルを並列に配置してなる平面上のアンテナコイルと、各々に直列に接続された１つ以上のコンデンサーを備えた集合体アンテナが用いられている。
しかし、このプラズマ処理装置では、基板サイズの大型化に伴い、より大容量の高周波電力（ＲＦパワー）をかけた場合、アンテナコイルの給電部の電位が十分に低下できずに、前記（４）に記載のアンテナ下の誘電体窓のプラズマからのイオンアタックによる削れと、異物の発生を十分に抑制する事が出来ていない。
また、（１）に記載のより高密度のプラズマが要求される中、このアンテナ構造では、プラズマ密度の高密度化に限界が有った。
特許文献２に記載の技術では、処理室内に誘導結合を形成するアンテナ回路と、アンテナ回路に並列に接続された並列回路を具備し、アンテナ回路のインピーダンスと、前記並列回路のインピーダンスとを逆位相にして、プラズマの分布調整を実施可能なプラズマ処理装置が記載されている。
しかし、特許文献２に記載の技術においては、前記プラズマ処理装置に対する要求課題の（４）に記載のアンテナ給電部の電位上昇に対する効果の記載は無い。また、アンテナ回路と前記並列回路が、並列共振に近い状態になった場合、アンテナ給電部のＲＦ電位が上昇し、アンテナ電位上昇による誘電体窓へのプラズマからのイオンアタックの増加や、イオンアタックで発生する異物（パーティクル）の増加の懸念が推測される。
また、前記要求課題の（３）に記載の大面積でのプラズマ面内分布を自在に調整可能な構造とはなっていない。
また、アンテナ端をコンデンサーを介してＧＮＤに接続したり、そのままＧＮＤに接続した場合、アンテナの長さを長くすると、アンテナのインダクタンス（Ｌ成分）の増加により、アンテナ給電部のＲＦ電位の上昇やアンテナ回路と並列な回路のリアクタンス成分（Ｃ成分）を増加させる（コンデンサーの場合は容量を低下させる）必要が有り、アンテナと並列回路のインピーダンスの調整範囲が狭くなる為、大面積におけるプラズマ分布の自在な調整が難し事が推測される。
特許文献３に記載の技術では、複数の分割アンテナのそれぞれに並列に設けられた並列共振キャパシター回路を有し、負荷を並列共振状態にする事で、整合（マッチング）回路に流れる電流値を少なくして、整合回路の発熱を抑制しつつ、誘導結合プラズマ処理装置のパワー効率を向上させる事が可能な、アンテナ回路が記載されている。
しかし、特許文献３に記載の技術においても、前記プラズマ処理装置に対する要求課題の（４）に記載のアンテナ給電部の電位上昇に対する効果の記載は無い。また、アンテナ回路と前記並列回路が並列共振に近い状態になった場合、アンテナ給電部のＲＦ電位が上昇し、アンテナ電位上昇による誘電体窓へのプラズマからのイオンアタックの増加や、イオンアタックで発生する異物（パーティクル）の増加の懸念が推測される。
本発明は前記事情に鑑みなされたものであり、アンテナ給電部の電位が低く、異物の発生を抑制可能で、且つ、高密度プラズマを実現可能であり、プラズマ処理の面内分布の制御性に優れ、大面積のプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置の提供を目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
「１」本発明に係るプラズマ処理装置は、内部の圧力が制御可能な真空容器と、前記真空容器内にガスを供給するガス供給手段と、前記真空容器内に設けられて、上面に基板を載置する下部電極と、この下部電極に対向配置された誘導結合を形成する為のアンテナとを有するプラズマ処理装置であって、前記誘導結合を形成する前記アンテナが、一端を整合回路を介し、高周波電力を供給する高周波電源に接続し、他端を開放端とし、前記アンテナの長さがＲＦ周波数の波長（λ）の１／２λ未満であり、前記アンテナの高周波電力給電側に、前記アンテナに並列なインピーダンス調整回路を接続し、前記インピーダンス調整回路による合成インピーダンスのリアクタンス成分を、前記アンテナに供給されるＲＦ周波数に対し、容量性負荷から誘導性負荷まで調整可能とすることを特徴とする。
プラズマ処理装置において、下部電極と誘導結合するアンテナの一端を整合回路を介し高周波電源に接続し、他端を開放端とすることにより、アンテナの他端をコンデンサーを介し接地した従来構造に比べ、アンテナ給電部におけるＲ Ｆ 電位を例えば約１／３以下などに低減できる。このため、アンテナから放射される振動電界を低減することができ、プラズマからのイオンアタックによる誘電体窓の削れを抑制し、イオンアタックに起因する異物（パーティクル）発生を抑制できる。
プラズマ処理装置において、合成インピーダンスのリアクタンス成分を容量性負荷から誘導性負荷まで調整可能なインピーダンス調整回路を備えることで、アンテナに流れるＲＦ電流の量を調整可能となる。これにより、プラズマの密度、強弱が調整可能となる。
アンテナに並列なインピーダンス調整回路とすることで、より高密度のプラズマの生成を可能とし、大面積で均一なプラズマの生成を可能とする。
「２」本発明において、前記インピーダンス調整回路が可変コンデンサーであり、使用するアプリケーションによって前記可変コンデンサーの容量を最適化し、前記インピーダンス調整回路の合成インピーダンスを、前記アンテナに供給されるＲＦ周波数に対し調整する事により、プラズマ分布の調整、プラズマ密度の調整を自在としたことが好ましい。
可変コンデンサーの利用により、使用するアプリケーションによって種々のプラズマ処理条件に対し、プラズマ分布、プラズマ密度の調整が容易にできるようになる。
「３」本発明において、前記誘導結合を形成するアンテナがスパイラル形状のコイルアンテナであり、その巻き数（ターン数）が少なくとも２ターン以上の巻き数を有することが好ましい。
スパイラル形状のコイルアンテナであれば、一般的な櫛形形状や、はしご型形状、クランク型形状のアンテナに比べて、アンテナとプラズマとの結合が強くなり、より高密度のプラズマが生成可能である。
また、コイルアンテナの巻き数は、下記、アンテナから放射される磁界強度Ｈの式（１）から、磁場強度Ｈと比例関係にあり、ターン数が多い程、コイルアンテナから放射される磁場強度が強くなり、より、高密度のプラズマが生成可能となる。
Figure 0007139181000001
式（１）において、Ｉは、コイルアンテナに流れる電流（瞬時値）で、ａはコイルアンテナの半径、ｘは中心からの距離、ｎはコイルアンテナの巻き数（ターン数）をそれぞれ表す。
「４」本発明において、前記アンテナの開放端側の部分が、電位の上昇による気中放電（アーキング）防止用の絶縁体で被覆されるか、或いは、絶縁体を介し、近くの構造物に支持されたことが好ましい。
アンテナの一端を開放端にすると、ＲＦ電位の上昇により高ＲＦ電力を投入した際、気中放電（アーキング）を発生するおそれがある。アンテナの開放端を絶縁体で覆うか、絶縁体を介して支持すると、気中放電（アーキング）を防止することができる。
「５」本発明に係るプラズマ処理装置は、内部の圧力が制御可能な真空容器と、前記真空容器内にガスを供給するガス供給手段と、前記真空容器内に設けられて、上面に基板を載置する下部電極と、この下部電極に対向配置された誘導結合を形成する為のアンテナとを有するプラズマ処理装置であって、前記アンテナが、一端を整合回路を介し高周波電力を供給する高周波電源に接続し、他端を開放端とした複数のアンテナ素子を集合させた集合体アンテナであり、前記アンテナの長さが、ＲＦ周波数の波長（λ）の１／２λ未満であり、前記整合回路から前記複数のアンテナまでの間に、ＲＦ電力を分配供給する為のＲＦ電力分配経路を有し、前記ＲＦ電力分配経路と各々のアンテナの高周波電力給電側の間に、前記アンテナに並列なインピーダンス調整回路が、少なくとも１つ以上のアンテナに並列に接続され、前記アンテナまたはアンテナ群と、前記インピーダンス整合回路による合成インピーダンスのリアクタンス成分が、前記アンテナまたは前記アンテナ群に供給されるＲＦ周波数に対して、容量性負荷から誘導性負荷まで前記インピーダンス調整回路により調整可能なことを特徴とする。
プラズマ処理装置において、下部電極と誘導結合するアンテナまたはアンテナ群の一端を整合回路を介し高周波電源に接続し、他端を開放端とすることにより、アンテナの他端をコンデンサーを介し接地した従来構造に比べ、アンテナ給電部におけるＲ Ｆ 電位を例えば約１／３以下などに低減できる。このため、プラズマからのイオンアタックによる誘電体窓の削れを抑制し、イオンアタックに起因する異物（パーティクル）発生を抑制できる。
プラズマ処理装置において、合成インピーダンスのリアクタンス成分を容量性負荷から誘導性負荷まで調整可能なインピーダンス調整回路を備えることで、アンテナに流れるＲＦ電流の量を調整可能となる。これにより、プラズマの密度、強弱が調整可能となる。
複数のアンテナ素子を集合した集合体アンテナとすることにより、大面積で均一なプラズマが生成可能な高密度プラズマ生成機構を提供できる。
アンテナに並列なインピーダンス調整回路とすることで、より高密度のプラズマの生成を可能とし、大面積で均一なプラズマの生成を可能とする。
また、複数のアンテナ群からアンテナを構成することでプラズマの面内分布調整を自在に行うことができるプラズマ処理装置を提供できる。
「６」本発明において、前記インピーダンス調整回路が可変コンデンサーであり、使用するアプリケーションによって前記可変コンデンサーの容量を最適化し、前記インピーダンス調整回路の合成インピーダンスを、前記アンテナに供給されるＲＦ周波数に対し調整する事により、プラズマ分布調整、プラズマ密度の調整を自在としたことが好ましい。
可変コンデンサーの利用により、使用するアプリケーションによって種々のプラズマ処理条件に対し、プラズマ分布、プラズマ密度の調整が容易にできるようになる。
「７」本発明において、前記誘導結合を形成するアンテナがスパイラル形状のアンテナコイルであり、その巻き数（ターン数）が少なくとも２ターン以上の巻き数を有することが好ましい。
スパイラル形状のコイルアンテナであれば、一般的な櫛形形状や、はしご型形状、クランク型形状のアンテナに比べて、アンテナとプラズマとの結合が強くなり、より高密度のプラズマが生成可能である。
また、コイルアンテナの巻き数は、先に示したアンテナから放射される磁界強度Ｈの式（１）から、磁場強度Ｈと比例関係にあり、ターン数が多い程、コイルアンテナから放射される磁場強度が強くなり、より、高密度のプラズマが生成可能となる。
「８」前記アンテナの開放端側の部分が、電位の上昇による気中放電（アーキング）防止用の絶縁体で被覆されるか、或いは、絶縁体を介し、近くの構造物に支持されたことが好ましい。
アンテナの一端を開放端にすると、ＲＦ電位の上昇により高ＲＦ電力を投入した際、気中放電（アーキング）を発生するおそれがある。アンテナの開放端を絶縁体で覆うか、絶縁体を介して支持すると、気中放電（アーキング）を防止することができる。
「９」本発明において、前記アンテナ群の各々のアンテナのＲＦ給電部から開放端部に到る経路の途中で、各々のアンテナに流れるＲＦ電流を計測可能な電流計を具備し、前記アンテナに流れる電流値から、前記インピーダンス調整回路のインピーダンスを調整自在とし、前記アンテナに流れる電流値を調整する事で、プラズマ密度の面内分布を制御可能としたことが好ましい。
アンテナの電流値から、アンテナに並列に接続されたインピーダンス調整回路のインピーダンスを調整可能にできるので、プラズマ分布調整の再現性の確保と、調整時間の短縮が可能となる。また、アンテナ群のいずれかのアンテナやインピーダンス調整回路のいずれかの制御機構に不具合が発生した場合、瞬時に不具合を検出し、基板のプラズマ処理を中断し、アラームを発報することで、基板の処理不良を未然に防ぐことが可能となる。
「１０」本発明において、前記インピーダンス調整回路の調整が、プラズマ処理を行う為の処理レシピの各処理ステップにおいて設定可能であり、事前に、任意のインピーダンス調整回路の値を設定したインピーダンス調整値のパラメーター設定により設定可能としたことが好ましい。
プラズマ処理を行う場合、事前に、任意のインピーダンス調整回路の値を設定した、インピーダンス調整値のパラメーター設定を用いることにより、各処理ステップに於いて最適なプラズマ分布やプラズマ強度を選択する事が可能なプラズマ処理装置を提供できる。
これによって、様々なプラズマ処理のアプリケーションに対して、簡単に、プラズマの強弱、密度分布が調整可能になる。
「１１」本発明において、前記合成インピーダンスのリアクタンス成分が使用するＲＦ周波数に対して、容量性負荷から誘導性負荷までの変化に対応可能な、逆Ｌ型整合回路、または、Ｔ型整合回路から前記整合回路が構成されたことが好ましい。
逆Ｌ型整合回路あるいはＴ型整合回路により容量性負荷のインピーダンスから誘導性負荷のインピーダンスまで整合範囲をカバーすることが可能となり、本形態のプラズマ処理装置に適用できる。
本発明のプラズマ処理装置によれば、従来の誘導結合型プラズマ処理装置と比較して、より高密度のプラズマが生成可能であり、また、大面積であってもプラズマの面内分布を自在に調整可能となり、また、高周波電力が高パワーになっても、アンテナコイルのＲＦ電位を低く抑え、アンテナ下の誘電体窓のプラズマからのイオンアタックによる削れを抑制し、異物（パーテイクル）の発生を抑制する事が可能となる。
尚、本発明は、プラズマエッチング装置や、アッシング装置に限らず、ＣＶＤ製膜装置等の他のプラズマ処理装置に広く適用する事が出来る。
従来の誘導結合型プラズマ処理装置を示す断面図。 本発明の第１ 実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図。 本発明の第１ 実施形態に係るプラズマ処理装置に設けられる終端開放端アンテナの例を示す図。 本発明の第１ 実施形態に係るプラズマ処理装置に設けられる終端開放端アンテナと並列なインピーダンス調整用回路（可変コンデンサー）の配置例を示す図。 従来の誘導結合型アンテナを使用した際のアンテナコイルの電位分布を示す図。 本発明の第１ 実施形態に係る終端開放端アンテナ素子と、並列なインピーダンス調整回路（可変コンデンサー）を使用した際の、アンテナコイルの電位分布を示す図。 別の形態において、終端開放端アンテナコイルに更に直列にコンデンサーを追加した際の、アンテナコイルの電位分布を示す図。 同終端部開放端アンテナコイルを使用した場合と、従来のアンテナ構造における、セラミック誘電体窓下に設置したＳｉＯ２酸化膜の評価用チップの削れ量比較結果を測定した場合に適用したプラズマ処理装置を示す断面図。 コイルアンテナ他端部（開放端）の気中放電（アーキング）防止構造を示すもので、（Ａ）は第１の例を示す斜視図、（Ｂ）は第２の例を示す斜視図。 本発明の実施例１のプラズマ処理装置における、負荷側合成インピーダンスのＲ Ｆ周波数に対する変化を示した図。 本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置に設けられる終端開放端アンテナ群（４個）と、各々のアンテナに並列なインピーダンス調整回路（可変コンデンサー）の配置例を示す図。 本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置に設けられる終端開放端アンテナ群（４個）と、２個のアンテナに対して１つの並列なインピーダンス調整回路（可変コンデンサー）を設置した際の配置例を示す図。 本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置に設けられる終端開放端アンテナ群（１６個）と、各々のアンテナに並列なインピーダンス調整回路（可変コンデンサー） を設置した際の配置例を示す図。 本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置に設けられる終端開放端アンテナ群（１６個）と、２個のアンテナに対して、１つの並列なインピーダンス調整回路（可変コンデンサー） を設置した際の配置例を示す図。 本発明の第２実施形態に係る終端開放端アンテナ群と、各々のアンテナに並列なインピーダンス調整回路（可変コンデンサー）を設置し、インピーダンス調整を実施した状態において、プラズマ密度分布調整を簡略的に示した、プラズマ処理装置の断面図。 終端部が開放端のアンテナにおける、アンテナと並列接続されたインピーダンス調整回路を調整した時の、酸素プラズマの発光分光強度（ＯＥＳ）の比較結果を示すグラフ。 実施例２のアンテナ構造の場合の酸素プラズマ密度と、従来のアンテナ構造の場合の酸素プラズマ密度について圧力１０ｍＴｏｒｒの場合の比較結果を示すグラフ。 実施例２のアンテナ構造の場合の酸素プラズマ密度と、従来のアンテナ構造の場合の酸素プラズマ密度について圧力２０ｍＴｏｒｒの場合の比較結果を示すグラフ。 実施例２のアンテナ構造の場合の酸素プラズマ密度と、従来のアンテナ構造の場合の酸素プラズマ密度について圧力３０ｍＴｏｒｒの場合の比較結果を示すグラフ。 本発明の実施形態で使用するマッチング（整合）回路の内、Ｔ型整合回路の電気回路図の１ 例を示した図。 本発明の実施形態で使用するマッチング（整合） 回路の内、逆Ｌ型整合回路の電気回路図の１ 例を示した図。
「第１実施形態」
本発明のプラズマ処理装置の各実施形態について、図面に基づき説明する。
図１は基本的な構造の誘導結合型プラズマ処理装置Ａを示す断面図であり、図２は本発明に係る第１実施形態の誘導結合型プラズマ処理装置Ｂを示す断面図である。
プラズマ処理装置Ａ、Ｂは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）等のフラットパネルディスプレイの製造プロセス中において、プラズマによるドライエッチング等の処理を行うプラズマ処理装置である。
プラズマ処理装置Ａ、Ｂは、内部の圧力が制御可能な金属製の真空容器１１と、真空容器１１の上面に設けられ、電磁波を透過する誘電体窓１２と、真空容器１１内を排気して所望の真空度、例えば、０．１～１００Ｐａ程度に圧力を維持可能な排気ポンプ１３と、真空容器１１内に設けられて、上面（一主面）にプラズマ処理を行う為の基板（被処理物）Ｓを載置するアルミニウム等の導電性材料からなる第２の電極（下部電極）１４と、下部電極１４に対応して誘電体窓１２の上方に配置された誘導結合を形成するためのアンテナからなる第１の電極（誘導結合アンテナ）１５と、アンテナの周辺を覆う、アルミニウム等の金属製の導電性材料からなる、高周波シールド１６により構成されている。
誘電体窓１２は、誘導結合アンテナ１５から放射される電磁波を透過させて、真空容器１１内に電磁波を放射させ、真空容器内に高密度プラズマを形成させるもので、石英やセラミック等の誘電体により構成されている。
真空容器１１には、この真空容器１１内に処理ガスを導入する為の処理ガス導入口２１が設置され、この処理ガス導入口２１には、被処理基板に対するプラズマ処理を実施する際に適した各種ガスの供給手段（図示せず）が接続されている。この処理ガス導入口２１から、真空容器内１１に各種処理ガスが導入され、真空容器１１内を所望の圧力に調整する為の自動圧力調整バルブ（図示せず）によって、各処理条件に最適な圧力に調整できるようになっている。
真空容器１１の底部には、排気管２０を介し排気ポンプ１３が接続されているので、真空容器１１の内部を排気でき、プラズマ処理中の真空容器１１の圧力を、設定された所望の圧力に調整・維持できる。真空容器１１の側壁にはゲートバルブ２７が設けられ、基板Ｓを搬入できるようになっている。
また、第２の電極（下部電極）１４には、バイアス用の第２の高周波（ＲＦ）電源２５から、第２のマッチングボックス（バイアス用整合器）２４を介して、１～１００ＭＨｚ程度の高周波電力が供給される。下部電極１４の周辺には、下部電極１４と真空容器１１との間の絶縁を保つ為の、絶縁部材１９が設置されている。
誘導結合アンテナ１５は、真空容器１１内に高周波電磁波を放射して、所望の処理ガスと所望の処理圧力において、プラズマを励起・解離・電離させて高密度プラズマを発生させるものである。
図３に示すように、例えば、銅板等の導電性材料からなる平面状のコイルアンテナ３１から構成され、基本的な構造では、図１に示すように、アンテナコイルの一端が、第１のマッチングボックス（ＩＣＰ用整合器）２２に接続され、他端（アンテナ終端側）は、直接、又は図１に示す可変コンデンサー３４等を介してＧＮＤ電位に接続される。前記、第１のマッチングボックス２２には、第１の高周波（ＲＦ）電源２３から、１ＭＨｚ～４０ＭＨｚ程度の高周波（ＲＦ）電力が供給され、第１のマッチングボックス２２を介して、誘導結合アンテナ１５にＲＦ電力が供給される。
下部電極１４の内部には、被処理物の基板Ｓの背面に冷却用の熱伝達ガス（Ｈｅ等）を供給する為の、Ｈｅガス通路が内蔵されており、Ｈｅガス導入部２６から、Ｈｅ等の熱伝達ガスを導入する事で、プラズマ処理中の基板Ｓの温度上昇を抑える事が出来る様になっている。その際、下部電極１４と基板Ｓの間には、基板吸着のためのＤＣ電圧用電極（図示せず）が有り、ＤＣ電圧を印加することで、基板Ｓを吸着し、基板の冷却効率を高めることができる。
プラズマ処理装置Ａ、Ｂを用いて、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）等の表示装置の製造プロセス中で、プラズマ処理を行うには、被処理物の基板Ｓを、図示しない真空搬送室から、基板搬送ロボットを使用し、ゲートバルブ２７を開けて、基板Ｓを真空容器１１に搬入する。
基板受取り・受け渡し機構（図示しない）を使用して基板Ｓを下部電極１４表面の基板載置台の上に移送する。ゲートバルブ２７を閉めて、処理ガス導入導入口２１から処理ガスを導入し、排気ポンプ１３で排気を行いながら、真空容器１１内を所望の圧力、例えば０．１～１００Ｐａ程度に調整・維持した後、第１の高周波電源２３より、アンテナ１５に高周波を印加する。この時、誘導結合アンテナ（第１の電極）１５から、誘電体窓１２を透過して真空容器１１内に電磁波が放射され、真空容器１１内にプラズマが発生する。プラズマ処理用ガスは、プラズマ中で解離し、化学的に活性なラジカルや、電離したイオンとなって、被処理対象である基板Ｓにプラズマ処理を施す。
基本的な構造の誘導結合型プラズマ処理装置Ａ（図１）において、誘導結合アンテナ１５は、コイルアンテナ３１と、アンテナ終端側の可変コンデンサー３４を直列に接続し、アンテナ終端側可変コンデンサー３４を介して、ＧＮＤに接続された構造となっている。
この時のコイルアンテナ３１の、ＲＦ給電部側のＲＦ電位（Ｖ０－Ｐ’）は、第１の高周波電源２３により、コイルアンテナ３１に高周波電力を給電した時のコイルアンテナ３１に流れる電流をＩ’、供給される高周波電力の角周波数をω、コイルアンテナ３１の自己インダクタンスをＬ１、コイルアンテナ３１に直列接続されるコンデンサー３４の静電容量をＣ１とすると、次の式（２）で表される。
Figure 0007139181000002
この場合のコイルアンテナ３１とコイルアンテナ３１に直列接続されたコンデンサー３４における、コイルアンテナ３１のＲＦ電位分布のイメージを図５に示す。
コイルアンテナ３１の他端部には、直列にコンデンサー３４が接続されて、その後、接地電位に接続されている為、コイルアンテナ３１のＲＦ給電部のＲＦ電位（Ｖ０－Ｐ’）を、コンデンサーの容量に応じて、低下させる事が可能となっている。
しかし、コイルアンテナ３１が大きくなり、コイルアンテナ３１の長さが長くなると、比例して、コイルアンテナ３１の自己インダクタンスＬも増大する為、直列のコンデンサーの容量による、コイルアンテナ３１のＲＦ電位（Ｖ０－Ｐ’）の低下にも限界が有り、コイルアンテナ３１のＲＦ電位が上昇する問題が有った。
（コイルアンテナ終端部開放端の効果についての説明）
本発明の第１実施形態における、プラズマ処理装置Ｂを図２に示す。図２において、コイルアンテナ３１は、一端（アンテナＲＦ入力部３２）を第１のマッチングボックス２２内部の整合回路を介して、第１の高周波電源２３に接続され、他端は、開放端３３とされている。また、コイルアンテナ３１の一端側には高周波電力供給側と並列になるようにインピーダンス調整回路１８が接続されている。
コイルアンテナ３１の終端部を開放端３３とした場合、開放端部分ではコイルアンテナ３１のＲＦ電位は腹のような状態になる為、開放端部分でのＲＦ電位Ｖが上昇し、コイルアンテナ給電部におけるＲＦ電位ＶＰ－０‘’は、従来の様なコイルアンテナ３１に直列のコンデンサー３４を介して接地電位に接続する場合に比べ、約１/３以下に低減できることが後述する試験結果等により判明している。
この場合のコイルアンテナ３１とアンテナ終端部開放端３３における、コイルアンテナ３１のＲＦ電位分布のイメージを図６に示す。
また、実際にコイルアンテナ３１にＲＦ電力を供給して、プラズマを生成した時の、基本的な構造のプラズマ装置Ａ（実施例１）におけるコイルアンテナ給電部のＲＦ電位Ｖ0－P‘’と、本発明の第１実施形態のプラズマ処理装置Ｂ（基本型）におけるＲＦ電位Ｖ0－P‘’の実際の測定値を以下の表１に示す
Figure 0007139181000003
表１の結果から、本発明の実施例１のプラズマ処理装置における、コイルアンテナ３１給電部のＲＦ電位（ＶＰ－Ｐ＝Ｖ０－Ｐ×２）は、従来型の処理装置における、コイルアンテナ３１給電部のＲＦ電位（ＶＰ－Ｐ＝Ｖ０－Ｐ×２）と比較して、約３０％以下という大幅な値に低減している事が判る。
この結果から、本発明の実施例においては、先述した、大型プラズマ処理装置に対する要求課題の内、（４）に記載のコイルアンテナ３１のＲＦ電位を低く抑える事が可能になり、コイルアンテナ下の誘電体窓１２のプラズマからのイオンアタックによる削れを抑制し、誘電体窓１２のイオンアタックで発生する異物（パーティクル）の量を低減可能である事が判る。
実際に、アンテナ下の誘電体窓のプラズマからのイオンアタックによる削れ量の比較を実施する為、真空容器１１の内部の、誘電体窓１２のプラズマに曝される真空容器側に（誘電体窓１２の下側に）、プラズマからのイオンアタックによる削れ量の評価のために、ガラス基板表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の薄膜を付けた、評価用ガラスチップを貼り付け、プラズマからのイオンアタックによるＳｉＯ２膜の削れ量の評価を行った。
その詳細について図８と以下の表２に示す。
Figure 0007139181000004
図８と表２に示す結果から、本発明の実施例においては、基本型の誘導結合プラズマ処理装置と較べて、誘電体窓下の評価用ＳｉＯ２の削れ量（エッチングレート）は１３．５％に低減しているが、同時に、被処理対象のガラス基板のＳｉＯ２薄膜の削れ量（エッチングレート）には、変化が見られない事が判明した。
この結果から、プラズマ処理による被処理対象のガラス基板の薄膜エッチング処理性能は維持したまま、異物（パーティクル）の発生原因となる、誘電体窓（セラミック等）の削れ量を大きく低減可能である事が判明した。
尚、本実施例の実施中に、コイルアンテナ３１のコイル終端部（開放端）３３において、ＲＦ電位の上昇により、高ＲＦ電力を投入した際に、気中放電（アーキング）が発生する事が有った。この、気中放電（アーキング）を防止する為には、図９に示す様に、コイルアンテナセグメント３９の終端部（開放端）を、セラミックや絶縁樹脂等の絶縁体４０で被覆する構造（図９（Ａ）参照）や、コイルアンテナセグメント３９の終端部（開放端）を、セラミックや樹脂等の絶縁材料で出来た支持部材（絶縁体）４１を介して、コイルアンテナ近くの構造物４２で支持する構造（図９（Ｂ）参照）を採用することが有効である。
尚、この様なコイルアンテナセグメント３９を被覆する絶縁材料や、支持する為の絶縁材料としては、比誘電率（εｒ）が低く、誘電正接（Ｔａｎδ）が低い材料が好ましい。
例えば、樹脂材料としては、ＰＴＦＥ（商品名：テフロン、εｒ＝２．２、Ｔａｎδ＝０．０００２）や、ポリエーテルイミド（商品名：ウルテム他、εｒ＝３．１５、Ｔａｎδ＝０．００１３）、ポリイミド（商品名：カプトン他、εｒ＝３．７、Ｔａｎδ＝０．００１３）セラミック材料としては、ステアタイト（εｒ＝５．２～６．２、Ｔａｎδ＝７～１３ｅ－４）や、アルミナセラミック（εｒ＝９～１０、Ｔａｎδ＝４ｅ－４）等が好適である。
次に、本第１実施形態において、コイルアンテナのＲＦ給電側に並列なインピーダンス調整回路を接続した際の、アンテナと並列なインピーダンス調整回路による合成インピーダンスについて調査した結果を示す。
一例として、図４に示すように、終端部が開放端であるアンテナコイル３１のＲＦ給電側（アンテナＲＦ入力部３２）に並列なインピーダンス調整回路として、可変コンデンサー３５を接続し、この可変コンデンサー３５の容量を変えた時の、コイルアンテナとインピーダンス調整回路の合成インピーダンスの測定結果を以下の表３に示す。
Figure 0007139181000005
表３に記載の合成インピーダンスの測定結果から、
（１）５０ｐＦの場合…合成インピーダンスのリアクタンスは誘導性負荷、
（２）８０ｐＦ～（４）１５０ｐＦの場合…合成インピーダンスのリアクタンス成分は容量性負荷、
（５）２５０ｐＦ～（６）４００ｐＦの場合…合成インピーダンスのリアクタンス成分は、誘導性負荷である事がわかった。
即ち、直列リアクタンスを大きく変化できていることがわかる。
この様に、コイルアンテナ３１のＲＦ給電側（アンテナＲＦ入力部３２）に並列なインピーダンス調整回路１８（可変コンデンサー３５）を接続して、合成インピーダンスが誘導性負荷から、容量性負荷まで調整可能にする事で、コイルアンテナ３１に流れるＲＦ電流の量を調整可能となることがわかる。
これは、コイルアンテナ３１の入力側の並列組み込みの可変コンデンサー３５の容量を調整することで、整合器２２から見たアンテナ負荷のインピーダンスを並列共振点（コイルアンテナ３１から並列の可変コンデンサー３５への循環電流が最大）から直列共振点（負荷に流入する電流最大）に近いインピーダンスとすることでコイルアンテナ３１に流れる電流を最大化し、プラズマ密度を最大限に高めることができることによる。
なお、上述の効果を得るために、コイルアンテナ３１の長さは、ＲＦ周波数の波長λの１／２未満であることが望ましく、波長λの１／４未満であることがより望ましい。コイルアンテナ３１の長さが上述の範囲を超えると以下のような問題が発生する。
１）コイルアンテナ３１の両端（アンテナＲＦ入力部３２と他端の開放端３３）の間にかかるＲＦ電圧が上昇し、開放端３３に近いアンテナ部で気中放電（アーキング）の問題が発生しやすくなる。
２）アンテナ上に分布するＲＦ電圧やＲＦ電流が定在波分布に近くなり、アンテナ上の電圧の最大・最小の部分では誘電体窓のプラズマからのイオンアタックによる削れ量に差が大きくなり、また、ＲＦ電流最大・最小部分ではその下に生成されるプラズマ強度の差が大きくなってしまう。
３）コイルアンテナ３１と並列なインピーダンス調整回路（インピーダンス調整手段）の可変コンデンサー３５の容量を、非常に低い値（例：５０ｐＦ以下）にしないと、合成インピーダンスを並列共振点から直列共振点に近いインピーダンスまで調整する事が出来なくなるが、低容量のコンデンサーの場合、アンテナ自体の寄生容量（浮遊容量）の影響が大きくなる為、制御が難しくなる。
上記の様な問題を防ぐ為には、コイルアンテナ３１の長さとしては、ＲＦ周波数の波長λの１／２未満であることが望ましく、１／４以下がより望ましい。
なお、この場合のコイルアンテナ３１の長さとは、アンテナのＲＦ給電部（アンテナＲＦ入力部３２）から、アンテナ開放端３３までの総延長長さ（コイルを１次元に伸ばした時の長さ）を指す。
また、コイルアンテナ３１の長さが短すぎる場合、先述のコイルアンテナ３１から放射される磁界強度の式（１）に従い、アンテナから放射される磁界強度は、コイルの巻き数ｎに比例するので、コイルの長さが短い程、巻き数ｎが少なくなる為、コイルアンテナ３１から放射される磁界強度が弱くなり、結果、プラズマ密度が低下する。また、大面積のプラズマを生成する為には、一定の大きさ（長辺と短辺の長さ）のコイルアンテナ３１が必要で有り、その為には一定以上のアンテナ長さが必要である。
コイルアンテナ３１に流れるＲＦ電流と、コイルアンテナ３１から放射される電磁波の強度は、下記、式（１）から比例関係に有る為、流れる電流が多くなるとコイルアンテナ３１から放射されるＲＦ電磁波が強くなる。その結果、誘電体窓１２を介してコイルアンテナ３１の下に生成されるプラズマの密度が高くなり、反対に、ＲＦ電流が少なくなると、コイルアンテナ３１の下に生成されるプラズマ密度が弱くなる。
コイルアンテナから放射される電場強度Ｈは以下の式（１）で示される。
Figure 0007139181000006
式（１）において、Ｉは、コイルアンテナに流れる電流（瞬時値）で、コイルアンテナから放射される磁場の強度は、コイルアンテナに流れる電流Ｉに比例関係にある。
尚、式（１）において、ａはコイルアンテナの半径、ｘはコイルアンテナの中心からの距離、ｎはコイルアンテナの巻き数（ターン数）をそれぞれ表す。
この結果を元に、大面積基板のプラズマ処理装置への対応を行うべく、コイルアンテナの並列数を増やし、プラズマ生成領域を広げた場合の実施例について、以下に示す。
「第２実施形態」
図１１は、図４に代表される第１実施形態のコイルアンテナ３１とコイルアンテナ３１と並列なインピーダンス調整手段１８（例：可変コンデンサー３５）を接続したものを、４個並列に配置した時の平面図である。図１１ではコイルアンテナ３６、可変コンデンサー３７として示している。
図１１において、コイルアンテナ３６(ａ)、３６（ｂ）、３６（ｃ）、３６（ｄ）は、各々、前後左右に隣り合うコイルアンテナが互いに逆巻の配置となっている。
これは、複数のコイルアンテナ３６を配置する際には、単に同一平面内に配置しただけでは、複数のコイルアンテナ３６（ａ）～(ｄ)から発生する誘導電磁界が互いに干渉を起こして、生成されるプラズマが不安定になるためである。また、平面内に配置されたコイルアンテナ３６の巻き方が同方向巻の場合、１つの高周波電源２３から複数のコイルアンテナ３６に給電すると、隣り合うコイルアンテナ３６に流れる電流の向きが逆方向となり、コイルアンテナ３６から放射される誘導磁場が電流逆方向の箇所で互いに弱めあう方向に作用する為、その箇所に於いてプラズマが弱くなる傾向が有る。
しかし、コイルアンテナ３６の巻き方を前後左右で逆巻にする事で、隣り合うコイルアンテナ３６に流れる電流の向きが同方向になり、コイルアンテナ３６から放射される誘導磁場が、電流同方向の箇所で互いに強めあう方向に作用する為、結果として、大面積で均一なプラズマを生成する事ができる。このため、大面積プラズマ処理装置に対する要求課題（２）への対応が可能となる。
また、図１２は、４個並列に配置されたコイルアンテナ３６（ａ）～(ｄ)に対して、２個のインピーダンス調整手段（例：可変コンデンサー３７）を、２個のコイルアンテナ３６のＲＦ入力部に対して１個並列に接続した時の平面図である。この様に、必要に応じて、コイルアンテナ３６に並列に接続されるインピーダンス調整手段（可変コンデンサー３７）の数を調整する事が出来る。
図１３は、コイルアンテナ３６とアンテナ素子と並列なインピーダンス調整手段（例：可変コンデンサー３７）を接続したものを、１６個並列に配置した時の平面図である。
高周波電力は、第１の高周波電源２３に接続された第１のマッチングボックス（図示されない）から、ＲＦ電力分配経路１７を経由して、複数の各コイルアンテナ３６（ａ）～３６（ｐ）に供給される。
アンテナ給電部には、複数のインピーダンス調整手段（例：可変コンデンサー３７（a）～３７（ｐ）が並列に接続されている。
このインピーダンス調整手段のインピーダンスを調整する事で、大面積基板のプラズマ処理装置における、プラズマの面内分布の調整が自在に可能となる。このため、大面積プラズマ処理装置に対する要求課題（３）への対応が可能となる。
図１４は４個並列に配置されたコイルアンテナ３６（ａ）～(ｄ)に対して、２個のインピーダンス調整手段（例：可変コンデンサー３７）を、２個のコイルアンテナ３６のＲＦ入力部に対して１個並列に接続した時の平面図である。図１４に示すように可変コンデンサー３７の設置個数を削減しても良い。
図１５は、第２実施形態の誘導結合型プラズマ処理装置Ｃの要部を示す断面図であり、終端部が開放端３３とされたコイルアンテナ３６（３６（ａ）～３６（ｄ））のＲＦ入力側に並列に接続されたインピーダンス調整手段として、可変コンデンサー３７（３７（ａ）～３７（ｈ））を使用した場合の、プラズマ分布の調整方法について、模式的に示した図である。
表３に示した合成インピーダンスの測定結果から、アンテナ素子入力側の可変コンデンサー３７の容量を低容量から高容量に容量を上げた場合、合成インピーダンスの直列リアクタンス成分は低くなっていく。従って、可変コンデンサー３７の容量を上げた場合、コイルアンテナ３６に流れる電流が、他のコイルアンテナより増大する為、その下に生成されるプラズマの密度が高くなる。つまり、大面積のプラズマにおいて、プラズマの分布を自在に調整可能となる。
第２実施形態のプラズマ処理装置Ｃ（図１６ではＢタイプと表示）において、各コイルアンテナ３６（ａ）～（ｐ）に並列に接続された可変コンデンサー３７（ａ）～３７（ｐ）の各容量を変えた時の、酸素プラズマにおける酸素イオン（Ｏ２＋）と酸素ラジカル（Ｏ＊）の各波長における、プラズマ発光分光（ＯＥＳ）の発光強度の比較データを図１６に示す。
図１６に示す結果から、可変コンデンサー３７（ａ）～（ｐ）の各容量（全て同一容量とした）が８０ｐＦの時に、最も、酸素ラジカルＯ＊の波長（８４４．８ｎｍ）における発光強度が強かった。これは、この条件の時にコイルアンテナから生成される誘導電磁界が最も強くなり、プラズマの解離が進み、酸素プラズマ中の酸素ラジカルＯ＊の数密度が増加したためと推測される。
第２実施形態の誘導結合プラズマ処理装置Ｃと基本型の誘導結合プラズマ処理装置Ａにおける酸素プラズマ密度の測定結果を図１７～図１９に示す。酸素プラズマの測定は、ラングミュアープローブを使用し、同じプラズマ生成条件（ガス流量・圧力・高周波電力等条件）において、生成されるプラズマ密度の比較を実施した。
その結果、第２実施形態のプラズマ処理装置Ｃのプラズマ密度は、基本型の誘導結合型プラズマ処理装置Ａのプラズマ密度に対して、４０％以上の上昇が観測された。特に、処理圧力の高い条件（２０～３０ｍＴｏｒｒ：図１８、図１９参照）において、本実施形態におけるプラズマ密度は最大で９０％のプラズマ密度上昇が確認された。
この事は、第２実施形態のプラズマ処理装置Ｃが、より高密度のプラズマが生成可能な高密度プラズマ生成機構である事を意味する。このため、大面積プラズマ処理装置に対する要求課題（１）への対応が可能となる。
プラズマ処理装置において、コイルアンテナ３６に並列なインピーダンス調整回路の調整方法として、プラズマ処理を行う為の処理レシピの各処理ステップにおいて設定する事が可能で有り、事前に、任意のインピーダンス調整回路の値（例：可変コンデンサーの容量の値等）を設定した、インピーダンス調整値のパラメーター設定を用いる事で、各処理ステップに於いて最適なプラズマ分布やプラズマ強度を選択する事が可能な処理装置とすることができる。
これによって、様々なプラズマ処理のアプリケーションに対して、簡単に、プラズマの強弱、密度分布が調整可能になる。このため、大面積プラズマ処理装置に対する要求課題（５）への対応が可能となる。
プラズマ処理装置において、コイルアンテナ群の各々のコイルアンテナのＲＦ給電部から終端開放端部に到るまでの経路の途中で、各々のコイルアンテナに流れるＲＦ電流を計測可能な電流計を設置しておくことができる。これにより、コイルアンテナの電流値から、コイルアンテナに並列に接続されたインピーダンス調整回路のインピーダンスを調整可能にできるので、プラズマ分布調整の再現性の確保と、調整時間の短縮が可能となる。
また、コイルアンテナ群のいずれかのコイルアンテナやインピーダンス調整回路のいずれかの制御機構に不具合が発生した場合、瞬時に不具合を検出して、基板Ｓのプラズマ処理を中断し、アラームを発報することで、基板Ｓの処理不良を未然に防ぐことが可能となる。
プラズマ処理装置において、本実施例におけるコイルアンテナ３６と並列に接続されたインピーダンス調整手段によって、合成インピーダンスのリアクタンス成分が、容量性負荷から、誘導性負荷まで変化するのに対応可能な、整合回路を設けても良い。
図２０に、第１のマッチングボックス２２に設ける整合回路としてＴ型整合回路を使用した際の整合回路網と、１３．５６ＭＨｚのＲＦ高周波を使用した場合の整合範囲の一例を示す。
Ｔ型整合回路では、図２０に示すスミスチャートから判るように整合範囲が容量性負荷のインピーダンスから誘導性負荷のインピーダンスまでカバーする事が可能であり、本実施例において、並列に接続されたインピーダンス調整手段１８によって変化する合成インピーダンスの変化に対して対応可能となる。Ｔ型整合回路では主回路に直列コイルが設けられている。
図２０に示す例では直列接続した可変コンデンサーＶＣ－１、ＶＣ－２の間にインダクタンス回路２３を並列接続して整合回路が構成されている。
図２１に、第１のマッチングボックス２２に設ける整合回路として逆Ｌ型整合回路（主回路に直列コイルを有した物）を使用した際の整合回路網と、１３．５６ＭＨｚのＲＦ高周波を使用した場合の整合範囲の例を示す。
逆Ｌ型整合回路の場合も、図２１に示すスミスチャートから判るように整合範囲が容量性負荷のインピーダンスから誘導性負荷のインピーダンスまで、負荷インピーダンスをカバーする事が可能で有り、本実施例における合成インピーダンスの変化に対しても対応可能なプラズマ処理装置を提供できる。
図２１に示す例では直列接続した可変コンデンサーＶＣ－２とインダクタンス回路２３に対し可変コンデンサーＶＣ―１を並列接続して整合回路が構成されている。
Ａ： 基本型のプラズマ処理装置、 Ｂ：実施形態のプラズマ処理装置、
１１： 真空容器、 １２： 誘電体窓、 １３： 排気ポンプ（真空ポンプ）、
１４： 下部電極（第２の電極）、１５： アンテナ（第１の電極）、
１６： ＲＦシールド、 １７： ＲＦ電力分配経路、
１８： アンテナ給電側のインピーダンス調整回路、
１９： 下部電極絶縁部、
２１： 処理ガス導入口、 ２２： 第１のマッチングボックス（整合回路）、
２３： 第１の高周波（ＲＦ）電源、２４： 第２のマッチングボックス（整合回路）、
２５： 第２の高周波（ＲＦ）電源、２６： Ｈｅガス導入部、
２７： ゲートバルブ、
３１： コイルアンテナ、 ３２： アンテナＲＦ入力部、
３３： アンテナ終端部（開放端）、 ３４： アンテナ終端側の可変コンデンサー、
３５： アンテナ入力側の可変コンデンサー、
３６ａ～３６ｐ： 集合体アンテナの各コイルアンテナ、
３７ａ～３７ｐ： 集合体アンテナの各入力側可変コンデンサー、
３８： コンデンサー、 ３９： コイルアンテナセグメント、
４０： アンテナ開放端部の絶縁体、 ４１：支持部材（絶縁体）、
４２： アンテナ近くの構造物、
Ｓ： 基板（被処理物）、 ＶＣ－１、ＶＣ－２：可変コンデンサー。

Claims (11)

  1. 内部の圧力が制御可能な真空容器と、前記真空容器内にガスを供給するガス供給手段と、前記真空容器内に設けられて、上面に基板を載置する下部電極と、この下部電極に対向配置された誘導結合を形成する為のアンテナとを有するプラズマ処理装置であって、
    前記誘導結合を形成する前記アンテナは、一端を整合回路を介し、高周波電力を供給する高周波電源に接続し、他端を開放端とし、
    前記アンテナの長さがＲＦ周波数の波長（λ）の１／２λ未満であり、前記アンテナの高周波電力給電側に、前記アンテナに並列なインピーダンス調整回路を接続し、
    前記インピーダンス調整回路による合成インピーダンスのリアクタンス成分を、前記アンテナに供給されるＲＦ周波数に対し、容量性負荷から誘導性負荷まで調整可能とすることを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 前記インピーダンス調整回路が可変コンデンサーであり、使用するアプリケーションによって前記可変コンデンサーの容量を最適化し、前記インピーダンス調整回路の合成インピーダンスを、前記アンテナに供給されるＲＦ周波数に対し調整する事により、プラズマ分布の調整、プラズマ密度の調整を自在としたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記誘導結合を形成するアンテナがスパイラル形状のコイルアンテナであり、その巻き数（ターン数）が少なくとも２ターン以上の巻き数を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記アンテナの開放端側の部分が、電位の上昇による気中放電（アーキング）防止用の絶縁体で被覆されるか、或いは、絶縁体を介し、近くの構造物に支持されたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 内部の圧力が制御可能な真空容器と、前記真空容器内にガスを供給するガス供給手段と、前記真空容器内に設けられて、上面に基板を載置する下部電極と、この下部電極に対向配置された誘導結合を形成する為のアンテナとを有するプラズマ処理装置であって、
    前記アンテナが、一端を整合回路を介し高周波電力を供給する高周波電源に接続し、他端を開放端とした複数のアンテナ素子が集合した集合体アンテナであり、
    前記アンテナの長さが、ＲＦ周波数の波長（λ）の１／２λ未満であり、
    前記整合回路から前記複数のアンテナまでの間に、ＲＦ電力を分配供給する為のＲＦ電力分配経路を有し、前記ＲＦ電力分配経路と各々のアンテナのＲＦ給電側の間に、前記アンテナに並列なインピーダンス調整回路が、少なくとも１つ以上のアンテナに並列に接続され、前記アンテナまたはアンテナ群と、前記インピーダンス調整回路による合成インピーダンスのリアクタンス成分が、前記アンテナまたは前記アンテナ群に供給されるＲＦ周波数に対して、容量性負荷から誘導性負荷まで前記インピーダンス調整回路により調整可能であることを特徴とするプラズマ処理装置。
  6. 前記インピーダンス調整回路が可変コンデンサーであり、使用するアプリケーションによって前記可変コンデンサーの容量を最適化し、前記インピーダンス調整回路の合成インピーダンスを、前記アンテナに供給されるＲＦ周波数に対し調整する事により、プラズマ分布調整、プラズマ密度の調整を自在としたことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記誘導結合を形成するアンテナがスパイラル形状のアンテナコイルであり、その巻き数（ターン数）が少なくとも２ターン以上の巻き数を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記アンテナの開放端側の部分が、電位の上昇による気中放電（アーキング）防止用の絶縁体で被覆されるか、或いは、絶縁体を介し、近くの構造物に支持されたことを特徴とする請求項５～請求項７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記アンテナ群の各々のアンテナのＲＦ給電部から開放端部に到る経路の途中で、各々のアンテナに流れるＲＦ電流を計測可能な電流計を具備し、前記アンテナに流れる電流値から、前記インピーダンス調整回路のインピーダンスを調整自在とし、前記アンテナに流れる電流値を調整する事で、プラズマ密度の面内分布を制御可能としたことを特徴とする請求項５～請求項８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記インピーダンス調整回路の調整が、プラズマ処理を行う為の処理レシピの各処理ステップにおいて設定可能であり、事前に、任意のインピーダンス調整回路の値を設定したインピーダンス調整値のパラメーター設定により設定可能としたことを特徴とする請求項１～請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記合成インピーダンスのリアクタンス成分が使用するＲＦ周波数に対して、容量性負荷から誘導性負荷までの変化に対応可能な、逆Ｌ型整合回路、または、Ｔ型整合回路から前記整合回路が構成されたことを特徴とする請求項１～請求項８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
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