JP2000235900A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波数の電磁波によりプラズマを生成する
ことが可能なプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 エッチング装置100の処理室102の
天井部を構成する誘電体壁106上に非接地型のアンテ
ナ118が配置される。アンテナ118は,電気的にλ
/4(λは高周波電力の波長)の長さの第1〜第4アン
テナ素子120,122,124,126から成り,誘
電体壁106上の基準点Cから相互に点対称に配置され
る。相隣接する第1〜第4アンテナ素子120〜126
ごとに90゜ずつ位相がずれた100MHz以上の高周
波電力を印加すると,点対称にある第1〜第4アンテナ
素子120〜126組がλ/2に共振し,電力と同一の
周波数の電磁波が発振され,誘電体壁106を介して処
理室102内に導入される。電磁波により処理ガスが解
離してプラズマ化し,処理室102内のウェハWにエッ
チング処理が施される。
ことが可能なプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 エッチング装置100の処理室102の
天井部を構成する誘電体壁106上に非接地型のアンテ
ナ118が配置される。アンテナ118は,電気的にλ
/4(λは高周波電力の波長)の長さの第1〜第4アン
テナ素子120,122,124,126から成り,誘
電体壁106上の基準点Cから相互に点対称に配置され
る。相隣接する第1〜第4アンテナ素子120〜126
ごとに90゜ずつ位相がずれた100MHz以上の高周
波電力を印加すると,点対称にある第1〜第4アンテナ
素子120〜126組がλ/2に共振し,電力と同一の
周波数の電磁波が発振され,誘電体壁106を介して処
理室102内に導入される。電磁波により処理ガスが解
離してプラズマ化し,処理室102内のウェハWにエッ
チング処理が施される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,プラズマ処理装置
に関する。
に関する。
【0002】
【従来の技術】最近,半導体装置の超微細化および超高
集積化傾向に伴い,エッチング処理や成膜処理などを行
うプラズマ処理においても,高精度な超微細加工が要求
されており,例えばエッチング処理では,被処理体に超
微細かつ所定形状のパターンを高精度に形成可能なよう
に,エッチングの異方性を高めることが求められてい
る。かかる異方性エッチングを行うためには,処理時の
圧力雰囲気を低く,例えば数mTorr〜数十mTor
r程度にし,プラズマ中のイオン化率を上昇させてイオ
ン主体のエッチングを行うとともに,イオンの平均自由
工程を長くして被処理体に入射するイオンの方向性を揃
えることが要求される。しかし,処理室内の圧力雰囲気
を低下させるにつれて,電子と処理ガス分子等との衝突
確率が低下するので,プラズマの密度が低下し,エッチ
ングレートが低下したり,処理が不均一になるなどの問
題が生じる。
集積化傾向に伴い,エッチング処理や成膜処理などを行
うプラズマ処理においても,高精度な超微細加工が要求
されており,例えばエッチング処理では,被処理体に超
微細かつ所定形状のパターンを高精度に形成可能なよう
に,エッチングの異方性を高めることが求められてい
る。かかる異方性エッチングを行うためには,処理時の
圧力雰囲気を低く,例えば数mTorr〜数十mTor
r程度にし,プラズマ中のイオン化率を上昇させてイオ
ン主体のエッチングを行うとともに,イオンの平均自由
工程を長くして被処理体に入射するイオンの方向性を揃
えることが要求される。しかし,処理室内の圧力雰囲気
を低下させるにつれて,電子と処理ガス分子等との衝突
確率が低下するので,プラズマの密度が低下し,エッチ
ングレートが低下したり,処理が不均一になるなどの問
題が生じる。
【0003】そこで,従来,処理室内に磁場を生じさせ
て電子の寿命を長くし,上記電子と処理ガスの分子や原
子との衝突確率を高めることによりプラズマの密度を高
めて,低圧力雰囲気下でのエッチング処理を実現する誘
導結合型プラズマエッチング装置が使用されている。か
かる装置は,被処理体を配置する処理室と,処理室の一
面を成す誘電体壁と,誘電体壁上に配され,接地された
電極とを有している。かかる構成により,例えば13.
56MHzの電力を電極に印加すると,電極から生じた
高周波誘導磁場が誘電体壁を介して処理室内に導入され
る。その結果,高周波誘導磁場から生じた誘導電界の作
用により,処理室内に供給された処理ガスが解離し,生
成されたプラズマにより処理室内に配された被処理体に
エッチング処理が施される。
て電子の寿命を長くし,上記電子と処理ガスの分子や原
子との衝突確率を高めることによりプラズマの密度を高
めて,低圧力雰囲気下でのエッチング処理を実現する誘
導結合型プラズマエッチング装置が使用されている。か
かる装置は,被処理体を配置する処理室と,処理室の一
面を成す誘電体壁と,誘電体壁上に配され,接地された
電極とを有している。かかる構成により,例えば13.
56MHzの電力を電極に印加すると,電極から生じた
高周波誘導磁場が誘電体壁を介して処理室内に導入され
る。その結果,高周波誘導磁場から生じた誘導電界の作
用により,処理室内に供給された処理ガスが解離し,生
成されたプラズマにより処理室内に配された被処理体に
エッチング処理が施される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで,クオータミ
クロン以下の超微細加工においては,より一層の処理ガ
スの低解離の実現と,イオン化率の向上が求められ,か
かる技術的要求を達成するためには,処理ガスを解離さ
せる電子がもつエネルギーを低くする必要がある。低エ
ネルギーの電子を多くさせるためには,プラズマ生成用
の電力の周波数を,電子が追従できないような高周波
数,例えば100MHz以上に設定し,電子へのエネル
ギー供給効率を減少させればよいことが知られている。
しかしながら,上記誘導結合型プラズマ処理装置は,上
記100MHz以上の電力を電極に印加すると,プラズ
マ中のイオンが誘電体壁に過度に衝突して誘電体壁の消
耗が激しくなるなどの問題が生じるために,低周波数の
電力しか使用することができないという問題点がある。
クロン以下の超微細加工においては,より一層の処理ガ
スの低解離の実現と,イオン化率の向上が求められ,か
かる技術的要求を達成するためには,処理ガスを解離さ
せる電子がもつエネルギーを低くする必要がある。低エ
ネルギーの電子を多くさせるためには,プラズマ生成用
の電力の周波数を,電子が追従できないような高周波
数,例えば100MHz以上に設定し,電子へのエネル
ギー供給効率を減少させればよいことが知られている。
しかしながら,上記誘導結合型プラズマ処理装置は,上
記100MHz以上の電力を電極に印加すると,プラズ
マ中のイオンが誘電体壁に過度に衝突して誘電体壁の消
耗が激しくなるなどの問題が生じるために,低周波数の
電力しか使用することができないという問題点がある。
【0005】また,上記誘導結合型プラズマ処理装置
は,例えば12インチ以上の大口径の被処理体を処理す
べく,処理室を大型化すると,処理室内に均一な磁場を
形成することができず,プラズマの状態が不安定となっ
て,被処理体の処理面全面に均一な処理を行うことがで
きないという問題点がある。
は,例えば12インチ以上の大口径の被処理体を処理す
べく,処理室を大型化すると,処理室内に均一な磁場を
形成することができず,プラズマの状態が不安定となっ
て,被処理体の処理面全面に均一な処理を行うことがで
きないという問題点がある。
【0006】さらに,上記誘導結合型プラズマ処理装置
は,高周波電力の印加時に電極に電流が流れるために発
熱する。従って,電極自体あるいは電極近傍に冷却手段
を設ける必要があり,装置構成が複雑になったり,装置
が大型化するという問題点がある。
は,高周波電力の印加時に電極に電流が流れるために発
熱する。従って,電極自体あるいは電極近傍に冷却手段
を設ける必要があり,装置構成が複雑になったり,装置
が大型化するという問題点がある。
【0007】本発明は,従来のプラズマ処理装置が有す
る上記のような問題点に鑑みて成されたものであり,本
発明の目的は,上記問題点およびその他の問題点を解決
することが可能な,新規かつ改良されたプラズマ処理装
置を提供することである。
る上記のような問題点に鑑みて成されたものであり,本
発明の目的は,上記問題点およびその他の問題点を解決
することが可能な,新規かつ改良されたプラズマ処理装
置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に,本発明の第1の観点によれば,請求項1に記載の発
明のように,被処理体が収容される処理室と,処理室の
一面を構成する誘電体壁と,誘電体壁を介して電磁波を
処理室内に導入して処理室内に供給された処理ガスをプ
ラズマ化するアンテナとを備えたプラズマ処理装置にお
いて,アンテナは,アンテナ設置面に仮想的に設定され
る基準点から相互に点対称に延伸し,基準点側にそれぞ
れ給電点を有するn本(ただし,nは2以上の整数であ
る)の略λ/4長アンテナ(ただし,λは前記アンテナ
に印加される高周波電力の波長である)組から成り,さ
らに各λ/4長アンテナに対して,相隣接するλ/4長
アンテナごとに360゜/nずつ位相がずれたプラズマ
生成用高周波電力を印加する電力供給手段を備えること
を特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
に,本発明の第1の観点によれば,請求項1に記載の発
明のように,被処理体が収容される処理室と,処理室の
一面を構成する誘電体壁と,誘電体壁を介して電磁波を
処理室内に導入して処理室内に供給された処理ガスをプ
ラズマ化するアンテナとを備えたプラズマ処理装置にお
いて,アンテナは,アンテナ設置面に仮想的に設定され
る基準点から相互に点対称に延伸し,基準点側にそれぞ
れ給電点を有するn本(ただし,nは2以上の整数であ
る)の略λ/4長アンテナ(ただし,λは前記アンテナ
に印加される高周波電力の波長である)組から成り,さ
らに各λ/4長アンテナに対して,相隣接するλ/4長
アンテナごとに360゜/nずつ位相がずれたプラズマ
生成用高周波電力を印加する電力供給手段を備えること
を特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【0009】かかる構成によれば,各λ/4長アンテナ
を点対称に配置したので,プラズマ生成用高周波電力の
印加時には,λ/4長アンテナ組が電気的に1/2波長
に共振し,処理室内に電磁波を導入することができる。
さらに,各λ/4長アンテナには,位相の異なる所定の
高周波電力が順次印加されるので,処理室内に均一な電
磁波を導入することが可能となる。その結果,処理室内
に供給された処理ガスが,従来のように磁場から生じた
誘導電界によらず,電磁波の作用により解離するので,
大口径の被処理体を処理する装置のようにプラズマ生成
領域を拡大させても,均一なプラズマを生成することが
できる。
を点対称に配置したので,プラズマ生成用高周波電力の
印加時には,λ/4長アンテナ組が電気的に1/2波長
に共振し,処理室内に電磁波を導入することができる。
さらに,各λ/4長アンテナには,位相の異なる所定の
高周波電力が順次印加されるので,処理室内に均一な電
磁波を導入することが可能となる。その結果,処理室内
に供給された処理ガスが,従来のように磁場から生じた
誘導電界によらず,電磁波の作用により解離するので,
大口径の被処理体を処理する装置のようにプラズマ生成
領域を拡大させても,均一なプラズマを生成することが
できる。
【0010】また,処理時に低エネルギーの電子を多く
生成させて処理ガスの過度の解離を抑制し,イオン化率
を高くして被処理体に超微細加工を施すためには,プラ
ズマ生成用高周波電力の周波数を,例えば請求項2に記
載の発明のように13.56MHzよりも高く設定し,
好ましくは例えば請求項3に記載の発明のように50M
Hz〜800MHzに設定することが好ましい。
生成させて処理ガスの過度の解離を抑制し,イオン化率
を高くして被処理体に超微細加工を施すためには,プラ
ズマ生成用高周波電力の周波数を,例えば請求項2に記
載の発明のように13.56MHzよりも高く設定し,
好ましくは例えば請求項3に記載の発明のように50M
Hz〜800MHzに設定することが好ましい。
【0011】また,生成されたプラズマを被処理体に均
一かつ効率的に導くためには,例えば請求項4に記載の
発明のように,処理室内に配置された電極に被処理体を
載置し,該電極にプラズマ生成用高周波電力の周波数よ
りも低い周波数,好ましくは例えば請求項5に記載の発
明のように13.56MHz以下のバイアス用高周波電
力を印加することが好ましい。
一かつ効率的に導くためには,例えば請求項4に記載の
発明のように,処理室内に配置された電極に被処理体を
載置し,該電極にプラズマ生成用高周波電力の周波数よ
りも低い周波数,好ましくは例えば請求項5に記載の発
明のように13.56MHz以下のバイアス用高周波電
力を印加することが好ましい。
【0012】また,プラズマ生成用高周波電力の印加時
にアンテナからの磁場の発生を抑制し,誘電体壁の消耗
を軽減させるためには,例えば請求項6に記載の発明の
ように,λ/4長アンテナとして,磁場の発生原因とな
る電流が流れ難い非接地型アンテナを採用することが好
ましい。かかる構成により,例えば100MHz以上の
プラズマ生成用高周波電力をアンテナに印加しても,誘
電体壁の消耗を最小限に止めることができる。
にアンテナからの磁場の発生を抑制し,誘電体壁の消耗
を軽減させるためには,例えば請求項6に記載の発明の
ように,λ/4長アンテナとして,磁場の発生原因とな
る電流が流れ難い非接地型アンテナを採用することが好
ましい。かかる構成により,例えば100MHz以上の
プラズマ生成用高周波電力をアンテナに印加しても,誘
電体壁の消耗を最小限に止めることができる。
【0013】また,誘電体壁上にアンテナを密に配して
処理室内により均一な電磁波を導入し,より均一なプラ
ズマを生成するためには,例えば請求項7に記載の発明
のように,直線的に延伸する延伸部と,所定方向に屈曲
する屈曲部からなるλ/4長アンテナを採用することが
好ましい。
処理室内により均一な電磁波を導入し,より均一なプラ
ズマを生成するためには,例えば請求項7に記載の発明
のように,直線的に延伸する延伸部と,所定方向に屈曲
する屈曲部からなるλ/4長アンテナを採用することが
好ましい。
【0014】また,プラズマ生成用高周波電力の印加時
には,λ/4長アンテナの終端部の電圧が高くなるが,
プラズマ中のイオンは,高電圧部に引き寄せられる性質
があるので,上記終端部に隣接する誘電体壁の処理室側
面にイオンが衝突して誘電体壁が削られて,誘電体壁の
寿命が短くなったり,被処理体を汚染するパーティクル
が発生するおそれがある。かかるイオンの衝突を軽減さ
せるためには,例えば請求項8に記載の発明のように,
少なくともλ/4長アンテナの終端部と誘電体壁との間
に,接地された導電性シールドを介装して,対処理室内
との間で生じる電位を解消することが好ましい。
には,λ/4長アンテナの終端部の電圧が高くなるが,
プラズマ中のイオンは,高電圧部に引き寄せられる性質
があるので,上記終端部に隣接する誘電体壁の処理室側
面にイオンが衝突して誘電体壁が削られて,誘電体壁の
寿命が短くなったり,被処理体を汚染するパーティクル
が発生するおそれがある。かかるイオンの衝突を軽減さ
せるためには,例えば請求項8に記載の発明のように,
少なくともλ/4長アンテナの終端部と誘電体壁との間
に,接地された導電性シールドを介装して,対処理室内
との間で生じる電位を解消することが好ましい。
【0015】また,一般に,アンテナの長さは,アンテ
ナに印加される電力の周波数が低くなるにつれて長くな
るが,例えば請求項9に記載の発明のように,λ/4長
アンテナの終端部に,プラズマ生成用高周波電力の印加
時に,所定のインダクタンスを生じさせるインダクタン
ス発生手段を接続すれば,λ/4長アンテナの長さを短
縮してもλ/4長アンテナを共振させることができる。
その結果,被処理体の大きさや装置構成上の理由により
アンテナの設置範囲が限定されている場合,あるいは周
波数が低い電力を用いたい場合などでも,アンテナを設
けることができるので,本発明を実施することができ
る。
ナに印加される電力の周波数が低くなるにつれて長くな
るが,例えば請求項9に記載の発明のように,λ/4長
アンテナの終端部に,プラズマ生成用高周波電力の印加
時に,所定のインダクタンスを生じさせるインダクタン
ス発生手段を接続すれば,λ/4長アンテナの長さを短
縮してもλ/4長アンテナを共振させることができる。
その結果,被処理体の大きさや装置構成上の理由により
アンテナの設置範囲が限定されている場合,あるいは周
波数が低い電力を用いたい場合などでも,アンテナを設
けることができるので,本発明を実施することができ
る。
【0016】さらに,上記の如くインダクタンス発生手
段を設けた場合には,該インダクタンス発生手段の電圧
が高くなるので,上記請求項8に記載の発明と同様に,
誘電体壁へのイオンの衝突を軽減させるためには,例え
ば請求項10に記載の発明のように,少なくともインダ
クタンス発生手段と誘電体壁との間に,接地された導電
性シールドを介装することが好ましい。
段を設けた場合には,該インダクタンス発生手段の電圧
が高くなるので,上記請求項8に記載の発明と同様に,
誘電体壁へのイオンの衝突を軽減させるためには,例え
ば請求項10に記載の発明のように,少なくともインダ
クタンス発生手段と誘電体壁との間に,接地された導電
性シールドを介装することが好ましい。
【0017】また,本発明の第2の観点によれば,請求
項11に記載の発明のように,被処理体が収容される処
理室と,処理室の一面を構成する誘電体壁と,誘電体壁
を介して電磁波を処理室内に導入して処理室内に供給さ
れた処理ガスをプラズマ化するアンテナとを備えたプラ
ズマ処理装置において,アンテナ略中心点には,接地点
が配置され,接地点から略λ/12(ただし,λはアン
テナに印加されるプラズマ生成用高周波電力の波長であ
る)の位置に,プラズマ生成用高周波電力が給電される
給電点が配置される略λ/2長アンテナからなることを
特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
項11に記載の発明のように,被処理体が収容される処
理室と,処理室の一面を構成する誘電体壁と,誘電体壁
を介して電磁波を処理室内に導入して処理室内に供給さ
れた処理ガスをプラズマ化するアンテナとを備えたプラ
ズマ処理装置において,アンテナ略中心点には,接地点
が配置され,接地点から略λ/12(ただし,λはアン
テナに印加されるプラズマ生成用高周波電力の波長であ
る)の位置に,プラズマ生成用高周波電力が給電される
給電点が配置される略λ/2長アンテナからなることを
特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【0018】かかる構成によれば,プラズマ生成用高周
波電力の印加時に,λ/2長アンテナが,上記請求項1
に記載の発明と同様に,電気的に1/2波長に共振する
ので,処理室内に電磁波を導入することができ,処理室
内に磁界を形成しなくても,高密度プラズマを生成する
ことができる。
波電力の印加時に,λ/2長アンテナが,上記請求項1
に記載の発明と同様に,電気的に1/2波長に共振する
ので,処理室内に電磁波を導入することができ,処理室
内に磁界を形成しなくても,高密度プラズマを生成する
ことができる。
【0019】また,上記請求項2に記載の発明と同様
に,低エネルギーの電子を多く生成させて被処理体に超
微細加工を施すためには,プラズマ生成用高周波電力の
周波数を,例えば請求項12に記載の発明のように1
3.56MHzよりも高く設定し,好ましくは例えば請
求項13に記載の発明のように50MHz〜800MH
zに設定することが好ましい。
に,低エネルギーの電子を多く生成させて被処理体に超
微細加工を施すためには,プラズマ生成用高周波電力の
周波数を,例えば請求項12に記載の発明のように1
3.56MHzよりも高く設定し,好ましくは例えば請
求項13に記載の発明のように50MHz〜800MH
zに設定することが好ましい。
【0020】また,上記請求項4に記載の発明と同様
に,プラズマを被処理体に均一かつ効率的に導くために
は,例えば請求項14に記載の発明のように,処理室内
に配置された電極に被処理体を載置し,該電極にプラズ
マ生成用高周波電力の周波数よりも低い周波数,好まし
くは請求項15に記載の発明のように13.56MHz
以下のバイアス用高周波電力を印加することが好まし
い。
に,プラズマを被処理体に均一かつ効率的に導くために
は,例えば請求項14に記載の発明のように,処理室内
に配置された電極に被処理体を載置し,該電極にプラズ
マ生成用高周波電力の周波数よりも低い周波数,好まし
くは請求項15に記載の発明のように13.56MHz
以下のバイアス用高周波電力を印加することが好まし
い。
【0021】また,上記請求項7に記載の発明と同様
に,より均一なプラズマを生成するためには,例えば請
求項16に記載の発明のように,直線的に延伸する延伸
部と,所定方向に屈曲する屈曲部からなるλ/2長アン
テナを採用することが好ましい。
に,より均一なプラズマを生成するためには,例えば請
求項16に記載の発明のように,直線的に延伸する延伸
部と,所定方向に屈曲する屈曲部からなるλ/2長アン
テナを採用することが好ましい。
【0022】また,上記請求項8に記載の発明と同様
に,誘電体壁へのイオンの衝突を形成させるためには,
例えば請求項17に記載の発明のように,少なくともλ
/2長アンテナの各終端部と誘電体壁との間に,接地さ
れた導電性シールドを介装することが好ましい。
に,誘電体壁へのイオンの衝突を形成させるためには,
例えば請求項17に記載の発明のように,少なくともλ
/2長アンテナの各終端部と誘電体壁との間に,接地さ
れた導電性シールドを介装することが好ましい。
【0023】また,上記請求項9に記載の発明と同様
に,λ/2長アンテナの長さを短縮するためには,例え
ば請求項18に記載の発明のように,λ/2長アンテナ
の各終端部に,プラズマ生成用高周波電力の印加時に,
所定のインダクタンスを生じさせるインダクタンス発生
手段を接続することが好ましい。
に,λ/2長アンテナの長さを短縮するためには,例え
ば請求項18に記載の発明のように,λ/2長アンテナ
の各終端部に,プラズマ生成用高周波電力の印加時に,
所定のインダクタンスを生じさせるインダクタンス発生
手段を接続することが好ましい。
【0024】さらに,上記請求項10に記載の発明と同
様に,インダクタンス発生手段を設けた場合に,誘電体
壁へのイオンの衝突を軽減させるためには,例えば請求
項19に記載の発明のように,少なくともインダクタン
ス発生手段と誘電体壁との間には,接地された導電性シ
ールドを介装することが好ましい。
様に,インダクタンス発生手段を設けた場合に,誘電体
壁へのイオンの衝突を軽減させるためには,例えば請求
項19に記載の発明のように,少なくともインダクタン
ス発生手段と誘電体壁との間には,接地された導電性シ
ールドを介装することが好ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】以下に,添付図面を参照しなが
ら,本発明にかかるプラズマ処理装置をプラズマエッチ
ング装置に適用した好適な実施の形態について詳細に説
明する。なお,下記の各実施の形態において,略同一の
機能および構成を有する構成要素については,同一の符
号を付することにより重複説明を省略する。
ら,本発明にかかるプラズマ処理装置をプラズマエッチ
ング装置に適用した好適な実施の形態について詳細に説
明する。なお,下記の各実施の形態において,略同一の
機能および構成を有する構成要素については,同一の符
号を付することにより重複説明を省略する。
【0026】(第1の実施の形態) (1)エッチング装置の構成 まず,図1〜図6を参照しながら,第1の実施の形態の
エッチング装置100の構成について説明する。図1に
示すエッチング装置100の処理室102は,気密な略
円筒形の処理容器104内に形成されている。処理室1
02の天井部は,プラズマ生成用の電磁波を透過可能な
石英やセラミックスなどからなる略円盤状の誘電体壁1
06から構成されている。処理室102内には,被処理
体,例えば半導体ウェハ(以下,「ウェハ」と称す
る。)Wを載置する載置台108が配置されている。こ
の載置台108には,高周波電源110から出力される
バイアス用電力が整合器112を介して印加される。ま
た,処理室102には,不図示のガス供給源からの処理
ガスを供給するガス供給系114と,処理室102内の
ガスを排気する不図示の真空ポンプを含む排気系116
が接続されている。
エッチング装置100の構成について説明する。図1に
示すエッチング装置100の処理室102は,気密な略
円筒形の処理容器104内に形成されている。処理室1
02の天井部は,プラズマ生成用の電磁波を透過可能な
石英やセラミックスなどからなる略円盤状の誘電体壁1
06から構成されている。処理室102内には,被処理
体,例えば半導体ウェハ(以下,「ウェハ」と称す
る。)Wを載置する載置台108が配置されている。こ
の載置台108には,高周波電源110から出力される
バイアス用電力が整合器112を介して印加される。ま
た,処理室102には,不図示のガス供給源からの処理
ガスを供給するガス供給系114と,処理室102内の
ガスを排気する不図示の真空ポンプを含む排気系116
が接続されている。
【0027】次に,本実施の形態にかかるアンテナ11
8について詳細に説明する。アンテナ118は,処理ガ
スを解離させてプラズマを生成するための電磁波を発生
させるためのもので,図1および図2に示すように,誘
電体壁106上に配置された,例えば4本の非接地型の
第1〜第4アンテナ素子120,122,124,12
6群からなるダイバーシティアンテナとして構成され,
第1アンテナ素子120と第3アンテナ素子124,お
よび第2アンテナ素子122と第4アンテナ素子126
がそれぞれ組を成している。
8について詳細に説明する。アンテナ118は,処理ガ
スを解離させてプラズマを生成するための電磁波を発生
させるためのもので,図1および図2に示すように,誘
電体壁106上に配置された,例えば4本の非接地型の
第1〜第4アンテナ素子120,122,124,12
6群からなるダイバーシティアンテナとして構成され,
第1アンテナ素子120と第3アンテナ素子124,お
よび第2アンテナ素子122と第4アンテナ素子126
がそれぞれ組を成している。
【0028】また,第1〜第4アンテナ素子120,1
22,124,126は,高周波電力が印加された際に
効率よく電磁波を発生可能なように,第1〜第4アンテ
ナ素子120,122,124,126に印加される高
周波電力の波長をλとすると,電気的にλ/4の長さに
設定され,後述の各アンテナ組において電気的にλ/2
波長に共振するように構成されている。なお,第1〜第
4アンテナ素子120,122,124,126の実長
さは,第1〜第4アンテナ素子120,122,12
4,126を構成する材料,例えばAlやCuなどの金
属に応じた材料固有の波長短縮率と,上記電気的な長さ
であるλ/4とを乗算することにより得られた値に設定
される。
22,124,126は,高周波電力が印加された際に
効率よく電磁波を発生可能なように,第1〜第4アンテ
ナ素子120,122,124,126に印加される高
周波電力の波長をλとすると,電気的にλ/4の長さに
設定され,後述の各アンテナ組において電気的にλ/2
波長に共振するように構成されている。なお,第1〜第
4アンテナ素子120,122,124,126の実長
さは,第1〜第4アンテナ素子120,122,12
4,126を構成する材料,例えばAlやCuなどの金
属に応じた材料固有の波長短縮率と,上記電気的な長さ
であるλ/4とを乗算することにより得られた値に設定
される。
【0029】また,図2に示すように,第1〜第4アン
テナ素子120,122,124,126は,処理室1
02内に均一に電磁波を導入可能なように,アンテナ設
置面としての誘電体壁106上面に装置構成に応じて適
宜設定される基準点Cからそれぞれ点対称かつ放射状に
配置されている。なお,本実施の形態では,上記基準点
Cは,図1に示すように載置台108に載置されている
ウェハWのほぼ中心を通る直線L上に設定される。ま
た,第1〜第4アンテナ素子120,122,124,
126の基準点C側には,高周波電力を供給する給電点
120a,122a,124a,126aが設けられて
いる。
テナ素子120,122,124,126は,処理室1
02内に均一に電磁波を導入可能なように,アンテナ設
置面としての誘電体壁106上面に装置構成に応じて適
宜設定される基準点Cからそれぞれ点対称かつ放射状に
配置されている。なお,本実施の形態では,上記基準点
Cは,図1に示すように載置台108に載置されている
ウェハWのほぼ中心を通る直線L上に設定される。ま
た,第1〜第4アンテナ素子120,122,124,
126の基準点C側には,高周波電力を供給する給電点
120a,122a,124a,126aが設けられて
いる。
【0030】また,図2に示すように,第1〜第4アン
テナ素子120,122,124,126は,給電点1
20a,122a,124a,126aから誘電体壁1
06の外周に向かって直線的に延伸する延伸部120
d,122d,124d,126dと,時計回り方向に
屈曲する屈曲部120b,122b,124b,126
bから構成されている。延伸部120d,122d,1
24d,126dは,相隣接する第1〜第4アンテナ素
子120,122,124,126同士が,各々略90
゜の角度を成すように配置されている。また,屈曲部1
20b,122b,124b,126bは,第1〜第4
アンテナ素子120,122,124,126同士で電
気的な干渉が起こらず,高周波電力の印加時に処理室1
02内に電磁波が均一に導入されるように展開され,本
実施の形態では,ウェハWの形状に応じて誘電体壁10
6の円周方向に沿って展開されている。従って,処理室
102側から見れば,第1〜第4アンテナ素子120,
122,124,126は,誘電体壁106上で略卍状
に展開されている。
テナ素子120,122,124,126は,給電点1
20a,122a,124a,126aから誘電体壁1
06の外周に向かって直線的に延伸する延伸部120
d,122d,124d,126dと,時計回り方向に
屈曲する屈曲部120b,122b,124b,126
bから構成されている。延伸部120d,122d,1
24d,126dは,相隣接する第1〜第4アンテナ素
子120,122,124,126同士が,各々略90
゜の角度を成すように配置されている。また,屈曲部1
20b,122b,124b,126bは,第1〜第4
アンテナ素子120,122,124,126同士で電
気的な干渉が起こらず,高周波電力の印加時に処理室1
02内に電磁波が均一に導入されるように展開され,本
実施の形態では,ウェハWの形状に応じて誘電体壁10
6の円周方向に沿って展開されている。従って,処理室
102側から見れば,第1〜第4アンテナ素子120,
122,124,126は,誘電体壁106上で略卍状
に展開されている。
【0031】かかる構成により,装置構成や,印加され
る高周波電力の周波数などの理由により,直線的に延伸
させれば第1〜第4アンテナ素子120,122,12
4,126が誘電体壁106の半径よりも長くなる場合
でも,屈曲させてあれば第1〜第4アンテナ素子12
0,122,124,126を誘電体壁106上に収容
することができる。また,第1〜第4アンテナ素子12
0,122,124,126がウェハWの処理面に対し
て密に配置されるので,高周波電力の印加時に処理室1
02内に電磁波がより均一に導入され,均一なプラズマ
を生成することが可能となる。なお,第1〜第4アンテ
ナ素子120,122,124,126の展開方向は,
上述した時計回り方向に限定されるものではなく,第1
〜第4アンテナ素子120,122,124,126同
士が相互に電気的に干渉することなく,処理室102内
に均一な電磁波を導入することができれば,第1〜第4
アンテナ素子120,122,124,126の形状や
展開方向を適宜設定することができる。
る高周波電力の周波数などの理由により,直線的に延伸
させれば第1〜第4アンテナ素子120,122,12
4,126が誘電体壁106の半径よりも長くなる場合
でも,屈曲させてあれば第1〜第4アンテナ素子12
0,122,124,126を誘電体壁106上に収容
することができる。また,第1〜第4アンテナ素子12
0,122,124,126がウェハWの処理面に対し
て密に配置されるので,高周波電力の印加時に処理室1
02内に電磁波がより均一に導入され,均一なプラズマ
を生成することが可能となる。なお,第1〜第4アンテ
ナ素子120,122,124,126の展開方向は,
上述した時計回り方向に限定されるものではなく,第1
〜第4アンテナ素子120,122,124,126同
士が相互に電気的に干渉することなく,処理室102内
に均一な電磁波を導入することができれば,第1〜第4
アンテナ素子120,122,124,126の形状や
展開方向を適宜設定することができる。
【0032】また,第1〜第4アンテナ素子120,1
22,124,126の終端部120c,122c,1
24c,126cには,第1〜第4アンテナ素子12
0,122,124,126の長さを短縮させるため
に,高周波電力の印加時に所定のインダクタンスを発生
させることが可能なコイル128,130,132,1
34がそれぞれに対応して接続されている。一般的に,
第1〜第4アンテナ素子120,122,124,12
6の長さは,印加される電力の周波数が低くなるにつれ
て長くなる。そこで,第1〜第4アンテナ素子120,
122,124,126にコイル128,130,13
2,134で発生する所定のインダクタンスを作用させ
れば,第1〜第4アンテナ素子120,122,12
4,126の長さを短縮しても,第1〜第4アンテナ素
子120,122,124,126を共振させることが
できる。その結果,ウェハWの外径が小さく第1〜第4
アンテナ素子120,122,124,126の設置範
囲が狭い場合や,周波数の低い電力を使用する場合で
も,第1〜第4アンテナ素子120,122,124,
126を設置することができる。
22,124,126の終端部120c,122c,1
24c,126cには,第1〜第4アンテナ素子12
0,122,124,126の長さを短縮させるため
に,高周波電力の印加時に所定のインダクタンスを発生
させることが可能なコイル128,130,132,1
34がそれぞれに対応して接続されている。一般的に,
第1〜第4アンテナ素子120,122,124,12
6の長さは,印加される電力の周波数が低くなるにつれ
て長くなる。そこで,第1〜第4アンテナ素子120,
122,124,126にコイル128,130,13
2,134で発生する所定のインダクタンスを作用させ
れば,第1〜第4アンテナ素子120,122,12
4,126の長さを短縮しても,第1〜第4アンテナ素
子120,122,124,126を共振させることが
できる。その結果,ウェハWの外径が小さく第1〜第4
アンテナ素子120,122,124,126の設置範
囲が狭い場合や,周波数の低い電力を使用する場合で
も,第1〜第4アンテナ素子120,122,124,
126を設置することができる。
【0033】また,コイル128,130,132,1
34は,コイル128,130,132,134を保持
するためのコイルボックス136,138,140,1
42内に収容されている。なお,コイル128,13
0,132,134を,コイルボックス136,13
8,140,142内に配置しなくても,本実施の形態
を実施可能であることはいうまでもない。
34は,コイル128,130,132,134を保持
するためのコイルボックス136,138,140,1
42内に収容されている。なお,コイル128,13
0,132,134を,コイルボックス136,13
8,140,142内に配置しなくても,本実施の形態
を実施可能であることはいうまでもない。
【0034】ところで,上述したコイル128,13
0,132,134が接続された第1〜第4アンテナ素
子120,122,124,126を採用すると,高周
波電力を印加するとコイル128,130,132,1
34に高電圧が生じる。すなわち,図3(a)に示す第
1および第3アンテナ素子120,124組を例に挙げ
て説明すると,第1および第3アンテナ素子120,1
24部分では,図3(b)に示すように所定の電流が流
れて,図3(c)に示すように電圧が高くならない。こ
れに対して,図3(a)に示すコイル128,132部
分では,図3(b)に示すように電流が流れ難く,図3
(c)に示すように電圧が高くなる。もちろん,第2お
よび第4アンテナ素子122,126についても,上記
と同様の現象が起こる。なお,第1〜第4アンテナ素子
120,122,124,126は,非接地型アンテナ
なので,従来の誘導結合型エッチング装置の電極に流れ
る電流よりも非常に少ない電流しか流れないことはいう
までもない。
0,132,134が接続された第1〜第4アンテナ素
子120,122,124,126を採用すると,高周
波電力を印加するとコイル128,130,132,1
34に高電圧が生じる。すなわち,図3(a)に示す第
1および第3アンテナ素子120,124組を例に挙げ
て説明すると,第1および第3アンテナ素子120,1
24部分では,図3(b)に示すように所定の電流が流
れて,図3(c)に示すように電圧が高くならない。こ
れに対して,図3(a)に示すコイル128,132部
分では,図3(b)に示すように電流が流れ難く,図3
(c)に示すように電圧が高くなる。もちろん,第2お
よび第4アンテナ素子122,126についても,上記
と同様の現象が起こる。なお,第1〜第4アンテナ素子
120,122,124,126は,非接地型アンテナ
なので,従来の誘導結合型エッチング装置の電極に流れ
る電流よりも非常に少ない電流しか流れないことはいう
までもない。
【0035】その結果,後述するシールド144を設け
ない場合には,処理時に高電圧となるコイル128,1
30,132,134付近の誘電体壁106の処理室1
02側面に,プラズマ中のイオンが引き寄せられて衝突
し,誘電体壁106が消耗するとともに,ウェハWを汚
染するパーティクルが発生することがある。なお,図3
(a)は,直線的に延伸させた場合の第1および第3ア
ンテナ素子120,124とそれらに接続されたコイル
128,132を示す概略的な説明図であり,図3
(b)は,図3(a)に示す第1および第3アンテナ素
子120,124と,コイル128,132の電流分布
を示す概略的な説明図であり,図3(c)は,図3
(a)に示す第1および第3アンテナ素子120,12
4と,コイル128,132の電圧分布を表す概略的な
説明図である。また,図3(a)では,後述の電力調整
器148は省略され,高周波電源146が第1および第
3アンテナ素子120,124に直接接続されている。
ない場合には,処理時に高電圧となるコイル128,1
30,132,134付近の誘電体壁106の処理室1
02側面に,プラズマ中のイオンが引き寄せられて衝突
し,誘電体壁106が消耗するとともに,ウェハWを汚
染するパーティクルが発生することがある。なお,図3
(a)は,直線的に延伸させた場合の第1および第3ア
ンテナ素子120,124とそれらに接続されたコイル
128,132を示す概略的な説明図であり,図3
(b)は,図3(a)に示す第1および第3アンテナ素
子120,124と,コイル128,132の電流分布
を示す概略的な説明図であり,図3(c)は,図3
(a)に示す第1および第3アンテナ素子120,12
4と,コイル128,132の電圧分布を表す概略的な
説明図である。また,図3(a)では,後述の電力調整
器148は省略され,高周波電源146が第1および第
3アンテナ素子120,124に直接接続されている。
【0036】そこで,本実施の形態では,図1および図
2に示すように,コイルボックス136,138,14
0,142と,誘電体壁106との間に,高電圧となる
コイル128,130,132,134を処理室120
内から電気的に隔離する接地された導電性のシールド1
44を介装する構成を採用している。シールド144
は,金属などの導電性材料から成り,コイル128,1
30,132,134が配された誘電体壁106の周縁
部を覆うように略リング状に形成されている。かかる構
成により,シールド144がグランドとなって,コイル
128,130,132,134と誘電体壁106とが
電気的に遮断されるので,コイル128,130,13
2,134と処理室102内との間に電位が実質的に生
じなくなる。その結果,誘電体壁106の処理室102
側面へのイオンの衝突を軽減することができるので,上
述した誘電体壁106の消耗等の問題を解消することが
できる。
2に示すように,コイルボックス136,138,14
0,142と,誘電体壁106との間に,高電圧となる
コイル128,130,132,134を処理室120
内から電気的に隔離する接地された導電性のシールド1
44を介装する構成を採用している。シールド144
は,金属などの導電性材料から成り,コイル128,1
30,132,134が配された誘電体壁106の周縁
部を覆うように略リング状に形成されている。かかる構
成により,シールド144がグランドとなって,コイル
128,130,132,134と誘電体壁106とが
電気的に遮断されるので,コイル128,130,13
2,134と処理室102内との間に電位が実質的に生
じなくなる。その結果,誘電体壁106の処理室102
側面へのイオンの衝突を軽減することができるので,上
述した誘電体壁106の消耗等の問題を解消することが
できる。
【0037】なお,シールド144の形状は,上記リン
グ状に限定されることはなく,コイル128,130,
132,134が誘電体壁106から隔離されるよう
に,コイル128,130,132,134と誘電体壁
106との間にのみ設けても良い。また,コイルボック
ス136,138,140,142を導電性材料から形
成し,各々接地すれば,上述したシールド144と同様
の作用効果を奏することができ,上記シールド144を
省略することも可能である。
グ状に限定されることはなく,コイル128,130,
132,134が誘電体壁106から隔離されるよう
に,コイル128,130,132,134と誘電体壁
106との間にのみ設けても良い。また,コイルボック
ス136,138,140,142を導電性材料から形
成し,各々接地すれば,上述したシールド144と同様
の作用効果を奏することができ,上記シールド144を
省略することも可能である。
【0038】また,図4(a)に示すように,上記第1
および第3アンテナ素子120,124にコイル12
8,132を設けない場合には,第1および第3アンテ
ナ素子120,124の給電点120a,124aから
終端部120c,124cに向かうにつれて電流が流れ
難くなり,電圧が上昇して,それら終端部120c,1
24cの電圧が最も高くなる。かかる場合には,終端部
120c,124cと誘電体壁106との間に上述した
シールド144を介装すれば,上記と同様の作用効果を
奏することができる。もちろん,第2および第4アンテ
ナ素子122,126についても,同様である。なお,
図4(a)は,直線的に延伸させた場合の第1および第
3アンテナ素子120,124を示す概略的な説明図で
あり,図4(b)は,図4(a)に示す第1および第3
アンテナ素子120,124の電流分布を示す概略的な
説明図であり,図4(c)は,図4(a)に示す第1お
よび第3アンテナ素子120,124の電圧分布を表す
概略的な説明図である。また,図4(a)では,後述の
電力調整器148は省略され,高周波電源146が第1
および第3アンテナ素子120,124に直接接続され
ている。
および第3アンテナ素子120,124にコイル12
8,132を設けない場合には,第1および第3アンテ
ナ素子120,124の給電点120a,124aから
終端部120c,124cに向かうにつれて電流が流れ
難くなり,電圧が上昇して,それら終端部120c,1
24cの電圧が最も高くなる。かかる場合には,終端部
120c,124cと誘電体壁106との間に上述した
シールド144を介装すれば,上記と同様の作用効果を
奏することができる。もちろん,第2および第4アンテ
ナ素子122,126についても,同様である。なお,
図4(a)は,直線的に延伸させた場合の第1および第
3アンテナ素子120,124を示す概略的な説明図で
あり,図4(b)は,図4(a)に示す第1および第3
アンテナ素子120,124の電流分布を示す概略的な
説明図であり,図4(c)は,図4(a)に示す第1お
よび第3アンテナ素子120,124の電圧分布を表す
概略的な説明図である。また,図4(a)では,後述の
電力調整器148は省略され,高周波電源146が第1
および第3アンテナ素子120,124に直接接続され
ている。
【0039】次に,第1〜第4アンテナ素子120,1
22,124,126に高周波電力を供給する電力供給
系について説明する。図1および図2に示す第1〜第4
アンテナ素子120,122,124,126の給電点
120a,122a,124a,126aには,図1に
示す高周波電源146から出力される所定周波数の電力
が,不図示の同軸ケーブルを介し,電力調整器148に
おいて高周波電力の位相等を調整された後に印加され
る。電力調整器148は,図5に示すように,高周波電
力の位相制御および電力分配を行う位相分配器150
と,電力の不平衡・平衡変換および位相制御を行う平衡
・不平衡変換器152,154から構成されている。
22,124,126に高周波電力を供給する電力供給
系について説明する。図1および図2に示す第1〜第4
アンテナ素子120,122,124,126の給電点
120a,122a,124a,126aには,図1に
示す高周波電源146から出力される所定周波数の電力
が,不図示の同軸ケーブルを介し,電力調整器148に
おいて高周波電力の位相等を調整された後に印加され
る。電力調整器148は,図5に示すように,高周波電
力の位相制御および電力分配を行う位相分配器150
と,電力の不平衡・平衡変換および位相制御を行う平衡
・不平衡変換器152,154から構成されている。
【0040】位相分配器150は,高周波電源146か
ら出力された高周波電力を,該電力の位相を90゜ずら
した電力と,−90゜ずらした電力に2分配して,例え
ば90゜位相がずれた高周波電力を第1および第3アン
テナ素子120,124に高周波電力を出力する第1平
衡・不平衡変換器152に入力し,−90゜位相がずれ
た高周波電力を第2および第4アンテナ素子122,1
26に高周波電力を出力する第2平衡・不平衡変換器1
54に入力する。
ら出力された高周波電力を,該電力の位相を90゜ずら
した電力と,−90゜ずらした電力に2分配して,例え
ば90゜位相がずれた高周波電力を第1および第3アン
テナ素子120,124に高周波電力を出力する第1平
衡・不平衡変換器152に入力し,−90゜位相がずれ
た高周波電力を第2および第4アンテナ素子122,1
26に高周波電力を出力する第2平衡・不平衡変換器1
54に入力する。
【0041】また,第1および第2平衡・不平衡変換器
152,154は,バラン(Balun;Balanc
e to unbalunce)から成り,同軸ケーブ
ルを通過する際に電圧および電流がグランド(大地)に
対して不平衡になった高周波電力を平衡化し,導体上の
電圧および電流がグランドに対して平衡なダイバーシテ
ィアンテナを構成する第1〜第4アンテナ素子120,
122,124,126に供給する。かかる構成を採用
することにより,同軸ケーブルの外部導体の外側表面に
漏洩電流が流れないので,第1および第3アンテナ素子
120,124組,または第2および第4アンテナ素子
122,126組に流れる電流のバランスを均一にする
ことができ,均一な電磁波を発生させることができる。
152,154は,バラン(Balun;Balanc
e to unbalunce)から成り,同軸ケーブ
ルを通過する際に電圧および電流がグランド(大地)に
対して不平衡になった高周波電力を平衡化し,導体上の
電圧および電流がグランドに対して平衡なダイバーシテ
ィアンテナを構成する第1〜第4アンテナ素子120,
122,124,126に供給する。かかる構成を採用
することにより,同軸ケーブルの外部導体の外側表面に
漏洩電流が流れないので,第1および第3アンテナ素子
120,124組,または第2および第4アンテナ素子
122,126組に流れる電流のバランスを均一にする
ことができ,均一な電磁波を発生させることができる。
【0042】また,本実施の形態では,第1および第2
平衡・不平衡変換器152,154を構成するバランと
して,180゜位相を反転することにより上記平衡・不
平衡変換を行う,例えばλ/2迂回ライン4:1バラン
を採用している。かかる構成により,第1および第2平
衡・不平衡変換器152,154から出力される高周波
電力の位相は,同軸ケーブルの内部導体と外部導体とで
180゜ずらされ,つまり第1アンテナ素子120と第
3アンテナ素子124,または第2アンテナ素子122
と第4アンテナ素子126には180゜位相がずれた高
周波電力が供給される。
平衡・不平衡変換器152,154を構成するバランと
して,180゜位相を反転することにより上記平衡・不
平衡変換を行う,例えばλ/2迂回ライン4:1バラン
を採用している。かかる構成により,第1および第2平
衡・不平衡変換器152,154から出力される高周波
電力の位相は,同軸ケーブルの内部導体と外部導体とで
180゜ずらされ,つまり第1アンテナ素子120と第
3アンテナ素子124,または第2アンテナ素子122
と第4アンテナ素子126には180゜位相がずれた高
周波電力が供給される。
【0043】従って,高周波電源146から出力された
高周波電力は,上述の如く位相分配器150で90゜ま
たは−90゜位相がずらされた後に,さらに第1または
第2平衡・不平衡変換器152,154でそれぞれ18
0゜位相がずらされて,第1〜第4アンテナ素子12
0,122,124,126に印加される。その結果,
相隣接する第1〜第4アンテナ素子120,122,1
24,126には,図6(a)〜図6(d)に示すよう
に,90゜ずつ位相がずれた高周波電力が順次印加され
る。なお,図6(a)は,第1アンテナ素子120に印
加される高周波電力の波形であり,図6(b)は,第2
アンテナ素子122に印加される高周波電力の波形であ
る。また,図6(c)は,第3アンテナ素子124に印
加される高周波電力の波形であり,図6(d)は,第4
アンテナ素子126に印加される高周波電力の波形であ
る。
高周波電力は,上述の如く位相分配器150で90゜ま
たは−90゜位相がずらされた後に,さらに第1または
第2平衡・不平衡変換器152,154でそれぞれ18
0゜位相がずらされて,第1〜第4アンテナ素子12
0,122,124,126に印加される。その結果,
相隣接する第1〜第4アンテナ素子120,122,1
24,126には,図6(a)〜図6(d)に示すよう
に,90゜ずつ位相がずれた高周波電力が順次印加され
る。なお,図6(a)は,第1アンテナ素子120に印
加される高周波電力の波形であり,図6(b)は,第2
アンテナ素子122に印加される高周波電力の波形であ
る。また,図6(c)は,第3アンテナ素子124に印
加される高周波電力の波形であり,図6(d)は,第4
アンテナ素子126に印加される高周波電力の波形であ
る。
【0044】かかる構成により,図6(a)〜図6
(d)に示すように,第1アンテナ素子120と第3ア
ンテナ素子124の組,および第2アンテナ素子122
と第4アンテナ素子126の組に,それぞれの組ごとに
電位が逆の高周波電力が印加されて,それら第1および
第3アンテナ素子120,124組,または第2および
第4アンテナ素子122,126組が各々電気的に1/
2波長に共振し,所定の電磁波を発振する。さらに,す
でに説明したように,相隣接する第1〜第4アンテナ素
子120,122,124,126に対して,それぞれ
90゜位相が異なる高周波電力を順次印加していくの
で,処理室102内に電磁波を均一に導入することがで
きる。
(d)に示すように,第1アンテナ素子120と第3ア
ンテナ素子124の組,および第2アンテナ素子122
と第4アンテナ素子126の組に,それぞれの組ごとに
電位が逆の高周波電力が印加されて,それら第1および
第3アンテナ素子120,124組,または第2および
第4アンテナ素子122,126組が各々電気的に1/
2波長に共振し,所定の電磁波を発振する。さらに,す
でに説明したように,相隣接する第1〜第4アンテナ素
子120,122,124,126に対して,それぞれ
90゜位相が異なる高周波電力を順次印加していくの
で,処理室102内に電磁波を均一に導入することがで
きる。
【0045】また,第1〜第4アンテナ素子120,1
22,124,126は,上述したように接地されてい
ないので,第1〜第4アンテナ素子120,122,1
24,126を流れる電流は,従来の誘導結合型エッチ
ング装置の電極を流れる電流よりも非常に少ない。その
結果,第1〜第4アンテナ素子120,122,12
4,126が発熱し難いので,第1〜第4アンテナ素子
120,122,124,126を冷却する冷却機構を
設ける必要がなく,装置構成の簡素化およびイニシャル
コストの削減を図ることができる。
22,124,126は,上述したように接地されてい
ないので,第1〜第4アンテナ素子120,122,1
24,126を流れる電流は,従来の誘導結合型エッチ
ング装置の電極を流れる電流よりも非常に少ない。その
結果,第1〜第4アンテナ素子120,122,12
4,126が発熱し難いので,第1〜第4アンテナ素子
120,122,124,126を冷却する冷却機構を
設ける必要がなく,装置構成の簡素化およびイニシャル
コストの削減を図ることができる。
【0046】(2)エッチング処理 次に,上述したエッチング装置100を用いてウェハW
にエッチング処理を施す場合について説明する。まず,
図1に示す載置台108上にウェハWを載置した後に,
処理室102内に不図示のガス供給源から処理ガス,例
えばC4F8とArとの混合ガスを導入するとともに,
処理室102内の真空引きを行い,処理室102内を例
えば1mTorr〜1Torr,好ましくは50mTo
rrの圧力雰囲気に維持する。
にエッチング処理を施す場合について説明する。まず,
図1に示す載置台108上にウェハWを載置した後に,
処理室102内に不図示のガス供給源から処理ガス,例
えばC4F8とArとの混合ガスを導入するとともに,
処理室102内の真空引きを行い,処理室102内を例
えば1mTorr〜1Torr,好ましくは50mTo
rrの圧力雰囲気に維持する。
【0047】次いで,高周波電源146から13.56
MHzよりも高い周波数,例えば50MHz〜800M
Hz,好ましくは100MHz〜200MHzで,50
0W〜5kW,好ましくは2kWのプラズマ生成用の電
力を出力させて,電力調整器148で上述の如く位相等
が所定の状態に調整された高周波電力をアンテナ118
に印加する。かかる電力の印加により,アンテナ118
から上記電力の周波数と略同一の周波数の電磁波が発振
され,該電磁波が誘電体壁106を介して処理室102
内に導入される。その結果,処理室102内に供給され
た処理ガスが電磁波の作用により解離し,プラズマが生
成される。また,上記アンテナ118への高周波電力の
印加と同時に,載置台108にも高周波電源110から
上記プラズマ生成用高周波電力よりも低い周波数,例え
ば13.56MHzで,500W〜5kWのバイアス用
の電力が印加されている。従って,上記プラズマ中のイ
オン等が載置台108上のウェハWの処理面に引き寄せ
られて,ウェハWに所定のエッチング処理が施される。
MHzよりも高い周波数,例えば50MHz〜800M
Hz,好ましくは100MHz〜200MHzで,50
0W〜5kW,好ましくは2kWのプラズマ生成用の電
力を出力させて,電力調整器148で上述の如く位相等
が所定の状態に調整された高周波電力をアンテナ118
に印加する。かかる電力の印加により,アンテナ118
から上記電力の周波数と略同一の周波数の電磁波が発振
され,該電磁波が誘電体壁106を介して処理室102
内に導入される。その結果,処理室102内に供給され
た処理ガスが電磁波の作用により解離し,プラズマが生
成される。また,上記アンテナ118への高周波電力の
印加と同時に,載置台108にも高周波電源110から
上記プラズマ生成用高周波電力よりも低い周波数,例え
ば13.56MHzで,500W〜5kWのバイアス用
の電力が印加されている。従って,上記プラズマ中のイ
オン等が載置台108上のウェハWの処理面に引き寄せ
られて,ウェハWに所定のエッチング処理が施される。
【0048】本実施の形態は,以上のように構成されて
おり,電磁波の作用により処理ガスを解離させてプラズ
マを生成するので,アンテナ118に例えば100MH
z以上の周波数の電力を印加しても,誘電体壁106へ
のイオンの過度な衝突を防ぐことができる。その結果,
幅広い周波数範囲の電力を使用でき,特に高周波数の電
力を採用できるので,処理ガスの過度の解離を抑えた
り,イオン化率を向上させるなどのプラズマ制御を容易
に行うことができ,超微細エッチングを実現することが
できる。また,プラズマの生成および制御を磁場によら
ずに行うことができるので,大口径ウェハWに対応した
大型の装置であっても,均一なプラズマを生成すること
ができ,均一な処理を行うことができる。
おり,電磁波の作用により処理ガスを解離させてプラズ
マを生成するので,アンテナ118に例えば100MH
z以上の周波数の電力を印加しても,誘電体壁106へ
のイオンの過度な衝突を防ぐことができる。その結果,
幅広い周波数範囲の電力を使用でき,特に高周波数の電
力を採用できるので,処理ガスの過度の解離を抑えた
り,イオン化率を向上させるなどのプラズマ制御を容易
に行うことができ,超微細エッチングを実現することが
できる。また,プラズマの生成および制御を磁場によら
ずに行うことができるので,大口径ウェハWに対応した
大型の装置であっても,均一なプラズマを生成すること
ができ,均一な処理を行うことができる。
【0049】(第2の実施の形態)次に,図7を参照し
ながら,本発明の第2の実施の形態について説明する。
本実施の形態にかかるアンテナ200は,図7に示すよ
うに,上述した第1アンテナ素子120と第2アンテナ
素子124の組からなるダイポールアンテナとして構成
されている。第1および第2アンテナ素子120,12
4には,高周波電源146から出力された高周波電力
が,上記位相分配器150を介することなく,上記平衡
・不平衡変換器152,154と同一に構成された平衡
・不平衡変換器202で180゜位相がずらされた後,
給電点120a,124aを介して印加される。かかる
電力の印加により,アンテナ200が電気的に1/2波
長に共振して電磁波が発振され,該電磁波が誘電体壁1
06を介して処理室102内に導入される。その他の構
成は,上記第1の実施の形態と同様である。かかる構成
を採用すれば,高周波電力の位相制御を容易に行うこと
ができるとともに,装置構成を簡素化することができ
る。
ながら,本発明の第2の実施の形態について説明する。
本実施の形態にかかるアンテナ200は,図7に示すよ
うに,上述した第1アンテナ素子120と第2アンテナ
素子124の組からなるダイポールアンテナとして構成
されている。第1および第2アンテナ素子120,12
4には,高周波電源146から出力された高周波電力
が,上記位相分配器150を介することなく,上記平衡
・不平衡変換器152,154と同一に構成された平衡
・不平衡変換器202で180゜位相がずらされた後,
給電点120a,124aを介して印加される。かかる
電力の印加により,アンテナ200が電気的に1/2波
長に共振して電磁波が発振され,該電磁波が誘電体壁1
06を介して処理室102内に導入される。その他の構
成は,上記第1の実施の形態と同様である。かかる構成
を採用すれば,高周波電力の位相制御を容易に行うこと
ができるとともに,装置構成を簡素化することができ
る。
【0050】なお,第1および第2アンテナ素子12
0,122の展開方向は,上記形態に限定されることは
なく,例えば図8および図9に示すように,略渦巻き状
に展開する第1および第2アンテナ素子502,504
組からなるアンテナ500や,第1および第2アンテナ
素子602,604組からなるアンテナ600を採用し
ても良い。なお,第1アンテナ素子502,602と,
第2アンテナ素子504,604は,展開方向以外は上
記第1および第2アンテナ素子120,122と同一に
構成されている。また,図8および図9では,コイル1
28,132およびシールド144は省略されている。
0,122の展開方向は,上記形態に限定されることは
なく,例えば図8および図9に示すように,略渦巻き状
に展開する第1および第2アンテナ素子502,504
組からなるアンテナ500や,第1および第2アンテナ
素子602,604組からなるアンテナ600を採用し
ても良い。なお,第1アンテナ素子502,602と,
第2アンテナ素子504,604は,展開方向以外は上
記第1および第2アンテナ素子120,122と同一に
構成されている。また,図8および図9では,コイル1
28,132およびシールド144は省略されている。
【0051】(第3の実施の形態)次に,図10および
図11を参照しながら,本発明の第3の実施の形態につ
いて説明する。本実施の形態にかかるアンテナ300
は,図10に示すように,上述した第1〜第4アンテナ
素子120,122,124,126と同一に構成され
た第1〜第8アンテナ素子302,304,306,3
08,310,312,314,316群からなるダイ
バーシティアンテナとして構成されている。また,第1
および第5アンテナ素子302,310と,第2および
第6アンテナ素子304,312と,第3および第7ア
ンテナ素子306,314と,第4および第8アンテナ
素子308,316が,各々組を成しており,上記と同
様に誘電体壁106上面の基準点Cから点対称かつ放射
状に配置されている。なお,第1〜第8アンテナ素子3
02,304,306,308,310,312,31
4,316の給電点の配置や展開方向は,上記第1〜第
4アンテナ素子120,122,124,126と同様
であり,さらにコイルも同様に接続されている。
図11を参照しながら,本発明の第3の実施の形態につ
いて説明する。本実施の形態にかかるアンテナ300
は,図10に示すように,上述した第1〜第4アンテナ
素子120,122,124,126と同一に構成され
た第1〜第8アンテナ素子302,304,306,3
08,310,312,314,316群からなるダイ
バーシティアンテナとして構成されている。また,第1
および第5アンテナ素子302,310と,第2および
第6アンテナ素子304,312と,第3および第7ア
ンテナ素子306,314と,第4および第8アンテナ
素子308,316が,各々組を成しており,上記と同
様に誘電体壁106上面の基準点Cから点対称かつ放射
状に配置されている。なお,第1〜第8アンテナ素子3
02,304,306,308,310,312,31
4,316の給電点の配置や展開方向は,上記第1〜第
4アンテナ素子120,122,124,126と同様
であり,さらにコイルも同様に接続されている。
【0052】次に,図11を参照しながら,第1〜第8
アンテナ素子302,304,306,308,31
0,312,314,316に高周波電力を供給する電
力供給系について説明する。第1〜第8アンテナ素子3
02,304,306,308,310,312,31
4,316には,上記と同様に高周波電源146から出
力される所定の高周波電力が,電力調整器318におい
て位相等を調整された後に印加される。電力調整器31
8は,上記位相分配器150と同一に構成された位相分
配器320,322,324と,上記平衡・不平衡変換
器152,154と同一に構成された平衡・不平衡変換
器326,328,330,332から構成されてい
る。
アンテナ素子302,304,306,308,31
0,312,314,316に高周波電力を供給する電
力供給系について説明する。第1〜第8アンテナ素子3
02,304,306,308,310,312,31
4,316には,上記と同様に高周波電源146から出
力される所定の高周波電力が,電力調整器318におい
て位相等を調整された後に印加される。電力調整器31
8は,上記位相分配器150と同一に構成された位相分
配器320,322,324と,上記平衡・不平衡変換
器152,154と同一に構成された平衡・不平衡変換
器326,328,330,332から構成されてい
る。
【0053】かかる構成により,高周波電源146から
出力された高周波電力は,位相分配器320において,
上記電力の位相から90゜ずらされた電力と,−90゜
ずらされた電力に2分配された後に,それぞれに対応す
る位相分配器322,324に入力される。位相分配器
320において90゜位相がずらされた高周波電力は,
さらに位相分配器322において,上記の位相から90
゜ずらされた電力と,45゜ずらされた電力に2分配さ
れた後に,それぞれに対応する平衡・不平衡変換器32
6,328に入力される。さらに,各電力は,平衡・不
平衡変換器326,328において不平衡・平衡変換さ
れ,位相が180゜ずらされた後に,それぞれに対応す
る第1および第5アンテナ素子302,310組と,第
2および第6アンテナ素子304,312組に供給され
る。
出力された高周波電力は,位相分配器320において,
上記電力の位相から90゜ずらされた電力と,−90゜
ずらされた電力に2分配された後に,それぞれに対応す
る位相分配器322,324に入力される。位相分配器
320において90゜位相がずらされた高周波電力は,
さらに位相分配器322において,上記の位相から90
゜ずらされた電力と,45゜ずらされた電力に2分配さ
れた後に,それぞれに対応する平衡・不平衡変換器32
6,328に入力される。さらに,各電力は,平衡・不
平衡変換器326,328において不平衡・平衡変換さ
れ,位相が180゜ずらされた後に,それぞれに対応す
る第1および第5アンテナ素子302,310組と,第
2および第6アンテナ素子304,312組に供給され
る。
【0054】一方,位相分配器320において−90゜
位相がずらされた高周波電力は,さらに位相分配器32
4において,上記−90゜の位相のままの電力と,−4
5゜位相がずらされた電力に2分配された後に,それぞ
れに対応する平衡・不平衡変換器330,332に入力
される。さらに,各電力は,平衡・不平衡変換器33
0,332において不平衡・平衡変換され,位相が18
0゜ずらされた後に,それぞれに対応する第3および第
7アンテナ素子306,314組と,第4および第8ア
ンテナ素子308,316組に供給される。
位相がずらされた高周波電力は,さらに位相分配器32
4において,上記−90゜の位相のままの電力と,−4
5゜位相がずらされた電力に2分配された後に,それぞ
れに対応する平衡・不平衡変換器330,332に入力
される。さらに,各電力は,平衡・不平衡変換器33
0,332において不平衡・平衡変換され,位相が18
0゜ずらされた後に,それぞれに対応する第3および第
7アンテナ素子306,314組と,第4および第8ア
ンテナ素子308,316組に供給される。
【0055】その結果,相隣接する第1〜第8アンテナ
素子302,304,306,308,310,31
2,314,316に,順次45゜ずつ位相がずれた高
周波電力が印加されて,上記各アンテナ素子組が各々電
気的に1/2波長に共振し,第1〜第8アンテナ素子3
02,304,306,308,310,312,31
4,316から電磁波が発振され,上記と同様に誘電体
壁106を介して処理室102内に導入される。
素子302,304,306,308,310,31
2,314,316に,順次45゜ずつ位相がずれた高
周波電力が印加されて,上記各アンテナ素子組が各々電
気的に1/2波長に共振し,第1〜第8アンテナ素子3
02,304,306,308,310,312,31
4,316から電磁波が発振され,上記と同様に誘電体
壁106を介して処理室102内に導入される。
【0056】本実施の形態は,以上のように構成されて
おり,8本の第1〜第8アンテナ素子302,304,
306,308,310,312,314,316から
なるアンテナを採用したので,処理室102内により均
一に電磁波を導入することができ,より均一に生成され
たプラズマにより,ウェハWにさらに微細なエッチング
処理を施すことができる。
おり,8本の第1〜第8アンテナ素子302,304,
306,308,310,312,314,316から
なるアンテナを採用したので,処理室102内により均
一に電磁波を導入することができ,より均一に生成され
たプラズマにより,ウェハWにさらに微細なエッチング
処理を施すことができる。
【0057】(第4の実施の形態)次に,図12を参照
しながら,本発明の第4の実施の形態について説明す
る。本実施の形態にかかるアンテナ400には,アンテ
ナ400に印加される高周波電力の波長λに対して,電
気的にλ/2の長さに設定されたダイポールアンテナが
採用されている。なお,アンテナ400の長さは,厳密
にはλ/2ではなく,上述した波長短縮率と電気的な長
さであるλ/2とを乗算することにより求められた長さ
に設定される。
しながら,本発明の第4の実施の形態について説明す
る。本実施の形態にかかるアンテナ400には,アンテ
ナ400に印加される高周波電力の波長λに対して,電
気的にλ/2の長さに設定されたダイポールアンテナが
採用されている。なお,アンテナ400の長さは,厳密
にはλ/2ではなく,上述した波長短縮率と電気的な長
さであるλ/2とを乗算することにより求められた長さ
に設定される。
【0058】また,アンテナ400の中心部,すなわち
アンテナ400の端部から電気的にλ/4の位置には,
アンテナ400を接地する接地点400aが設けられて
おり,この接地点400aと上述の誘電体壁106の上
面に設定された基準点Cとが一致するように,アンテナ
400が配置されている。さらに,上記接地点400a
からアンテナ400の終端部方向に向かって電気的にλ
/12の位置には,高周波電源146から高周波電力が
供給される給電点400bが設けられている。
アンテナ400の端部から電気的にλ/4の位置には,
アンテナ400を接地する接地点400aが設けられて
おり,この接地点400aと上述の誘電体壁106の上
面に設定された基準点Cとが一致するように,アンテナ
400が配置されている。さらに,上記接地点400a
からアンテナ400の終端部方向に向かって電気的にλ
/12の位置には,高周波電源146から高周波電力が
供給される給電点400bが設けられている。
【0059】かかる構成により,高周波電源146から
高周波電力をアンテナ400に印加すると,アンテナ4
00が電気的に1/2波長に共振し,アンテナ400か
ら電磁波が発振され,上記と同様に誘電体壁106を介
して処理室102内に導入される。
高周波電力をアンテナ400に印加すると,アンテナ4
00が電気的に1/2波長に共振し,アンテナ400か
ら電磁波が発振され,上記と同様に誘電体壁106を介
して処理室102内に導入される。
【0060】なお,アンテナ400においても,上記第
1の実施の形態と同様に,屈曲部を設けて処理室102
内に均一に電磁波が導入されるようにアンテナ400の
展開方向を変えれば,より均一なプラズマを生成するこ
とができるとともに,小型のエッチング装置であって
も,幅広い周波数の選択が可能となる。また,アンテナ
400の終端部に,上述したコイルを設ければ,アンテ
ナ200の長さを短縮することができる。さらに,アン
テナ400の終端部と誘電体壁106との間や,上記コ
イルを設けた場合には,コイルと誘電体壁106との間
に,上述したシールドを介装すれば,誘電体壁106の
消耗を抑制することができる。
1の実施の形態と同様に,屈曲部を設けて処理室102
内に均一に電磁波が導入されるようにアンテナ400の
展開方向を変えれば,より均一なプラズマを生成するこ
とができるとともに,小型のエッチング装置であって
も,幅広い周波数の選択が可能となる。また,アンテナ
400の終端部に,上述したコイルを設ければ,アンテ
ナ200の長さを短縮することができる。さらに,アン
テナ400の終端部と誘電体壁106との間や,上記コ
イルを設けた場合には,コイルと誘電体壁106との間
に,上述したシールドを介装すれば,誘電体壁106の
消耗を抑制することができる。
【0061】なお,本実施の形態では,1本のアンテナ
400を設けた構成を例に挙げて説明したが,かかる構
成に限定されることはなく,アンテナ400と同一に構
成された2本以上のアンテナを配置してもよい。例え
ば,2本の上記アンテナを誘電体壁106上に設ける場
合には,各アンテナの接地点を上記基準点Cに一致させ
て,各アンテナがそれぞれ直交するように配置すれば,
処理室102内に均一な電磁波を導入することができ
る。
400を設けた構成を例に挙げて説明したが,かかる構
成に限定されることはなく,アンテナ400と同一に構
成された2本以上のアンテナを配置してもよい。例え
ば,2本の上記アンテナを誘電体壁106上に設ける場
合には,各アンテナの接地点を上記基準点Cに一致させ
て,各アンテナがそれぞれ直交するように配置すれば,
処理室102内に均一な電磁波を導入することができ
る。
【0062】以上,本発明の好適な実施の形態につい
て,添付図面を参照しながら説明したが,本発明はかか
る構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記
載された技術的思想の範疇において,当業者であれば,
各種の変更例および修正例に想到し得るものであり,そ
れら変更例および修正例についても本発明の技術的範囲
に属するものと了解される。
て,添付図面を参照しながら説明したが,本発明はかか
る構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記
載された技術的思想の範疇において,当業者であれば,
各種の変更例および修正例に想到し得るものであり,そ
れら変更例および修正例についても本発明の技術的範囲
に属するものと了解される。
【0063】例えば,上記第1〜第3の実施の形態にお
いて,2本,4本,8本のアンテナ素子からなるアンテ
ナを例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定
されるものではなく,上記本数以外の偶数本のλ/4長
アンテナからアンテナを形成しても,本発明を実施する
ことができる。かかる場合には,各λ/4長アンテナに
対して,相隣接するλ/4長アンテナごとに,360゜
からλ/4長アンテナの本数を除算して得られた値分ず
つ位相がずれた高周波電力を印加することにより,所定
の電磁波を処理室内に導入することができる。なお,λ
/4長アンテナの本数により,各λ/4長アンテナで電
気的な干渉が発生する場合には,相隣接するλ/4長ア
ンテナ間に接地された導電性部材を介装すれば,上記干
渉の発生を防止することができる。
いて,2本,4本,8本のアンテナ素子からなるアンテ
ナを例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定
されるものではなく,上記本数以外の偶数本のλ/4長
アンテナからアンテナを形成しても,本発明を実施する
ことができる。かかる場合には,各λ/4長アンテナに
対して,相隣接するλ/4長アンテナごとに,360゜
からλ/4長アンテナの本数を除算して得られた値分ず
つ位相がずれた高周波電力を印加することにより,所定
の電磁波を処理室内に導入することができる。なお,λ
/4長アンテナの本数により,各λ/4長アンテナで電
気的な干渉が発生する場合には,相隣接するλ/4長ア
ンテナ間に接地された導電性部材を介装すれば,上記干
渉の発生を防止することができる。
【0064】また,上記第1〜第3の実施の形態におい
て,各アンテナ素子を屈曲させる構成を例に挙げて説明
したが,本発明はかかる構成に限定されるものではな
く,直線的に延伸するλ/4長アンテナを採用しても,
本発明を実施することができる。
て,各アンテナ素子を屈曲させる構成を例に挙げて説明
したが,本発明はかかる構成に限定されるものではな
く,直線的に延伸するλ/4長アンテナを採用しても,
本発明を実施することができる。
【0065】また,上記第1〜第3の実施の形態におい
て,各アンテナ素子にコイルを接続する構成を例に挙げ
て説明したが,本発明はかかる構成に限定されるもので
はなく,上記コイルなどのインダクタンス発生手段を設
けなくても,本発明を実施することができる。
て,各アンテナ素子にコイルを接続する構成を例に挙げ
て説明したが,本発明はかかる構成に限定されるもので
はなく,上記コイルなどのインダクタンス発生手段を設
けなくても,本発明を実施することができる。
【0066】さらに,上記第1〜第3の実施の形態にお
いて,コイルと誘電体壁との間にシールドを介装する構
成を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定
されるものではなく,上記シールドを設けなくても,本
発明を実施することができる。また,上記の如く,コイ
ルを設けない場合には,各λ/4長アンテナの終端部と
誘電体壁との間に接地された導電性シールドを介装すれ
ば,上記実施の形態で説明した作用効果を奏することが
できる。
いて,コイルと誘電体壁との間にシールドを介装する構
成を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定
されるものではなく,上記シールドを設けなくても,本
発明を実施することができる。また,上記の如く,コイ
ルを設けない場合には,各λ/4長アンテナの終端部と
誘電体壁との間に接地された導電性シールドを介装すれ
ば,上記実施の形態で説明した作用効果を奏することが
できる。
【0067】また,上記第1〜第4の実施の形態におい
て,エッチング装置を例に挙げて説明したが,本発明は
かかる構成に限定されるものではなく,プラズマCVD
装置などの各種プラズマ処理装置にも本発明を適用する
ことができる。さらに,被処理体としては,上述したウ
ェハに限定されることなく,例えばLCD用ガラス基板
を被処理体としても,本発明を実施することができる。
て,エッチング装置を例に挙げて説明したが,本発明は
かかる構成に限定されるものではなく,プラズマCVD
装置などの各種プラズマ処理装置にも本発明を適用する
ことができる。さらに,被処理体としては,上述したウ
ェハに限定されることなく,例えばLCD用ガラス基板
を被処理体としても,本発明を実施することができる。
【0068】
【発明の効果】本発明によれば,高周波数の電磁波を処
理室内に導入し,該電磁波により処理ガスを解離させて
プラズマを生成させることができる。その結果,従来の
誘導結合型プラズマ処理装置よりもエネルギーの低い電
子を多く生成させることができるので,処理ガスの過度
の解離を抑えられ,イオン化率を高めることができ,超
微細なプラズマ処理を被処理体に施すことができる。ま
た,磁場によらずにプラズマを生成できるので,被処理
体が大型化し,処理室内の容積等が大きくなっても,均
一なプラズマを生成することができる。
理室内に導入し,該電磁波により処理ガスを解離させて
プラズマを生成させることができる。その結果,従来の
誘導結合型プラズマ処理装置よりもエネルギーの低い電
子を多く生成させることができるので,処理ガスの過度
の解離を抑えられ,イオン化率を高めることができ,超
微細なプラズマ処理を被処理体に施すことができる。ま
た,磁場によらずにプラズマを生成できるので,被処理
体が大型化し,処理室内の容積等が大きくなっても,均
一なプラズマを生成することができる。
【図1】本発明を適用可能なエッチング装置を示す概略
的な断面図である。
的な断面図である。
【図2】図1に示すエッチング装置のアンテナを表す概
略的な平面図である。
略的な平面図である。
【図3】図1に示すエッチング装置のアンテナに接続さ
れたコイルの作用効果を説明するための概略的な説明図
である。
れたコイルの作用効果を説明するための概略的な説明図
である。
【図4】図1に示すエッチング装置のアンテナに接続さ
れたコイルの作用効果を説明するための概略的な説明図
である。
れたコイルの作用効果を説明するための概略的な説明図
である。
【図5】図1に示すエッチング装置のアンテナへの電力
供給系を説明するための概略的な説明図である。
供給系を説明するための概略的な説明図である。
【図6】図1に示すエッチング装置のアンテナに印加さ
れる高周波電力の位相制御を説明するための概略的な説
明図である。
れる高周波電力の位相制御を説明するための概略的な説
明図である。
【図7】本発明の他の実施の形態のアンテナを示す概略
的な平面図である。
的な平面図である。
【図8】本発明の他の実施の形態のアンテナを示す概略
的な平面図である。
的な平面図である。
【図9】本発明の他の実施の形態のアンテナを示す概略
的な平面図である。
的な平面図である。
【図10】本発明の他の実施の形態のアンテナを示す概
略的な平面図である。
略的な平面図である。
【図11】図10に示すアンテナへの電力供給系を説明
するための概略的な説明図である。
するための概略的な説明図である。
【図12】本発明の他の実施の形態のアンテナを示す概
略的な平面図である。
略的な平面図である。
100 エッチング装置 102 処理室 106 誘電体壁 108 載置台 118 アンテナ 120,122,124,126 第1〜第4アン
テナ素子 120a,122a,124a,126a 給電点 120b,122b,124b,126b 屈曲部 120c,122c,124c,126c 終端部 120d,122d,124d,126d 延伸部 128,130,132,134 コイル 144 シールド 146 高周波電源 148 電力調整器 150 位相分配器 152,154 平衡・不平衡変換器 W ウェハ
テナ素子 120a,122a,124a,126a 給電点 120b,122b,124b,126b 屈曲部 120c,122c,124c,126c 終端部 120d,122d,124d,126d 延伸部 128,130,132,134 コイル 144 シールド 146 高周波電源 148 電力調整器 150 位相分配器 152,154 平衡・不平衡変換器 W ウェハ
Claims (19)
- 【請求項1】 被処理体が収容される処理室と,前記処
理室の一面を構成する誘電体壁と,前記誘電体壁を介し
て電磁波を前記処理室内に導入して前記処理室内に供給
された処理ガスをプラズマ化するアンテナとを備えたプ
ラズマ処理装置において,前記アンテナは,アンテナ設
置面に仮想的に設定される基準点から相互に点対称に延
伸し,前記基準点側にそれぞれ給電点を有するn本(た
だし,nは2以上の整数である)の略λ/4長アンテナ
(ただし,λは前記アンテナに印加されるプラズマ生成
用高周波電力の波長である)組から成り,さらに,前記
各λ/4長アンテナに対して,相隣接する前記λ/4長
アンテナごとに360゜/nずつ位相がずれたプラズマ
生成用高周波電力を印加する電力供給手段を備えること
を特徴とする,プラズマ処理装置。 - 【請求項2】 前記プラズマ生成用高周波電力の周波数
は,13.56MHzよりも高いことを特徴とする,請
求項1に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項3】 前記プラズマ生成用高周波電力の周波数
は,50MHz〜800MHzであることを特徴とす
る,請求項2に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項4】 前記被処理体は,前記処理室内に配置さ
れた電極に載置され,前記電極には,前記プラズマ生成
用高周波電力の周波数よりも低い周波数のバイアス用高
周波電力が印加されることを特徴とする,請求項1,2
または3のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項5】 前記バイアス用高周波電力の周波数は,
13.56MHz以下であることを特徴とする,請求項
4に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項6】 前記λ/4長アンテナは,非接地型アン
テナであることを特徴とする,請求項1,2,3,4ま
たは5のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項7】 前記λ/4長アンテナは,直線的に延伸
する延伸部と,所定方向に屈曲する屈曲部から構成され
ることを特徴とする,請求項1,2,3,4,5または
6のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項8】 少なくとも前記λ/4長アンテナの終端
部と,前記誘電体壁との間には,接地された導電性シー
ルドが介装されることを特徴とする,請求項1,2,
3,4,5,6または7のいずれかに記載のプラズマ処
理装置。 - 【請求項9】 前記λ/4長アンテナの終端部には,前
記プラズマ生成用高周波電力の印加時に,所定のインダ
クタンスを生じさせるインダクタンス発生手段が接続さ
れることを特徴とする,請求項1,2,3,4,5,6
または7のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項10】 少なくとも前記インダクタンス発生手
段と,前記誘電体壁との間には,接地された導電性シー
ルドが介装されることを特徴とする,請求項9に記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項11】 被処理体が収容される処理室と,前記
処理室の一面を構成する誘電体壁と,前記誘電体壁を介
して電磁波を前記処理室内に導入して前記処理室内に供
給された処理ガスをプラズマ化するアンテナとを備えた
プラズマ処理装置において,前記アンテナ略中心点に
は,接地点が配置され,前記接地点から略λ/12(た
だし,λは前記アンテナに印加されるプラズマ生成用高
周波電力の波長である)の位置に,プラズマ生成用高周
波電力が給電される給電点が配置される略λ/2長アン
テナからなることを特徴とする,プラズマ処理装置。 - 【請求項12】 前記プラズマ生成用高周波電力の周波
数は,13.56MHzよりも高いことを特徴とする,
請求項11に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項13】 前記プラズマ生成用高周波電力の周波
数は,50MHz〜800MHzであることを特徴とす
る,請求項12に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項14】 前記被処理体は,前記処理室内に配置
された電極に載置され,前記電極には,前記プラズマ生
成用高周波電力の周波数よりも低い周波数のバイアス用
高周波電力が印加されることを特徴とする,請求項1
1,12または13のいずれかに記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項15】 前記バイアス用高周波電力の周波数
は,13.56MHz以下であることを特徴とする,請
求項14に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項16】 前記λ/2長アンテナは,直線的に延
伸する延伸部と,所定方向に屈曲する屈曲部から構成さ
れることを特徴とする,請求項11,12,13,14
または15のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項17】 少なくとも前記λ/2長アンテナの各
終端部と,前記誘電体壁との間には,接地された導電性
シールドが介装されることを特徴とする,請求項11,
12,13,14,15または16のいずれかに記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項18】 前記λ/2長アンテナの各終端部に
は,前記プラズマ生成用高周波電力の印加時に,所定の
インダクタンスを生じさせるインダクタンス発生手段が
接続されることを特徴とする,請求項11,12,1
3,14,15または16のいずれかに記載のプラズマ
処理装置。 - 【請求項19】 少なくとも前記インダクタンス発生手
段と,前記誘電体壁との間には,接地された導電性シー
ルドが介装されることを特徴とする,請求項18に記載
のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11035953A JP2000235900A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11035953A JP2000235900A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000235900A true JP2000235900A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=12456353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11035953A Pending JP2000235900A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000235900A (ja) |
Cited By (17)
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