JP2001085196A - 誘導結合型プラズマ発生用アンテナ装置 - Google Patents
誘導結合型プラズマ発生用アンテナ装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
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- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明の目的は、大面積の試料を加工できる
大仕掛のプラズマを発生するためのアンテナ装置を提供
することにある。 【解決手段】上記のような目的を達成するためになされ
たこの発明は、大仕掛のプラズマを生成するためのプラ
ズマ発生装置のためのアンテナ装置において、高周波電
源と、該高周波電源から高周波電力を供給される第１の
アンテナと、前記高周波電源から高周波電力を供給され
て前記第１のアンテナに並列接続されるが、該第１のア
ンテナとの間で共振状態を保つ第２のアンテナとを含む
ことを特徴とする。
大仕掛のプラズマを発生するためのアンテナ装置を提供
することにある。 【解決手段】上記のような目的を達成するためになされ
たこの発明は、大仕掛のプラズマを生成するためのプラ
ズマ発生装置のためのアンテナ装置において、高周波電
源と、該高周波電源から高周波電力を供給される第１の
アンテナと、前記高周波電源から高周波電力を供給され
て前記第１のアンテナに並列接続されるが、該第１のア
ンテナとの間で共振状態を保つ第２のアンテナとを含む
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマを発生
するためのプラズマ発生装置に使用されるアンテナ装置
に係り、より詳しくは、大型試料を加工できる広い有効
面積と均一にして高密度を有するプラズマを発生させ得
る誘導結合型プラズマ発生用アンテナ装置に関する。
するためのプラズマ発生装置に使用されるアンテナ装置
に係り、より詳しくは、大型試料を加工できる広い有効
面積と均一にして高密度を有するプラズマを発生させ得
る誘導結合型プラズマ発生用アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェ−ハあるいは平板表示装置な
どのごとき微細パタ−ンを形成すべき技術分野において
はプラズマを生成して乾式食刻（エッチング）、化学気
相蒸着、スパッタリングなどの各種の表面処理工程を行
う。最近では費用の節減及びスル−プット向上などを達
成するため、半導体装置用ウェ−ハや平板表示装置用基
板の大きさが例えば、３００ｍｍ以上に大型化される傾
向があり、これによって、このような大型のウェ−ハや
基板を加工するためのプラズマ発生装置の規模も増大し
ている。
どのごとき微細パタ−ンを形成すべき技術分野において
はプラズマを生成して乾式食刻（エッチング）、化学気
相蒸着、スパッタリングなどの各種の表面処理工程を行
う。最近では費用の節減及びスル−プット向上などを達
成するため、半導体装置用ウェ−ハや平板表示装置用基
板の大きさが例えば、３００ｍｍ以上に大型化される傾
向があり、これによって、このような大型のウェ−ハや
基板を加工するためのプラズマ発生装置の規模も増大し
ている。
【０００３】従来のプラズマの発生源としては、ダイオ
−ド方式、マイクロ波方式、ラジオ波方式などの高周波
動力を使用したプラズマ発生方式を利用するものがあ
る。どころで、ダイオ−ド方式によれば高電圧を制御し
難く、高圧の気体圧力を要することから、微細パタ−ン
の加工には適切でなかった。さらに、マイクロ波方式の
一種である電子加速共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌ
ｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ； ＥＣＲ）方式に
よれば、低圧下においても高密度のプラズマを生成でき
る長所はあるが、プラズマの分布を均一に形成し難い短
所があり、このような短所は、プラズマの規模が増大す
ることにつれてさらに顯著になる。ひいては、誘導結合
（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）方式とも
呼ばれているラジオ波方式の一種であるヘリコン波（ｈ
ｅｌｉｃｏｎ ｗａｖｅ）方式によれば、電気場と磁気
場のエネルギ−を複合して励起（ｅｘｃｉｔｅ）させる
ことによって、小規模のプラズマでは均一な分布を有す
る高密度のプラズマを発生せしめ得るが、相変わらずプ
ラズマの規模が大なる場合には、密度分布が均一でない
という短所を有する。
−ド方式、マイクロ波方式、ラジオ波方式などの高周波
動力を使用したプラズマ発生方式を利用するものがあ
る。どころで、ダイオ−ド方式によれば高電圧を制御し
難く、高圧の気体圧力を要することから、微細パタ−ン
の加工には適切でなかった。さらに、マイクロ波方式の
一種である電子加速共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌ
ｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ； ＥＣＲ）方式に
よれば、低圧下においても高密度のプラズマを生成でき
る長所はあるが、プラズマの分布を均一に形成し難い短
所があり、このような短所は、プラズマの規模が増大す
ることにつれてさらに顯著になる。ひいては、誘導結合
（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）方式とも
呼ばれているラジオ波方式の一種であるヘリコン波（ｈ
ｅｌｉｃｏｎ ｗａｖｅ）方式によれば、電気場と磁気
場のエネルギ−を複合して励起（ｅｘｃｉｔｅ）させる
ことによって、小規模のプラズマでは均一な分布を有す
る高密度のプラズマを発生せしめ得るが、相変わらずプ
ラズマの規模が大なる場合には、密度分布が均一でない
という短所を有する。
【０００４】図１を参照して通常の誘導結合方式のプラ
ズマ発生装置について簡略に述べる。前記プラズマ発生
装置（１０）は、プラズマ（１１８）が生成されるチャ
ンバ−（１０４）を含み、該チャンバ−（１０４）には
反応ガスを供給するためのガス注入口（１１０）とチャ
ンバ−の内部を真空に保持して反応が終わると反応ガス
を排出するための真空ポンプ（１１２）及びガス排出口
（１１４）が形成される。また、前記チャンバ−（１０
４）の内部にはウェ−ハあるいはガラス基板などの試料
（１０６）を載置するためのチャック（１０８）が形成
されており、前記チャンバ−（１０４）の上部には高周
波電源（１０２）に接続されたアンテナ（１００）が設
置される。該アンテナ（１００）とチャンバ−（１０
４）との間には絶縁板（１１６）を設置してアンテナ
（１００）とプラズマ（１１８）との間の容量性結合
（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を減少さ
せることによって、高周波電源（１０２）からのエネル
ギ−が誘導性結合（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉ
ｎｇ）によってプラズマ（１１８）への伝達を助ける。
ズマ発生装置について簡略に述べる。前記プラズマ発生
装置（１０）は、プラズマ（１１８）が生成されるチャ
ンバ−（１０４）を含み、該チャンバ−（１０４）には
反応ガスを供給するためのガス注入口（１１０）とチャ
ンバ−の内部を真空に保持して反応が終わると反応ガス
を排出するための真空ポンプ（１１２）及びガス排出口
（１１４）が形成される。また、前記チャンバ−（１０
４）の内部にはウェ−ハあるいはガラス基板などの試料
（１０６）を載置するためのチャック（１０８）が形成
されており、前記チャンバ−（１０４）の上部には高周
波電源（１０２）に接続されたアンテナ（１００）が設
置される。該アンテナ（１００）とチャンバ−（１０
４）との間には絶縁板（１１６）を設置してアンテナ
（１００）とプラズマ（１１８）との間の容量性結合
（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を減少さ
せることによって、高周波電源（１０２）からのエネル
ギ−が誘導性結合（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉ
ｎｇ）によってプラズマ（１１８）への伝達を助ける。
【０００５】上記のごとき仕組みのプラズマ発生装置
（１０）は、次のようにプラズマを生成する。すなわ
ち、初期にチャンバ−（１０４）の内部は前記真空ポン
プ（１１２）により真空化されるように排気されてか
ら、ガス注入口（１１０）からプラズマを発生させるた
めの反応ガスが導入され、必要な圧力で保持される。つ
いで、前記アンテナ（１００）には高周波電源（１０
２）から、例えば１３．５６ＭＨｚのＲＦ高周波電力が
印加される。
（１０）は、次のようにプラズマを生成する。すなわ
ち、初期にチャンバ−（１０４）の内部は前記真空ポン
プ（１１２）により真空化されるように排気されてか
ら、ガス注入口（１１０）からプラズマを発生させるた
めの反応ガスが導入され、必要な圧力で保持される。つ
いで、前記アンテナ（１００）には高周波電源（１０
２）から、例えば１３．５６ＭＨｚのＲＦ高周波電力が
印加される。
【０００６】従来のプラズマ発生装置（１０）には、図
２（ａ）および（ｂ）に示すように、螺旋形アンテナ
（２００）あるいは複数（例えば、３つ）の分割電極型
アンテナ（２０２ａ、２０２ｂ及び２０２ｃ）が使用さ
れていた。よって、ＲＦ電力の印加につれてアンテナ
（１００）のなす平面と垂直方向の時間的に変化する磁
気場が形成される。このような時間的に変化する磁気場
は、前記チャンバ−（１０４）の内部に誘導電気場を形
成し、誘導電気場は、電子を加熱してアンテナ（１０
０）と誘導性で結合されたプラズマが発生することにな
る。このように、電子は周辺の中性気体粒子と衝突して
イオン及びラジカルなどを生成し、これらはプラズマ食
刻及び蒸着に利用されることになる。また、別途の高周
波電源（図示なし）からチャック（１０８）に電力を印
加すると、試料（１０６）に入射するイオンのエネルギ
−を制御することも可能となる。
２（ａ）および（ｂ）に示すように、螺旋形アンテナ
（２００）あるいは複数（例えば、３つ）の分割電極型
アンテナ（２０２ａ、２０２ｂ及び２０２ｃ）が使用さ
れていた。よって、ＲＦ電力の印加につれてアンテナ
（１００）のなす平面と垂直方向の時間的に変化する磁
気場が形成される。このような時間的に変化する磁気場
は、前記チャンバ−（１０４）の内部に誘導電気場を形
成し、誘導電気場は、電子を加熱してアンテナ（１０
０）と誘導性で結合されたプラズマが発生することにな
る。このように、電子は周辺の中性気体粒子と衝突して
イオン及びラジカルなどを生成し、これらはプラズマ食
刻及び蒸着に利用されることになる。また、別途の高周
波電源（図示なし）からチャック（１０８）に電力を印
加すると、試料（１０６）に入射するイオンのエネルギ
−を制御することも可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】どころで、図２（ａ）
に示されたごとき螺旋形構造のアンテナ（２００）で
は、該アンテナを構成するそれぞれの巻線が直列に連結
されている構造であるため、巻線ごとに流れる電流量が
一定になる。かかる場合、誘導電気場の分布を調整し難
く、チャンバ−（１０４）の内壁でのイオン及び電子の
損失によってプラズマ（１１８）の中心部が高い密度を
もつようになり、チャンバ−（１０４）の内壁に近い部
分にはプラズマの密度の低下を防ぎ難くなる。よって、
プラズマ（１１８）の密度を均一に保つのがきわめて難
しくなる。
に示されたごとき螺旋形構造のアンテナ（２００）で
は、該アンテナを構成するそれぞれの巻線が直列に連結
されている構造であるため、巻線ごとに流れる電流量が
一定になる。かかる場合、誘導電気場の分布を調整し難
く、チャンバ−（１０４）の内壁でのイオン及び電子の
損失によってプラズマ（１１８）の中心部が高い密度を
もつようになり、チャンバ−（１０４）の内壁に近い部
分にはプラズマの密度の低下を防ぎ難くなる。よって、
プラズマ（１１８）の密度を均一に保つのがきわめて難
しくなる。
【０００８】さらに、アンテナ（２００）のそれぞれの
巻線が直列に連結されているため、アンテナ（２００）
による電圧降下（ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｏｐ）が大きく
なることから、プラズマ（１１８）との容量性結合によ
る影響が増加する。よって、電力効率が低下してプラズ
マの均一性を保ち難くなる。
巻線が直列に連結されているため、アンテナ（２００）
による電圧降下（ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｏｐ）が大きく
なることから、プラズマ（１１８）との容量性結合によ
る影響が増加する。よって、電力効率が低下してプラズ
マの均一性を保ち難くなる。
【０００９】次に、図２（ｂ）に示すように、相互に位
相の異なる３つの高周波電源（２０４ａ、２０４ｂ及び
２０４ｃ）にそれぞれ接続された３つの分割電極（２０
２ａ、２０２ｂ及び２０２ｃ）構造のアンテナでは、そ
れぞれ分割電極に近接した位置ではプラズマの密度が高
く、チャンバ−（１０４）の中央部になるほどプラズマ
の密度が小さいことから、プラズマの均一性を確保する
ためには困難性が伴い、とりわけ、広い面積の試料を処
理するのに顯著な困難性が伴う。また、それぞれ独立的
に動作させる電源を使用しなければならないことから、
費用が増加し、電源を効率的に使用するためのインピ−
ダンス整合をするためには、それぞれの分割電極ごとに
独自的なインピ−ダンス整合回路を使用すべきであると
の問題点があった。
相の異なる３つの高周波電源（２０４ａ、２０４ｂ及び
２０４ｃ）にそれぞれ接続された３つの分割電極（２０
２ａ、２０２ｂ及び２０２ｃ）構造のアンテナでは、そ
れぞれ分割電極に近接した位置ではプラズマの密度が高
く、チャンバ−（１０４）の中央部になるほどプラズマ
の密度が小さいことから、プラズマの均一性を確保する
ためには困難性が伴い、とりわけ、広い面積の試料を処
理するのに顯著な困難性が伴う。また、それぞれ独立的
に動作させる電源を使用しなければならないことから、
費用が増加し、電源を効率的に使用するためのインピ−
ダンス整合をするためには、それぞれの分割電極ごとに
独自的なインピ−ダンス整合回路を使用すべきであると
の問題点があった。
【００１０】（発明の目的）そこで、この発明は上記種
々の問題点を解決するためになされたものであって、こ
の発明の目的は、大面積の試料を加工できる大仕掛のプ
ラズマを発生するためのアンテナ装置を提供することに
ある。
々の問題点を解決するためになされたものであって、こ
の発明の目的は、大面積の試料を加工できる大仕掛のプ
ラズマを発生するためのアンテナ装置を提供することに
ある。
【００１１】この発明のほかの目的は、プラズマの密度
分布が均一になるようにするためのアンテナ装置を提供
することにある。
分布が均一になるようにするためのアンテナ装置を提供
することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するためになされたこの発明は、大仕掛のプラズマを生
成するためのプラズマ発生装置のためのアンテナ装置に
おいて、高周波電源と、該高周波電源から高周波電力を
供給される第１のアンテナと、前記高周波電源から高周
波電力を供給されて前記第１のアンテナに並列接続され
るが、該第１のアンテナとの間で共振状態を保つ第２の
アンテナとを含むことを特徴とする。
するためになされたこの発明は、大仕掛のプラズマを生
成するためのプラズマ発生装置のためのアンテナ装置に
おいて、高周波電源と、該高周波電源から高周波電力を
供給される第１のアンテナと、前記高周波電源から高周
波電力を供給されて前記第１のアンテナに並列接続され
るが、該第１のアンテナとの間で共振状態を保つ第２の
アンテナとを含むことを特徴とする。
【００１３】また、大仕掛のプラズマを生成するための
プラズマ発生装置のためのアンテナ装置において、高周
波電源と、該高周波電源から高周波電力を供給される第
１のアンテナ及び該第１のアンテナと並列に接続された
第２のアンテナを備えられた第１のアンテナセットと、
前記高周波電源から高周波電力を供給される第３のアン
テナ及び該第３のアンテナに並列接続された第４のアン
テナを備えるが、前記第１のアンテナセットに並列接続
された第２のアンテナセットとを含み、前記第１のアン
テナと第２のアンテナの相互間に共振状態が保たれるこ
とを特徴とする。
プラズマ発生装置のためのアンテナ装置において、高周
波電源と、該高周波電源から高周波電力を供給される第
１のアンテナ及び該第１のアンテナと並列に接続された
第２のアンテナを備えられた第１のアンテナセットと、
前記高周波電源から高周波電力を供給される第３のアン
テナ及び該第３のアンテナに並列接続された第４のアン
テナを備えるが、前記第１のアンテナセットに並列接続
された第２のアンテナセットとを含み、前記第１のアン
テナと第２のアンテナの相互間に共振状態が保たれるこ
とを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明に従う一実施例に
ついて添付図に沿つて詳述する。
ついて添付図に沿つて詳述する。
【００１５】まず、図３（ａ）及び４（ａ）を参照すれ
ば、図３（ａ）はこの発明の一実施例に沿うアンテナ装
置の概念図であり、図４（ａ）は図３（ａ）におけるア
ンテナ装置の等価回路図である。図に示されたように、
この発明のアンテナ装置（１００）は相互間に並列に連
結される複数のアンテナユニット（４００ａあるいは４
００ｂ）を含み、該それぞれアンテナユニット（４００
ａあるいは４００ｂ）は可変負荷（３０２ａあるいは３
０２ｂ）及び単巻線あるいは複巻線のアンテナ（３００
ａあるいは３００ｂ）をそれぞれ含む。該アンテナ（３
００ａあるいは３００ｂ）は等価抵抗（Ｒ１あるいはＲ
２）と等価インダクタンス（Ｌ１あるいはＬ２）で表示
しており、キャシタンス成分は共振可変キャパシタ（Ｃ
Ｒ）あるいは可変負荷キャパシタ（ＣＬ）で吸収させて
表示した。
ば、図３（ａ）はこの発明の一実施例に沿うアンテナ装
置の概念図であり、図４（ａ）は図３（ａ）におけるア
ンテナ装置の等価回路図である。図に示されたように、
この発明のアンテナ装置（１００）は相互間に並列に連
結される複数のアンテナユニット（４００ａあるいは４
００ｂ）を含み、該それぞれアンテナユニット（４００
ａあるいは４００ｂ）は可変負荷（３０２ａあるいは３
０２ｂ）及び単巻線あるいは複巻線のアンテナ（３００
ａあるいは３００ｂ）をそれぞれ含む。該アンテナ（３
００ａあるいは３００ｂ）は等価抵抗（Ｒ１あるいはＲ
２）と等価インダクタンス（Ｌ１あるいはＬ２）で表示
しており、キャシタンス成分は共振可変キャパシタ（Ｃ
Ｒ）あるいは可変負荷キャパシタ（ＣＬ）で吸収させて
表示した。
【００１６】さらに、前記アンテナ装置（１００）は、
前記複数のアンテナユニット（４００ａあるいは４００
ｂ）と高周波電源（１０２）との間のインピ−ダンス整
合（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ）のための
インピ−ダンス整合回路（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｍａｔ
ｃｈｉｎｇ Ｂｏｘ ； Ｉ．Ｍ．Ｂ．）（３０４）を
含む。ここで、前記複数のアンテナユニット（４００ａ
及び４００ｂ）は、可変負荷、例えば、可変キャパシタ
（ＣＲ、３０２ａ）によって相互間に共振状態が保たれ
るが、これがこの発明のアンテナ装置（１００）の有す
る最も重要な特長である。図４（ａ）に沿ってこの実施
例に沿うアンテナ装置（１００）の共振状態について以
下において詳述する。
前記複数のアンテナユニット（４００ａあるいは４００
ｂ）と高周波電源（１０２）との間のインピ−ダンス整
合（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ）のための
インピ−ダンス整合回路（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｍａｔ
ｃｈｉｎｇ Ｂｏｘ ； Ｉ．Ｍ．Ｂ．）（３０４）を
含む。ここで、前記複数のアンテナユニット（４００ａ
及び４００ｂ）は、可変負荷、例えば、可変キャパシタ
（ＣＲ、３０２ａ）によって相互間に共振状態が保たれ
るが、これがこの発明のアンテナ装置（１００）の有す
る最も重要な特長である。図４（ａ）に沿ってこの実施
例に沿うアンテナ装置（１００）の共振状態について以
下において詳述する。
【００１７】図４（ａ）は図３（ａ）のアンテナ装置の
等価回路図である。すなわち、高周波電源（１０２）に
接続されたインピ−ダンス整合回路（３０４）を通じて
電力が供給され、第１の可変負荷（３０２ａ）及びそれ
に直列に接続された第１のアンテナ（３００ａ）を含む
第１のアンテナユニット（４００ａ）と、第２の可変負
荷（３０２ｂ）及びそれに直列に接続された第２のアン
テナ（３００ｂ）を含む第２のアンテナユニット（４０
０ｂ）は相互間で並列に接続される。
等価回路図である。すなわち、高周波電源（１０２）に
接続されたインピ−ダンス整合回路（３０４）を通じて
電力が供給され、第１の可変負荷（３０２ａ）及びそれ
に直列に接続された第１のアンテナ（３００ａ）を含む
第１のアンテナユニット（４００ａ）と、第２の可変負
荷（３０２ｂ）及びそれに直列に接続された第２のアン
テナ（３００ｂ）を含む第２のアンテナユニット（４０
０ｂ）は相互間で並列に接続される。
【００１８】ここで、前記第１のアンテナユニット（４
００ａ）と第２のアンテナユニット（４００ｂ）による
等価インピ−ダンスの虚数部が０（零）になるように前
記第１の可変負荷（３０２ａ）の大きさを調整すること
ができる。これは例えば、図に示されたように可変キャ
パシタ（ＣＲ）を使用してそのキャシタンスを調整する
ことによって当業者が容易に達成できることであるか
ら、その詳細な説明は省くことにする。このような共振
状態になると、前記第１のアンテナユニット（４００
ａ）と第２のアンテナユニット（４００ｂ）の内部を流
れる電流の大きさが相互に同一になり、その過程を通じ
て外側に位置する第１のアンテナユニットの電流を増加
させうることになる。
００ａ）と第２のアンテナユニット（４００ｂ）による
等価インピ−ダンスの虚数部が０（零）になるように前
記第１の可変負荷（３０２ａ）の大きさを調整すること
ができる。これは例えば、図に示されたように可変キャ
パシタ（ＣＲ）を使用してそのキャシタンスを調整する
ことによって当業者が容易に達成できることであるか
ら、その詳細な説明は省くことにする。このような共振
状態になると、前記第１のアンテナユニット（４００
ａ）と第２のアンテナユニット（４００ｂ）の内部を流
れる電流の大きさが相互に同一になり、その過程を通じ
て外側に位置する第１のアンテナユニットの電流を増加
させうることになる。
【００１９】次に、高周波電源（１０２）からのエネル
ギ−が前記第１及び２のアンテナユニット（４００ａ及
び４００ｂ）に最大限に伝達されるためには、通常のイ
ンピ−ダンス整合方法を使用すると良い。すなわち、前
記第１及び２のアンテナユニット（４００ａ及び４００
ｂ）内部の可変負荷が一応決定されると、全体を固定さ
れた負荷とみなされうることから、その等価インピ−ダ
ンスに整合させ得るインピ−ダンス整合回路（３０４）
を決定することができる。前記インピ−ダンス整合回路
（３０４）はこの技術分野ですでに公知となっている方
式で具現できるが、例えば、可変インダクタ−（ＬＩ）
及び可変キャパシタ（ＣＩ）が並列で連結された簡単な
回路を利用することができる。
ギ−が前記第１及び２のアンテナユニット（４００ａ及
び４００ｂ）に最大限に伝達されるためには、通常のイ
ンピ−ダンス整合方法を使用すると良い。すなわち、前
記第１及び２のアンテナユニット（４００ａ及び４００
ｂ）内部の可変負荷が一応決定されると、全体を固定さ
れた負荷とみなされうることから、その等価インピ−ダ
ンスに整合させ得るインピ−ダンス整合回路（３０４）
を決定することができる。前記インピ−ダンス整合回路
（３０４）はこの技術分野ですでに公知となっている方
式で具現できるが、例えば、可変インダクタ−（ＬＩ）
及び可変キャパシタ（ＣＩ）が並列で連結された簡単な
回路を利用することができる。
【００２０】すなわち、この実施例のアンテナ装置（１
００）は、第２のアンテナ（３００ｂ）自体の伝達エネ
ルギ−を調整するための可変負荷（３０２ｂ）の大きさ
を決定し、第１のアンテナ（３００ａ）と第２のアンテ
ナ（３００ｂ）の相互間に共振状態を形成するよう共振
可変負荷（３０２ａ）の大きさを決定してから、高周波
電源（１０２）とのインピ−ダンスを整合させること
で、高周波電源（１０２）から供給されるエネルギ−が
チャンバ−（１０４）内のプラズマ（１１８）に効率的
に伝達されるばかりか、位置に相応されるプラズマの均
一度を増加させ得ることになる。
００）は、第２のアンテナ（３００ｂ）自体の伝達エネ
ルギ−を調整するための可変負荷（３０２ｂ）の大きさ
を決定し、第１のアンテナ（３００ａ）と第２のアンテ
ナ（３００ｂ）の相互間に共振状態を形成するよう共振
可変負荷（３０２ａ）の大きさを決定してから、高周波
電源（１０２）とのインピ−ダンスを整合させること
で、高周波電源（１０２）から供給されるエネルギ−が
チャンバ−（１０４）内のプラズマ（１１８）に効率的
に伝達されるばかりか、位置に相応されるプラズマの均
一度を増加させ得ることになる。
【００２１】次に、図３（ｂ）及び４（ｂ）を参照して
この発明の他の実施例について述べる。図に示されたよ
うに、この発明のアンテナ装置（１００’）は、共振状
態を保持できる条件が保持されるとしたら、任意の個数
のアンテナユニット（４１０ａ、４１０ｂあるいは４１
０ｃ）を含ませることができる。図に示す実施例では、
アンテナユニットが３つの場合を示している。図４
（ｂ）の等価回路図を参照すれば、それぞれアンテナユ
ニット（４１０ａ、４１０ｂあるいは４１０ｃ）は可変
負荷（３１２ａ、３１２ｂあるいは３１２ｃ）を含み、
そのうちの２つのアンテナユニット（４１０ｂ及び４１
０ｃ）内に取付けられた可変負荷（３１２ｂあるいは３
１２ｃ）の大きさを調整することによって２つのアンテ
ナユニット（３１０ｂ及び３１０ｃ）を流れる電流比を
調整することができるし、残りの１つのアンテナユニッ
ト（３１０ａ）は回路内での共振状態を誘導するのに使
用され得る。このような実施例は共振状態にあるアンテ
ナユニット（３１０ａ）が外側巻線を形成し、残りのア
ンテナユニット（３１０ｂ及び３１０ｃ）が内側巻線を
形成するようにしてアンテナ装置を全体的にエネルギ−
の均一度を容易に向上せしめ得る。ここで、内側アンテ
ナユニット（４１０ｂ及び４１０ｃ）の可変負荷（３１
２ｂあるいは３１２ｃ）は特定の実施例では省略できる
ことにも留意すべきである。
この発明の他の実施例について述べる。図に示されたよ
うに、この発明のアンテナ装置（１００’）は、共振状
態を保持できる条件が保持されるとしたら、任意の個数
のアンテナユニット（４１０ａ、４１０ｂあるいは４１
０ｃ）を含ませることができる。図に示す実施例では、
アンテナユニットが３つの場合を示している。図４
（ｂ）の等価回路図を参照すれば、それぞれアンテナユ
ニット（４１０ａ、４１０ｂあるいは４１０ｃ）は可変
負荷（３１２ａ、３１２ｂあるいは３１２ｃ）を含み、
そのうちの２つのアンテナユニット（４１０ｂ及び４１
０ｃ）内に取付けられた可変負荷（３１２ｂあるいは３
１２ｃ）の大きさを調整することによって２つのアンテ
ナユニット（３１０ｂ及び３１０ｃ）を流れる電流比を
調整することができるし、残りの１つのアンテナユニッ
ト（３１０ａ）は回路内での共振状態を誘導するのに使
用され得る。このような実施例は共振状態にあるアンテ
ナユニット（３１０ａ）が外側巻線を形成し、残りのア
ンテナユニット（３１０ｂ及び３１０ｃ）が内側巻線を
形成するようにしてアンテナ装置を全体的にエネルギ−
の均一度を容易に向上せしめ得る。ここで、内側アンテ
ナユニット（４１０ｂ及び４１０ｃ）の可変負荷（３１
２ｂあるいは３１２ｃ）は特定の実施例では省略できる
ことにも留意すべきである。
【００２２】また、上記のように、全体のアンテナユニ
ット（４１０ａ、４１０ｂ及び４１０ｃ）に供給される
エネルギ−を最大化するため、高周波電源（１０２’）
とのインピ−ダンス整合を達成すべきであり、このた
め、インダクタ−（ＬＩ’）及びキャパシタ（ＣＩ’）
を含むインピ−ダンス整合回路（３０４’）を使用す
る。
ット（４１０ａ、４１０ｂ及び４１０ｃ）に供給される
エネルギ−を最大化するため、高周波電源（１０２’）
とのインピ−ダンス整合を達成すべきであり、このた
め、インダクタ−（ＬＩ’）及びキャパシタ（ＣＩ’）
を含むインピ−ダンス整合回路（３０４’）を使用す
る。
【００２３】この実施例に沿うアンテナ装置（１０
０’）は、図３（ａ）に示された実施例の場合よりさら
に大がかりのプラズマを均一にして効率的に形成するこ
とができる。
０’）は、図３（ａ）に示された実施例の場合よりさら
に大がかりのプラズマを均一にして効率的に形成するこ
とができる。
【００２４】次に、図５及び６を参照して、この発明の
また他の実施例について説明する。図５に示す実施例で
は、図３（ａ）のアンテナ装置（１００）に含まれたア
ンテナユニット（４００ａ及び４００ｂ）と同一の構成
を有するアンテナユニットを１セットさらに含まれた場
合を示す。すなわち、図５のアンテナ装置（５００）の
等価回路図を示す図６を参照すると、前記アンテナ装置
（５００）には第１のアンテナユニット（５１０ａ）及
び第２のアンテナユニット（５１０ｂ）を含む第１のア
ンテナセット（５２０ａ）と、第３のアンテナユニット
（５１０ｃ）及び第４のアンテナユニット（５１０ｄ）
を含む第２のアンテナセット（５２０ｂ）が含まれる。
前記それぞれのアンテナユニット（５１０ａ、５１０
ｂ、５１０ｃあるいは５１０ｄ）は、上記他の実施例で
使用されるものと同様に可変負荷を含むことができる。
とりわけ、それぞれのアンテナセット（５２０ａあるい
は５２０ｂ）のアンテナユニット（５１０ａ及び５１０
ｂあるいは５１０ｃ及び５１０ｄ）の間では共振状態が
保持され、これは共振可変負荷（ＣＲ１あるいはＣＲ
２）の大きさを調整することによって達成され得る。ま
た、前記全体のアンテナセット（５２０ａ及び５２０
ｂ）と高周波電源（１０２’’）との間に接続されたイ
ンピ−ダンス整合回路（５０４）によってエネルギ−の
伝達が最大化される。
また他の実施例について説明する。図５に示す実施例で
は、図３（ａ）のアンテナ装置（１００）に含まれたア
ンテナユニット（４００ａ及び４００ｂ）と同一の構成
を有するアンテナユニットを１セットさらに含まれた場
合を示す。すなわち、図５のアンテナ装置（５００）の
等価回路図を示す図６を参照すると、前記アンテナ装置
（５００）には第１のアンテナユニット（５１０ａ）及
び第２のアンテナユニット（５１０ｂ）を含む第１のア
ンテナセット（５２０ａ）と、第３のアンテナユニット
（５１０ｃ）及び第４のアンテナユニット（５１０ｄ）
を含む第２のアンテナセット（５２０ｂ）が含まれる。
前記それぞれのアンテナユニット（５１０ａ、５１０
ｂ、５１０ｃあるいは５１０ｄ）は、上記他の実施例で
使用されるものと同様に可変負荷を含むことができる。
とりわけ、それぞれのアンテナセット（５２０ａあるい
は５２０ｂ）のアンテナユニット（５１０ａ及び５１０
ｂあるいは５１０ｃ及び５１０ｄ）の間では共振状態が
保持され、これは共振可変負荷（ＣＲ１あるいはＣＲ
２）の大きさを調整することによって達成され得る。ま
た、前記全体のアンテナセット（５２０ａ及び５２０
ｂ）と高周波電源（１０２’’）との間に接続されたイ
ンピ−ダンス整合回路（５０４）によってエネルギ−の
伝達が最大化される。
【００２５】この実施例では、前記アンテナセットの個
数が２つの場合を例示したが、プラズマの規模が大きく
なるか、より精密に均一度を制御するため、それ以上の
アンテナセットを設置することもでき、以下において説
明するように、それぞれのアンテナセットに含まれるア
ンテナユニットの個数が２つの場合に限定されることも
ない。特に、留意すべき点は内側に位置されたアンテナ
セットの場合に人為的に共振状態を保持しないようにす
ることもできるという点である。これは、外側に位置さ
れたアンテナセットより少ない電力がプラズマに供給さ
れるようにして、プラズマの均一度を向上させるための
目的を達成するための場合に実施され得るし、外側のア
ンテナセットに共振状態を保持せしめることで、より大
きい電力を供給できることになる。
数が２つの場合を例示したが、プラズマの規模が大きく
なるか、より精密に均一度を制御するため、それ以上の
アンテナセットを設置することもでき、以下において説
明するように、それぞれのアンテナセットに含まれるア
ンテナユニットの個数が２つの場合に限定されることも
ない。特に、留意すべき点は内側に位置されたアンテナ
セットの場合に人為的に共振状態を保持しないようにす
ることもできるという点である。これは、外側に位置さ
れたアンテナセットより少ない電力がプラズマに供給さ
れるようにして、プラズマの均一度を向上させるための
目的を達成するための場合に実施され得るし、外側のア
ンテナセットに共振状態を保持せしめることで、より大
きい電力を供給できることになる。
【００２６】すなわち、図７を参照すると、図７は図３
（ｂ）のアンテナ装置（１００’）に使用された３つの
アンテナユニットを含むアンテナセットが２つ以上を含
まれたアンテナ装置（６００）が示されている。この実
施例においても、アンテナユニットの、共振状態、それ
ぞれのアンテナユニットのエネルギ−の強さ、高周波電
源とのインピ−ダンスの整合などについては上述と同様
であるか、類似する。
（ｂ）のアンテナ装置（１００’）に使用された３つの
アンテナユニットを含むアンテナセットが２つ以上を含
まれたアンテナ装置（６００）が示されている。この実
施例においても、アンテナユニットの、共振状態、それ
ぞれのアンテナユニットのエネルギ−の強さ、高周波電
源とのインピ−ダンスの整合などについては上述と同様
であるか、類似する。
【００２７】
【発明の効果】上述のように、この発明によれば、プラ
ズマを発生させるためのアンテナ装置の規模が大きくな
るにつれて発生されるインピ−ダンス整合の問題が解決
でき、さらに、アンテナ内に共振状態を誘導して特定の
アンテナによって伝達されるエネルギ−を選択的にで増
減できることから、プラズマの均一度を顯著に増加せし
め得るのである。
ズマを発生させるためのアンテナ装置の規模が大きくな
るにつれて発生されるインピ−ダンス整合の問題が解決
でき、さらに、アンテナ内に共振状態を誘導して特定の
アンテナによって伝達されるエネルギ−を選択的にで増
減できることから、プラズマの均一度を顯著に増加せし
め得るのである。
【００２８】この発明の技術思想は、上記実施例に沿っ
て具体的に記述したが、上記実施例はそれを説明するた
めのものであって、それを制限するためのものでないこ
とに留意すべきである。
て具体的に記述したが、上記実施例はそれを説明するた
めのものであって、それを制限するためのものでないこ
とに留意すべきである。
【図１】従来の誘導結合型プラズマ発生装置の概略図
【図２】従来の誘導結合型プラズマ発生用アンテナ装置
の概略図
の概略図
【図３】この発明の一実施例沿う誘導結合型プラズマ発
生用アンテナ装置の概略図
生用アンテナ装置の概略図
【図４】それぞれ図３（ａ）、３（ｂ）のアンテナ装置
の等価回路図、
の等価回路図、
【図５】この発明の他実施例に沿う誘導結合型プラズマ
発生用アンテナ装置の概略図
発生用アンテナ装置の概略図
【図６】この発明の他実施例に沿う誘導結合型プラズマ
発生用アンテナ装置の等価回路図である。
発生用アンテナ装置の等価回路図である。
【図７】この発明の他実施例に沿う誘導結合型プラズマ
発生用アンテナ装置の等価回路図である。
発生用アンテナ装置の等価回路図である。
１００．．．アンテナ １０２．．．高周波電源 １０４．．．チャンバ− １０６．．．試料 １０８．．．チャック １１０．．．ガス注入口 １１２．．．真空ポンプ １１４．．．ガス排出口 １１６．．．絶縁板 １１８．．．プラズマ
フロントページの続き (71)出願人 500302220 49， Ｎｅｕｎｇｐｙｅｏｎｇ−Ｒｉ， Ｏｐｏ−Ｍｙｅｕｎ， Ｋｗａｎｇｊｕ− Ｇｕｎ， Ｋｙｕｎｇｇｉ−Ｄｏ， Ｋｏ ｒｅａ (72)発明者 李 容官 大韓民国大田廣域市儒城區九城洞373−１ 番地 韓国科学技術院内 (72)発明者 尹 南植 大韓民国大田廣域市西區月坪１洞1026番地 (72)発明者 金 聖植 大韓民国京畿道楊州郡廣積面石隅里624− 11番地 (72)発明者 李 ▲ピュン▼雨 大韓民国京畿道果川市中央洞101−207番地 (72)発明者 張 鴻永 大韓民国大田廣域市儒城區魚隠洞ハンビッ トアパート107棟1504號
Claims (12)
- 【請求項１】大仕掛のプラズマを生成するためのプラズ
マ発生装置のためのアンテナ装置において、 高周波電源と、 該高周波電源から高周波電力を供給される第１のアンテ
ナと、 前記高周波電源から高周波電力を供給されて前記第１の
アンテナに並列接続されるが、該第１のアンテナとの間
で共振状態を保つ第２のアンテナとを含むことを特徴と
するプラズマ発生装置のためのアンテナ装置。 - 【請求項２】前記第２のアンテナは、前記第１のアンテ
ナとの間で共振状態を保つための可変負荷に接続された
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置の
ためのアンテナ装置。 - 【請求項３】前記第１のアンテナ及び第２のアンテナに
並列接続された第３のアンテナをさらに含むことを特徴
とする請求項１に記載のプラズマ発生装置のためのアン
テナ装置。 - 【請求項４】前記第１のアンテナと第２のアンテナ及び
第３のアンテナは相互間に共振状態を保つことを特徴と
する請求項３に記載のプラズマ発生装置のためのアンテ
ナ装置。 - 【請求項５】前記高周波電源と前記第１の及び第２のア
ンテナとの間のインピ−ダンスを整合するためのインピ
−ダンス整合回路をさらに含むことを特徴とする請求項
１〜４中、いずれかの１項に記載のプラズマ発生装置の
ためのアンテナ装置。 - 【請求項６】大仕掛のプラズマを生成するためのプラズ
マ発生装置のためのアンテナ装置において、 高周波電源と、 該高周波電源から高周波電力を供給される第１のアンテ
ナ及び該第１のアンテナと並列に接続された第２のアン
テナを備えられた第１のアンテナセットと、 前記高周波電源から高周波電力を供給される第３のアン
テナ及び該第３のアンテナに並列接続された第４のアン
テナを備えるが、前記第１のアンテナセットに並列接続
された第２のアンテナセットとを含み、 前記第１のアンテナと第２のアンテナの相互間に共振状
態が保たれることを特徴とするプラズマ発生装置のため
のアンテナ装置。 - 【請求項７】前記第２のアンテナは、前記第１のアンテ
ナとの間で共振状態を保つための可変負荷に接続された
ことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ発生装置の
ためのアンテナ装置。 - 【請求項８】前記第３のアンテナと第４のアンテナとの
相互間に共振状態が保たれることを特徴とする請求項６
に記載のプラズマ発生装置のためのアンテナ装置。 - 【請求項９】前記第４のアンテナは、前記第３のアンテ
ナとの間で共振状態を保つための可変負荷に接続された
ことを特徴とする請求項８に記載のプラズマ発生装置の
ためのアンテナ装置。 - 【請求項１０】前記第１のアンテナセットは、該第１の
アンテナ及び第２のアンテナに並列接続された第５のア
ンテナをさらに含むことを特徴とする請求項６〜９中、
いずれかに記載のプラズマ発生装置のためのアンテナ装
置。 - 【請求項１１】前記高周波電源と前記第１及び２のアン
テナセットとの間のインピ−ダンスを整合するためのイ
ンピ−ダンス整合回路をさらに含むことを特徴とする請
求項６〜１０中、いずれかの１項に記載のプラズマ発生
装置のためのアンテナ装置。 - 【請求項１２】前記第１及び２のアンテナセットとの相
互間で共振状態を保つことを特徴とする請求項６〜１０
中、いずれかの１項に記載のプラズマ発生装置のための
アンテナ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990035702A KR100338057B1 (ko) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 유도 결합형 플라즈마 발생용 안테나 장치 |
| KR1999-35702 | 1999-08-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001085196A true JP2001085196A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=19608827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000192572A Pending JP2001085196A (ja) | 1999-08-26 | 2000-06-27 | 誘導結合型プラズマ発生用アンテナ装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6288493B1 (ja) |
| EP (1) | EP1079671A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001085196A (ja) |
| KR (1) | KR100338057B1 (ja) |
| TW (1) | TW447226B (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100420533B1 (ko) * | 2001-12-05 | 2004-03-02 | 주성엔지니어링(주) | 플라즈마 공정장치 및 이를 이용한 플라즈마 식각방법 |
| JP2004531856A (ja) * | 2001-04-13 | 2004-10-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 制御可能な電力分配を伴う誘導結合されたプラズマ源 |
| KR100476902B1 (ko) * | 2001-07-20 | 2005-03-17 | 주식회사 셈테크놀러지 | 균일 분포 플라즈마를 형성하는 대면적 플라즈마안테나（ｌａｐａ）및 이를 포함하는 플라즈마 발생장치 |
| JP2006518915A (ja) * | 2003-02-24 | 2006-08-17 | ラム リサーチ コーポレーション | 均一な処理レートを実現するアンテナ |
| JP2007311182A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Tokyo Electron Ltd | 誘導結合プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| US7381292B2 (en) | 2002-10-15 | 2008-06-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Inductively coupled plasma generating apparatus incorporating serpentine coil antenna |
| US7520246B2 (en) | 2000-06-23 | 2009-04-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Power supply antenna and power supply method |
| JP2010135298A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-06-17 | Tokyo Electron Ltd | 誘導結合プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及び記憶媒体 |
| US7740738B2 (en) | 2003-01-03 | 2010-06-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Inductively coupled antenna and plasma processing apparatus using the same |
| KR101038204B1 (ko) * | 2004-02-25 | 2011-05-31 | 주성엔지니어링(주) | 플라즈마 발생용 안테나 |
| KR20120028916A (ko) * | 2009-06-12 | 2012-03-23 | 램 리써치 코포레이션 | 유도 결합 플라즈마 처리 시스템에서의 전류 비율 조정 |
| CN102686005A (zh) * | 2011-03-03 | 2012-09-19 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置和等离子体处理方法 |
| JP2012209354A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
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| US8662010B2 (en) | 2002-06-19 | 2014-03-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Plasma processing apparatus, plasma processing method, plasma film deposition apparatus, and plasma film deposition method |
| KR101468656B1 (ko) * | 2012-12-28 | 2014-12-04 | 엘아이지에이디피 주식회사 | 유도 결합 플라즈마 처리 장치 |
| KR20140139621A (ko) * | 2012-04-03 | 2014-12-05 | 램 리써치 코포레이션 | 플라즈마 프로세싱 챔버에서 플라즈마를 제어하기 위한 방법들 및 장치 |
| KR101619896B1 (ko) * | 2014-07-25 | 2016-05-23 | 인베니아 주식회사 | 플라즈마 처리장치 및 이를 위한 안테나 어셈블리 |
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