JP2002008996A - 給電アンテナ及び給電方法 - Google Patents
給電アンテナ及び給電方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数本のコイルを有する場合であっても均一
な電界及び磁界を発生することができる給電アンテナを
提供する。 【解決手段】 複数個のコイル１ａ、１ｂ、１ｃを同心
円状に配設してなる給電アンテナＩの各コイル１ａ、１
ｂ、１ｃの両端部に形成した給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ
が、同一平面上の異なる位相に位置して隣接する給電部
１ｄ、１ｅ、１ｆ間が等間隔になるように配設したもの
である。
な電界及び磁界を発生することができる給電アンテナを
提供する。 【解決手段】 複数個のコイル１ａ、１ｂ、１ｃを同心
円状に配設してなる給電アンテナＩの各コイル１ａ、１
ｂ、１ｃの両端部に形成した給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ
が、同一平面上の異なる位相に位置して隣接する給電部
１ｄ、１ｅ、１ｆ間が等間隔になるように配設したもの
である。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は給電アンテナ及び給
電方法に関し、特にプラス又はへの給電アンテナとして
有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】現在、半導体の製造では、プラズマＣＶ
Ｄ(Chemical Vapor Deposition) 装置を用いた成膜が知
られている。プラズマＣＶＤ装置は、膜の材料となる材
料ガスを容器内の成膜室の中に導入してプラズマ状態に
し、プラズマ中の活性な励起原子又は分子によって基板
表面の化学的な反応を促進して成膜を行う装置である。
成膜室内をプラズマ状態にするために、容器には電磁波
透過窓が備えられ、容器の外側に配置された給電アンテ
ナに電力を供給して電磁波透過窓から電磁波を入射させ
ることで成膜室をプラズマ状態にしている。 【０００３】図１１は上述の如き半導体製造装置に用い
られる従来技術に係る給電アンテナを示す図である。同
図に示すように、この給電アンテナ０１は、給電部０１
Ａが一個の単一ループアンテナである。この給電アンテ
ナ０１は、円筒状の真空容器０２に注入されたガスをプ
ラズマ化し、静電チャック０３に載置して下方に配設さ
れたウエハ０４に成膜を施すべく、通常真空容器０２の
最上部に配設される。ここで、ウエハ０４の中心を原点
Ｏとする円筒座標を考えた場合、座標軸ｒは半径方向、
Ｚは円筒軸方向、θは円周方向を意味している。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上述の如く、給電部０
１Ａが一箇所である単一ルーブアンテナでは、当然なが
ら給電アンテナ０１の各部を流れる電流値は一定である
が、この様な電流分布では、プラズマの給電アンテナ０
１からの電磁波の吸収分布（半径方向）は強い不均一性
を示す。図１２は、プラズマ中の給電アンテナ０１から
の電磁波の伝搬を数値的に解き（電磁波の波動方程式を
解き）、プラズマの電磁波エネルギー吸収分布を求めた
ものである。同図の横軸は給電アンテナ０１中心（ウエ
ハ０４の中心である原点Ｏ）を原点とする径方向の位置
（ｍ）、縦軸は電磁波エネルギー吸収量（Ｗ／ｍ3 ）で
ある。同図の実線の特性は、図１１に示すウエハー０４
の表面から垂直方向（Ｚ方向）上方に０．１６（ｍ）の
位置における吸収パワー分布である。Ｚ＝０．１６はこ
のことを表している（以下、同じ。）。図１２から分か
るように、真空容器０２の半径の１／２付近に強いピー
クを有し、真空容器０２の中心部及び周辺部ではエネル
ギー吸収が非常に弱いことが分かる。真空容器０２の壁
から遠い中心部近傍では、プラズマが温度、密度の低い
中心へ向かって拡散し、その分布は時間の経過とともに
比較的平坦化されるが、壁（ｗａｌｌ）に近い周辺部で
は、この壁にプラズマが逃げる。このため、当該周辺部
でのプラズマの平坦化を行うことができない。この結
果、周辺部では、プラズマの温度や密度は低い。したが
って、成膜の結果、ウエハ０４の全面に亘る膜厚の均一
性が確保できない。このことは、実験的にも確認されて
いる。 【０００５】本発明は、上記従来技術に鑑み、半径方向
のプラズマの電磁波エネルギー吸収分布をより平坦化す
ることができ、さらに複数本のコイルを有する場合であ
っても均一な電界及び磁界を発生することができる給電
アンテナ、給電装置及びこれを有する半導体製造装置並
びに給電方法を提供することを目的とする。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明に係る給電アン
テナは次の点を特徴とする。 【０００７】１） 複数本の導体をそれぞれ円弧状に折
曲して構成した複数個のコイルを同心円状に配設してな
る給電アンテナにおいて、高周波電源に接続するよう各
コイルの両端部に形成した給電部が、同一平面上の異な
る位相に位置するように構成したこと。 【０００８】２） 上記１）に記載する給電アンテナに
おいて、各コイルのコイル半径やコイルの太さ等を調節
することにより自己及び相互インダクタンスを変えて各
コイルに流れる電流を変え、プラズマに吸収されるエネ
ルギー分布を調節できるように構成したこと。 【０００９】３） 上記１）又は２）に記載する給電ア
ンテナにおいて、少なくとも一つのコイルを同一平面上
以外の平面上に配設することにより相互インダクタンス
を変えてプラズマに吸収されるエネルギー分布を調節す
るようにしたこと。 【００１０】４） 上記１）乃至３）に記載する何れか
一つの給電アンテナにおいて、各コイルにおいて隣接す
る給電部間が等間隔になっていること。 【００１１】５） 複数本の導体をそれぞれ円弧状に折
曲して構成した複数個のコイルを同心円状に配設してな
る給電アンテナと、この給電アンテナの各コイルに並列
に接続するコンデンサを有する整合手段とを具備する給
電装置において、 整合手段は、軸方向に関する両端部
にそれぞれ電極を有する筒状の第１及び第２のコンデン
サと、相互に電気的な絶縁を確保して上記給電アンテナ
と平行に配設する第１乃至第３の３枚の電極とを有する
とともに、第１のコンデンサの一方の電極と第１の電
極、第２のコンデンサの一方の電極と第２の電極、並び
に第１及び第２のコンデンサの他方の電極と第３の電極
をそれぞれ接続して構成したこと。 【００１２】６） 上記５）に記載する給電装置におい
て、整合手段の第１の電極と第３の電極とを両端部に配
設する一方、第２の電極を、貫通孔を有する平板部とこ
の平板部から第１の電極側に突出する凹部とを設けたも
のとして第１の電極と第３の電極との間に配設し、さら
に第１のコンデンサは、上記貫通孔を貫通してその一方
の電極が第１の電極に接続され、第２のコンデンサは、
上記凹部に嵌入してその一方の電極が第２の電極に接続
されるように構成するとともに、給電アンテナを構成す
る各コイルの少なくとも一方の給電部は、少なくとも第
１の電極を貫通して第２の電極との電気的な接続関係を
確保するように構成したものであること。 【００１３】７） 上記５）又は６）に記載する給電装
置において、給電アンテナは、上記１）に記載する給電
アンテナであること。 【００１４】８） 上記５）又は６）に記載する給電装
置において、給電アンテナは、上記２）に記載する給電
アンテナであること。 【００１５】９） 上記５）又は６）に記載する給電装
置において、給電アンテナは、上記３）に記載する給電
アンテナであること。 【００１６】１０） 上記５）又は６）に記載する給電
装置において、給電アンテナは、上記４）に記載する給
電アンテナであること。 【００１７】１１） 電磁波透過窓を備えた容器と、電
磁波透過窓に対向して容器の外側に設けられる給電アン
テナと、給電アンテナに高周波電圧を印加する電源とを
有し、電源により高周波電圧を給電アンテナに印加する
ことにより発生する電磁波を電磁波透過窓から容器内に
透過させ、プラズマを生成して容器内の基板の表面に処
理を施すように構成した半導体製造装置において、上記
１）乃至１０）の何れか一つに記載する給電アンテナ又
は給電装置を有すること。 【００１８】１２） 上記１）乃至１１）に記載する何
れか一つの給電アンテナ、給電装置又は半導体製造装置
における給電アンテナの、最外周のコイルについてこれ
に印加する高周波電圧の周波数を、他のコイルに印加す
る高周波電圧の周波数より相対的に低くすることにより
最外周コイルの直下のプラズマの加熱を促進するように
したこと。 【００１９】１３） 上記５）乃至１０）に記載する何
れか一つの給電装置において、異なる周波数の高周波電
圧を供給する複数種類の電源を有するとともに、出力電
圧の周波数が最も低い高周波電源を最外周のコイルに接
続するとともに、出力電圧の周波数が相対的に高い高周
波電源を他のコイルに接続して構成したこと。 【００２０】１４） 上記１１）に記載する半導体製造
装置において、異なる周波数の高周波電圧を供給する複
数種類の電源を有するとともに、出力電圧の周波数が最
も低い高周波電源を最外周のコイルに接続するととも
に、出力電圧の周波数が相対的に高い高周波電源を他の
コイルに接続して構成したこと。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００２２】図１に示すように、単一ループではなく、
複数本（図では３本）の導体をそれぞれ円弧状に折曲し
て構成した複数個のコイル０１ａ、０１ｂ、０１ｃを同
心円状に配設して給電アンテナ０１を構成した場合、各
コイル０１ａ、０１ｂ、０１ｃに通電する電流を独立に
制御することができる等、種々の利点がある（この点に
関しては後に詳述する。）。ところが、この場合に、図
１に示すように、各コイル０１ａ、０１ｂ、０１ｃの給
電部０１ｄ、０１ｅ、０１ｆを円周方向の一箇所に集中
させた場合には、、発生する電界及び磁界の乱れを生起
する虞があり、かかる乱れが発生した場合には、成膜室
内のプラズマ密度が不均一になり、成膜膜厚分布の不均
一の原因となる。これら、電界、磁界の乱れは、給電部
０１ｄ、０１ｅ、０１ｆにおける垂直方向（Ｚ方向）へ
の立ち上がり部で発生する電界のＺ方向成分Ｅz によ
る。図１に示す給電アンテナ０１では、このＺ方向成分
Ｅzに基づく電界及び磁界の乱れが一箇所に集中してし
まう。 【００２３】そこで、複数本の導体をそれぞれ円弧状に
折曲して構成した複数個のコイル０１ａ、０１ｂ、０１
ｃを同心円状に配設した給電アンテナ０１において、上
記給電部０１ｄ、０１ｅ、０１ｆにおける電界及び磁界
の乱れを周方向に分散して、Ｚ方向成分Ｅz の影響を可
及的に低減すべく提案するのが図２に示す実施の形態で
ある。 【００２４】図２は本発明の第１の実施の形態に係る給
電アンテナを示す平面図である。同図に示すように、給
電アンテナＩは、複数本（本形態では３本）の導体をそ
れぞれ円弧状に折曲して構成した複数個のコイル１ａ、
１ｂ、１ｃを同心円状に配設してなる。ここで、高周波
電圧を印加するよう各コイル１ａ、１ｂ、１ｃの両端部
に形成した給電部１ｄ、１ｅ、１ｆは、同一平面上の異
なる位相に位置するように構成してある。本形態におい
ては、隣接する給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ間が等間隔（１
２０°）になるように配設してある。 【００２５】図３は本発明の第２の実施の形態に係る給
電アンテナを示す平明図である。同図に示すように、当
該給電アンテナIIは、最内周部のコイル１ｇを２ターン
のコイルとしたものである。このように、構成すること
により各コイル１ａ、１ｂ、１ｇのインダクタンスを可
及的に近似させることができる。インダクタンスは各コ
イル１ａ、１ｂ、１ｇ長に相関するからである。なお、
当該給電アンテナIIにおける給電部１ｄ、１ｅ、１ｈ
は、図２に示す実施の形態と同様に隣接するもの同士が
１２０°の位相差を有して配設してある。 【００２６】上述の如く図２及び図３に示す給電アンテ
ナＩ、IIは、その各コイル（１ａ、１ｂ、１ｃ）、（１
ａ、１ｂ、１ｇ）の給電部（１ｄ、１ｅ、１ｆ）、（１
ｄ、１ｅ、１ｈ）が隣接するもの同士位相差を有するの
で、発生する電磁波を均一にすることができる。すなわ
ち、かかる給電アンテナＩ、IIによれば、給電端子部に
発生する前記Ｚ方向成分Ｅz 等の不均一な電界を分散で
きることから、より均一な電界、磁界、つまり均一な電
磁波を給電アンテナＩ、IIで発生することができる。こ
のとき、各コイル１ａ、１ｂ、１ｃは、必ずしも給電部
１ｄ、１ｅ、１ｆ間が等間隔になるように配設する必要
はないが、このように等間隔に配設した場合が、最も効
果的に不均一な電界を分散できることは明らかである。
また、給電アンテナＩ、IIを構成するコイル（１ａ、１
ｂ、１ｃ）、（１ａ、１ｂ、１ｇ）の数も３本に限定す
る必要はない。必要に応じその数を決定すれば良い。 【００２７】上述の如き給電アンテナＩ、IIは、高周波
電源から印加される高周波電圧で電磁波を発生するもの
であるが、かかる給電アンテナＩ、IIは、一般に整合器
とともに高周波電源に接続される。給電アンテナＩ、II
に最大電力を供給するためであるが、ＣＶＤ装置等の半
導体製造装置では、給電アンテナＩ、IIと整合器とが一
体となって給電装置を構成している。 【００２８】図４及び図５に本形態に係る給電装置を示
す。図４（ａ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図４
（ｂ）はその等価回路図、図５（ａ）は図４（ａ）のＢ
−Ｂ線断面図、図５（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面
図である。これらの図に示すように、整合器III は、同
形の円筒状の可変コンデンサ２、３と、相互に電気的な
絶縁を確保した状態で各可変コンデンサ２、３の軸方向
の両端部がそれぞれ接触する第１の電極４、第２の電極
５及び第３の電極６を有している。ここで、第１の電極
４と第３の電極６が上下両端部の電極となっており、第
２の電極５は、第１の電極４と第３の電極６との間に位
置している。第２の電極５は、貫通孔５ｃを有する平板
部５ａと、この平板部５ａから下方に突出する凹部５ｂ
とを有している。貫通孔５ｃは隙間を介して可変コンデ
ンサ２を貫通させて、その両端部を第１の電極４及び第
３の電極６にそれぞれ当接させるためのもので、凹部５
ｂは可変コンデンサ３を嵌入させて第１の電極４と面一
の位置でコンデンサ３の下端面を第２の電極５に当接さ
せるためのものである。ここで、第１の電極４にも貫通
孔４ａが設けてあり、この貫通孔４ａに隙間を介して凹
部５ｂの底部が嵌入されている。 【００２９】さらに、図５（ａ）及び図５（ｂ）に、よ
り明確に示すように、第１の電極４には、当該整合器II
I の下方に配設される給電アンテナＩ、II（図２及び図
３参照。）の各コイル１ａ、１ｂ、１ｃ（１ｇ）の給電
部１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）を下方から上方に貫通させ
るための貫通孔（４ｂ、４ｃ）、（４ｄ、４ｅ）、（４
ｆ、４ｇ）及び貫通孔５ｄ、５ｅ、５ｆを有している。
各給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）の一方の給電部１ｄ
1 、１ｅ1 、１ｆ1 、（１ｈ1 ）は貫通孔４ｂ、４ｄ、
４ｆを貫通して第１の電極４に固定部材７ａ、７ｂ、７
ｃを介して固定することにより電気的な接続を確保する
ように構成してある。また、他方の給電部１ｄ2 、１ｅ
2 、１ｆ2 、（１ｈ2 ）は貫通孔５ｄ、５ｅ、５ｆを貫
通して第２の電極５に固定部材８ａ、８ｂ、８ｃを介し
て固定することにより電気的な接続を確保するように構
成してある。可変コンデンサ２、３に共通の電極である
第３の電極６はケーブル９を介して高周波電源IVに接続
してある。この結果、給電アンテナＩ（II）、整合器II
I 及び高周波電源IVで図４（ｂ）に示すような等価回路
で表される電磁波発生回路を構成している。 【００３０】第１の電極４と第２の電極５との間隔はス
ペーサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃで確保するようになって
いる。第３の電極６の上方には、第２の電極５に対して
スペーサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃで所定の間隔を確保し
た平板部１２が配設してある。平板部１２には、可変コ
ンデンサ２、３のそれぞれに対応させたモータ１３、１
４が配設してあり、このモータ１３、１４の駆動により
可変コンデンサ２、３の容量を適宜調整するようになっ
ている。モータ１３、１４の駆動により給電アンテナ
Ｉ、IIとのインピーダンスマッチッングが取れるように
各可変コンデンサ２、３の容量を調整する。 【００３１】上記整合器III は、第１の電極４及び第２
の電極５が略円板状の部材となっているので、各給電部
１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）と第１及び第２の電極４、５
とを接続する位置の選定を容易に行うことができる。す
なわち、給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）の位相がそれ
ぞれ異なっていても、円周上のいずれの位置でも給電部
１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）を立ち上げて接続することが
できるので、その距離を可及的に短縮することができ
る。ちなみに、給電アンテナＩ、IIに供給される電圧は
高周波電圧であるので、給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ（１
ｈ）の距離が長ければ長い程、顕著に損失が大きくな
る。また、給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）の数は、給
電アンテナＩ、IIを構成するコイル１ａ、１ｂ、１ｃ
（１ｇ）に応じて決まるが、給電アンテナのコイルの数
を変更した場合でも柔軟に対処することができる。すな
わち、コイル数が異なる複数種類の給電アンテナに対す
る整合器として標準化することができる。 【００３２】ただ、本発明の整合器としては、必ずしも
図４及び図５に示すものに限定する必要はない。第１乃
至第３の３枚の電極を有するとともに、一方のコンデン
サ２の一方の電極と第１の電極、他方のコンデンサ３の
一方の電極と第２の電極、並びに両コンデンサ２、３の
他方の各電極と第３の電極をそれぞれ接続して構成した
ものであれば良い。 【００３３】上述の如き実施の形態に係る給電アンテナ
Ｉ，II又は給電アンテナＩ，II、整合器III 及び高周波
電源IVからなる給電装置は、半導体製造装置、例えばＣ
ＶＤ装置のプラズマ発生手段に適用して有用なものであ
る。当該給電装置を適用したＣＶＤ装置を図６に基づき
説明する。図６は、当該ＣＶＤ装置を概念的に示す説明
図である。 【００３４】同図に示すように、基部２１には円筒状の
アルミニウム製の容器２２が設けられ、容器２２内に処
理室としての成膜室２３が形成されている。容器２２の
上部には円形の天井板２４が設けられ、容器２２の中心
における成膜室２３にはウエハ支持台２５が備えられて
いる。ウエハ支持台２５は半導体の基板２６を静電的に
吸着保持する円盤状の載置部２７を有し、載置部２７は
支持軸２８に支持されている。載置部２７にはバイアス
電源４１及び静電電源４２が接続され、載置部２７に高
周波を発生させると共に静電気力を発生させる。ウエハ
支持台２５は全体が昇降自在もしくは支持軸２８が伸縮
自在とすることで、上下方向の高さが最適な高さに調整
できるようになっている。 【００３５】給電アンテナＩ又はIIは、整合器III と一
体となって、電磁波透過窓としての天井板２４の上方に
配設してある。ここで、給電アンテナＩ又はIIには整合
器III を介して高周波電源IVが接続されており、高周波
電源IVで高周波電圧を給電アンテナＩ、IIに供給するこ
とにより電磁波を容器２２の成膜室２３に入射させる。 【００３６】容器２２にはシラン（例えば SiH4)等の材
料ガスを供給するガス供給ノズル３６が設けられ、この
ガス供給ノズル３６から成膜室２３内に成膜材料（例え
ばSi）となる材料ガスが供給される。また、容器２２に
はアルゴンやヘリウム等の不活性ガス（希ガス）や酸
素、水素、クリーニング用のＮＦ3 等の補助ガスを供給
する補助ガス供給ノズル３７が設けられ、基部２１には
容器２２の内部を排気するための真空排気系（図示省
略）に接続される排気系３８が設けられている。また、
図には省略してあるが、容器２２には基板２６の搬入・
搬出口が設けられ、搬送室との間で基板２６が搬入・搬
出される。 【００３７】上述したプラズマＣＶＤ装置では、ウエハ
支持台２５の載置部２７に基板２６が載せられ、静電的
に吸着される。ガス供給ノズル３６から所定流量の材料
ガスを成膜室２３内に供給すると共に補助ガス供給ノズ
ル３７から処置流量の補助ガスを成膜室２３内に供給
し、成膜室２３内を成膜条件に応じた所定圧力に設定す
る。その後、高周波電源IVから給電アンテナＩ又はIIに
電力を供給して電磁波を発生させるとともに、バイアス
電源４１から載置部２７に電力を供給して低周波を発生
させる。 【００３８】これにより、成膜室２３内の材料ガスが放
電して一部がプラズマ状態となる。このプラズマは、材
料ガス中の他の中性分子に衝突して更に中性分子を電離
あるいは励起する。こうして生じた活性な粒子は、基板
２６の表面に吸着して効率良く化学反応を起こし、堆積
してＣＶＤ膜となる。 【００３９】図７（ａ）、図７（ｂ）は電磁波動方程
式、∇×∇×Ｅ−（ω2 ／ｃ2 ）・Ｋ・Ｅ＝ｉωμ0 Ｊ
ext （但し、ωはアンテナに印加した高周波の周波数
（１３．５６ＭＨｚ）、μ0 は真空の透磁率、ｃは光速
度、ＫはＣｏｌｄ Ｐｌａｓｍａ近似モデルにおける誘
電率テルソン、Ｊext はアンテナに与えた電流であ
る。）を数値解析により求めたプラズマの電磁エネルギ
ー吸収分布特性を示す特性図である。 【００４０】図７（ａ）は、図７（ｃ）に示すように、
給電アンテナの３本の各コイルの電流比が一定の場合
（１：１：１）、図７（ｂ）は、図７（ｄ）に示すよう
に、電流比が（１：０：３）の場合を示す。 【００４１】図７（ａ）を参照すれば、各コイルの電流
比が一定の場合には、真空容器の半径ｒのほぼ中心付近
に強い吸収ピークを呈し、プラズマのセンターや容器周
辺部では、殆ど吸収されないことが分かる。前述した通
り、このようなプラズマの電磁波エネルギー吸収分布は
周辺部のプラズマ温度や密度を低くし、従ってウエハー
０４上の膜厚分布も周辺部で不均一となることは容易に
分かる。 【００４２】一方、図７（ｂ）を参照すれば、各コイル
の電流比を変えることにより周辺部の吸収が増えること
が分かる。これにより、周辺部のプラズマはより高温、
高密度となり、従ってより平坦な膜厚分布が期待でき
る。なお、前述の如く、プラズマセンター部での吸収分
布の落ち込みは、一般にプラズマの拡散により短時間で
自己回復する為、問題にならない。 【００４３】この様に、電流比一定のループアンテナに
較べ、複数のコイルに分け、各コイルに流す電流を調整
することにより、プラズマ分布をより平坦化できること
が分かる。 【００４４】したがって、例えば上述の如き給電アンテ
ナＩ、IIの各コイル（１ａ、１ｂ、１ｃ）、（１ａ、１
ｂ、１ｇ）に供給する電流を調節することにより、均一
な電磁波を発生し、プラズマの反径方向分布をより均一
にすることができる。また、一個の高周波電源で各コイ
ル（１ａ、１ｂ、１ｃ）、（１ａ、１ｂ、１ｇ）に供給
する電流を変えるには、自己及び相互インダクタンスを
変えれば良い。この場合の自己及び相互インダクタンス
は、各（１ａ、１ｂ、１ｃ）、（１ａ、１ｂ、１ｇ）の
コイル半径やコイル太さ等を調節することにより任意に
選択し得る。 【００４５】７プラズマの半径方向（図１１のｒ方向）
分布を均一にすることは、図８に示すように、複数本の
導体をそれぞれ円弧状に折曲して構成した複数のコイル
を有する給電アンテナＶにおいて、少なくとも一つのコ
イル１ｉを他のコイル１ａ、１ｂとは同一平面上以外の
平面上に配設することにより相互インダクタンスを変え
てプラズマに吸収されるエネルギー分布を調節するよう
に構成することによっても実現し得る。図８は、コイル
１ｉの垂直方向（Ｚ方向）位置を含む水平面が、他のコ
イル１ａ、１ｂの垂直方向（Ｚ方向）位置を含む水平面
に対し距離Ｌだけずれていることを示している。 【００４６】かかる給電コイルＶにおけるコイル１ｉ
は、他のコイル１ａ、１ｂに較べてプラズマとの距離が
遠くなるので、プラズマへの電磁波の吸収が弱くなる。
これにより、プラズマの加熱分布を成形し、均一な吸収
分布を図ることにより、プラズマの半径方向（ｒ方向）
分布を均一にすることができる。なお、コイル１ｉは、
他のコイル１ａ、１ｂに較べてプラズマとの距離が近く
なるように構成しても、勿論良い。この場合には、逆に
プラズマへの吸収を強くして均一な吸収分布を図ること
ができる。 【００４７】図９はアンテナの位置を変えたときのプラ
ズマの吸収分布を示したものであり、（ａ）、（ｂ）は
図１１に示す円筒状の真空容器０２を垂直面で切った右
半分の領域を示している。左半分は、図中左端の垂直線
に対し軸対称となる。図９（ｃ）、（ｄ）は図９
（ａ）、（ｂ）に対応する吸収パワー分布特性を示す特
性図である。図９（ｃ）、（ｄ）の横軸位置は、図９
（ａ）、（ｂ）における横軸位置にそれぞれ対応してい
る。 【００４８】図９（ａ）、（ｂ）において、「＋」印が
コイルの位置である。すなわち、図図９（ａ）、（ｃ）
及び図９（ｂ）、（ｄ）を参照すればプラズマの電磁エ
ネルギー吸収は電流が流れているアンテナの直下に集中
することが分かる。このことを利用して、複数に分離し
た各コイルの位置を調整し（コイル半径を調整して）、
プラズマの電磁波吸収分布の半径方向分布を平坦化する
ことができる。 【００４９】図１１に示す金属製の真空容器０２の壁の
近傍部分では、電界のθ方向成分は零でなければならな
いという物理法則の要請から、どうしてもこの部分での
電界は弱くなり、したがってプラズマへの吸収も減る
（例えば図１２参照。）。そこで、複数個のコイルを同
心円状に配設してなる給電アンテナの最外周のコイル
に、相対的に周波数の低い（例えば数百ｋＨｚから数Ｍ
Ｈｚ）高周波電流を供給する。一般に、周波数の低い電
磁波程、プラズマ中を深く透過するからである。すなわ
ち、プラズマの電磁エネルギー吸収がアンテナの真下で
最も顕著であるという図９に示す現象を加味して上記給
電アンテナの最外周のコイルに、相対的に周波数の低い
高周波電流を供給することにより、吸収も多く、最終的
に高温、高密度のプラズマ生成が真空容器０２の壁面近
傍でも期待できることになる。これにより、ウエハー０
４の周辺部の膜厚の平坦化を図ることができる。 【００５０】図１０は、アンテナを壁近傍の半径０．２
２（ｍ）の位置に置いて、０．４（ＭＨｚ）の高周波電
流を供給した場合のプラズマの吸収パワー分布特性を示
したものである。同図に示すように、この場合、パワー
吸収は、壁近傍部分に局在し、しかもプラズマ中深く進
入していることが分かる。したがって、上述の如く、最
外周のコイルに、相対的に周波数の低い高周波電流を供
給することにより、最外周コイルの位置に対応して図１
０に示す特性をうることができ、これと、例えば図１１
に示す特性とが重畳されるようにすることにより真空容
器０２の壁の近傍部分でのプラズマ温度、密度の落ち込
みを修復した吸収特性を得ることができる。 【００５１】かかる作用・効果は、異なる周波数の高周
波電圧を供給する複数種類の電源を有するとともに、出
力電圧の周波数が最も低い高周波電源を最外周のコイル
に接続するとともに、出力電圧の周波数が相対的に高い
高周波電源を他のコイルに接続して構成した給電装置を
用いることにより得ることができる。 【００５２】上記説明からも明らかな通り、本願発明に
係る給電アンテナは、最低限の要件として、複数本の導
体をそれぞれ円弧状に折曲して構成した複数個のコイル
を同心円状に配設したものであれば良い。このように複
数のコイルが独立していれば、各コイルの自己及び相互
インダクタンス等を任意に調節して各コイルに供給する
高周波電流の電流値を調節でき、且つ場合によっては、
各コイルに供給する高周波電流の周波数も任意に選択す
ることができるからである。ただ、この場合、図１に示
すように給電部０１ｅ、０１ｄ、０１ｆが一箇所に集中
すると、電界、磁界の乱れもこの部分に集中することに
なるので、図２乃至図３に示すように、給電部の周方向
の位相をずらして構成するのがより好ましてことは論を
またない。 【００５３】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、〔請求項１〕に記載する発明は、複数本の導体を
それぞれ円弧状に折曲して構成した複数個のコイルを同
心円状に配設してなる給電アンテナにおいて、高周波電
源に接続するよう各コイルの両端部に形成した給電部
が、同一平面上の異なる位相に位置するように構成した
ので、給電端子部に発生する前記Ｅz 等の不均一な電界
を分散できる。この結果、本発明によれば、複数の給電
部が、コイルの周方向に関する一箇所に集中する場合に
較べてより均一な電界、磁界、つまり均一な電磁波を給
電アンテナで発生することができ、当該電磁波により加
熱、生成されるプラズマ密度の半径方向（ｒ方向）分布
を均一にすることができる。 【００５４】〔請求項２〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する給電アンテナにおいて、各コイルのコイ
ル半径やコイルの太さ等を調節することにより自己及び
相互インダクタンスを変えて各コイルに流れる電流を変
え、プラズマに吸収されるエネルギー分布を調節できる
ように構成したので、各コイルに流す電流を調整するこ
とができる。この結果、プラズマ分布をより平坦化でき
る。 【００５５】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
１〕又は〔請求項２〕に記載する給電アンテナにおい
て、少なくとも一つのコイルを同一平面上以外の平面上
に配設することにより相互インダクタンスを変えてプラ
ズマに吸収されるエネルギー分布を調節するようにした
ので、同一平面外に設置されたコイルとプラズマとの距
離が遠く、または近くなり、プラズマへの電磁波の吸収
が弱く、または強くなる。この結果、プラズマの加熱分
布を成形し、均一な吸収分布を図ることにより、プラズ
マの反径方向（ｒ方向）分布を均一にすることができ
る。 【００５６】〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項３〕に記載する何れか一つの給電アン
テナにおいて、各コイルにおいて隣接する給電部間が等
間隔になっているので、前記Ｅz 等による電界、磁界の
乱れが最も良好に周方向に分散される。この結果、〔請
求項１〕に記載する発明の効果を最も顕著に得ることが
できる。すなわち、周方向（θ方向）に最も均一な電磁
波を発生することができる。 【００５７】〔請求項５〕に記載する発明は、複数本の
導体をそれぞれ円弧状に折曲して構成した複数個のコイ
ルを同心円状に配設してなる給電アンテナと、この給電
アンテナの各コイルに並列に接続するコンデンサを有す
る整合手段とを具備する給電装置において、 整合手段
は、軸方向に関する両端部にそれぞれ電極を有する筒状
の第１及び第２のコンデンサと、相互に電気的な絶縁を
確保して上記給電アンテナと平行に配設する第１乃至第
３の３枚の電極とを有するとともに、第１のコンデンサ
の一方の電極と第１の電極、第２のコンデンサの一方の
電極と第２の電極、並びに第１及び第２のコンデンサの
他方の電極と第３の電極をそれぞれ接続して構成したの
で、給電アンテナとインピーダンス整合がとれた給電装
置で、均一な電磁波を発生することができる。この結
果、本願発明によれば、最大強度の均一な電磁波で効果
的に均一なプラズマを発生することができる。 【００５８】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
５〕に記載する給電装置において、整合手段の第１の電
極と第３の電極とを両端部に配設する一方、第２の電極
を、貫通孔を有する平板部とこの平板部から第１の電極
側に突出する凹部とを設けたものとして第１の電極と第
３の電極との間に配設し、さらに第１のコンデンサは、
上記貫通孔を貫通してその一方の電極が第１の電極に接
続され、第２のコンデンサは、上記凹部に嵌入してその
一方の電極が第２の電極に接続されるように構成すると
ともに、給電アンテナを構成する各コイルの少なくとも
一方の給電部は、少なくとも第１の電極を貫通して第２
の電極との電気的な接続関係を確保するように構成した
ので、位相が異なる複数の給電部と第１及び第２の電極
との接続部の位置の選択の自由度が最大となる。この結
果、本発明によれば、給電部の距離を可及的に短くして
この部分での損失を可及的に低減した状態で、給電アン
テナと第１及び第２の電極との電気的な接続を確保する
ことができる。 【００５９】〔請求項７〕に記載する発明は、〔請求項
５〕又は〔請求項６〕に記載する給電装置において、給
電アンテナは、〔請求項１〕に記載する給電アンテナで
あるので、給電装置において、〔請求項１〕に記載する
発明と同様の効果を得る。 【００６０】〔請求項８〕に記載する発明は、〔請求項
５〕又は〔請求項６〕に記載する給電装置において、給
電アンテナは、〔請求項２〕に記載する給電アンテナで
あるので、給電装置において、〔請求項２〕に記載する
発明と同様の効果を得る。 【００６１】〔請求項９〕に記載する発明は、〔請求項
５〕又は〔請求項６〕に記載する給電装置において、給
電アンテナは、〔請求項３〕に記載する給電アンテナで
あるので、給電装置において、〔請求項３〕に記載する
発明と同様の効果を得る。 【００６２】〔請求項１０〕に記載する発明は、〔請求
項５〕又は〔請求項６〕に記載する給電装置において、
給電アンテナは、〔請求項４〕に記載する給電アンテナ
であるので、給電装置において、〔請求項４〕に記載す
る発明と同様の効果を得る。 【００６３】〔請求項１１〕に記載する発明は、電磁波
透過窓を備えた容器と、電磁波透過窓に対向して容器の
外側に設けられる給電アンテナと、給電アンテナに高周
波電圧を印加する電源とを有し、電源により高周波電圧
を給電アンテナに印加することにより発生する電磁波を
電磁波透過窓から容器内に透過させ、プラズマを生成し
て容器内の基板の表面に処理を施すように構成した半導
体製造装置において、〔請求項１〕乃至〔請求項１０〕
の何れか一つに記載する給電アンテナ又は給電装置を有
するので、容器内に均一なプラズマ分布を形成すること
ができる。この結果、製造する半導体の膜厚を均一して
た高品質な製品を得ることができる。 【００６４】〔請求項１２〕に記載する発明は、〔請求
項１〕乃至〔請求項１１〕に記載する何れか一つの給電
アンテナ、給電装置又は半導体製造装置における給電ア
ンテナの、最外周のコイルについてこれに印加する高周
波電圧の周波数を、他のコイルに印加する高周波電圧の
周波数より相対的に低くすることにより最外周コイルの
直下のプラズマの加熱を促進するようにしたので、最外
周コイルの直下のプラズマの電磁エネルギー吸収量を大
きくすることができる。この結果、容器の壁面近傍でも
高温、高密度のプラスマの生成を行うことができる。 【００６５】〔請求項１３〕に記載する発明は、〔請求
項５〕乃至〔請求項１０〕に記載する何れか一つの給電
装置において、異なる周波数の高周波電圧を供給する複
数種類の電源を有するとともに、出力電圧の周波数が最
も低い高周波電源を最外周のコイルに接続するととも
に、出力電圧の周波数が相対的に高い高周波電源を他の
コイルに接続して構成したので、最外周コイルの直下の
プラズマの電磁エネルギー吸収量を大きくすることがで
きる。この結果、容器の壁面近傍でも高温、高密度のプ
ラスマの生成を行うことができる。 【００６６】〔請求項１４〕に記載する発明は、〔請求
項１１〕に記載する半導体製造装置において、異なる周
波数の高周波電圧を供給する複数種類の電源を有すると
ともに、出力電圧の周波数が最も低い高周波電源を最外
周のコイルに接続するとともに、出力電圧の周波数が相
対的に高い高周波電源を他のコイルに接続して構成した
ので、最外周コイルの直下のプラズマの電磁エネルギー
吸収量を大きくすることができる。この結果、容器の壁
面近傍でも高温、高密度のプラスマの生成を行うことが
でき、製造する半導体の周辺部の膜厚も均一に形成する
ことができる。
電方法に関し、特にプラス又はへの給電アンテナとして
有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】現在、半導体の製造では、プラズマＣＶ
Ｄ(Chemical Vapor Deposition) 装置を用いた成膜が知
られている。プラズマＣＶＤ装置は、膜の材料となる材
料ガスを容器内の成膜室の中に導入してプラズマ状態に
し、プラズマ中の活性な励起原子又は分子によって基板
表面の化学的な反応を促進して成膜を行う装置である。
成膜室内をプラズマ状態にするために、容器には電磁波
透過窓が備えられ、容器の外側に配置された給電アンテ
ナに電力を供給して電磁波透過窓から電磁波を入射させ
ることで成膜室をプラズマ状態にしている。 【０００３】図１１は上述の如き半導体製造装置に用い
られる従来技術に係る給電アンテナを示す図である。同
図に示すように、この給電アンテナ０１は、給電部０１
Ａが一個の単一ループアンテナである。この給電アンテ
ナ０１は、円筒状の真空容器０２に注入されたガスをプ
ラズマ化し、静電チャック０３に載置して下方に配設さ
れたウエハ０４に成膜を施すべく、通常真空容器０２の
最上部に配設される。ここで、ウエハ０４の中心を原点
Ｏとする円筒座標を考えた場合、座標軸ｒは半径方向、
Ｚは円筒軸方向、θは円周方向を意味している。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上述の如く、給電部０
１Ａが一箇所である単一ルーブアンテナでは、当然なが
ら給電アンテナ０１の各部を流れる電流値は一定である
が、この様な電流分布では、プラズマの給電アンテナ０
１からの電磁波の吸収分布（半径方向）は強い不均一性
を示す。図１２は、プラズマ中の給電アンテナ０１から
の電磁波の伝搬を数値的に解き（電磁波の波動方程式を
解き）、プラズマの電磁波エネルギー吸収分布を求めた
ものである。同図の横軸は給電アンテナ０１中心（ウエ
ハ０４の中心である原点Ｏ）を原点とする径方向の位置
（ｍ）、縦軸は電磁波エネルギー吸収量（Ｗ／ｍ3 ）で
ある。同図の実線の特性は、図１１に示すウエハー０４
の表面から垂直方向（Ｚ方向）上方に０．１６（ｍ）の
位置における吸収パワー分布である。Ｚ＝０．１６はこ
のことを表している（以下、同じ。）。図１２から分か
るように、真空容器０２の半径の１／２付近に強いピー
クを有し、真空容器０２の中心部及び周辺部ではエネル
ギー吸収が非常に弱いことが分かる。真空容器０２の壁
から遠い中心部近傍では、プラズマが温度、密度の低い
中心へ向かって拡散し、その分布は時間の経過とともに
比較的平坦化されるが、壁（ｗａｌｌ）に近い周辺部で
は、この壁にプラズマが逃げる。このため、当該周辺部
でのプラズマの平坦化を行うことができない。この結
果、周辺部では、プラズマの温度や密度は低い。したが
って、成膜の結果、ウエハ０４の全面に亘る膜厚の均一
性が確保できない。このことは、実験的にも確認されて
いる。 【０００５】本発明は、上記従来技術に鑑み、半径方向
のプラズマの電磁波エネルギー吸収分布をより平坦化す
ることができ、さらに複数本のコイルを有する場合であ
っても均一な電界及び磁界を発生することができる給電
アンテナ、給電装置及びこれを有する半導体製造装置並
びに給電方法を提供することを目的とする。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明に係る給電アン
テナは次の点を特徴とする。 【０００７】１） 複数本の導体をそれぞれ円弧状に折
曲して構成した複数個のコイルを同心円状に配設してな
る給電アンテナにおいて、高周波電源に接続するよう各
コイルの両端部に形成した給電部が、同一平面上の異な
る位相に位置するように構成したこと。 【０００８】２） 上記１）に記載する給電アンテナに
おいて、各コイルのコイル半径やコイルの太さ等を調節
することにより自己及び相互インダクタンスを変えて各
コイルに流れる電流を変え、プラズマに吸収されるエネ
ルギー分布を調節できるように構成したこと。 【０００９】３） 上記１）又は２）に記載する給電ア
ンテナにおいて、少なくとも一つのコイルを同一平面上
以外の平面上に配設することにより相互インダクタンス
を変えてプラズマに吸収されるエネルギー分布を調節す
るようにしたこと。 【００１０】４） 上記１）乃至３）に記載する何れか
一つの給電アンテナにおいて、各コイルにおいて隣接す
る給電部間が等間隔になっていること。 【００１１】５） 複数本の導体をそれぞれ円弧状に折
曲して構成した複数個のコイルを同心円状に配設してな
る給電アンテナと、この給電アンテナの各コイルに並列
に接続するコンデンサを有する整合手段とを具備する給
電装置において、 整合手段は、軸方向に関する両端部
にそれぞれ電極を有する筒状の第１及び第２のコンデン
サと、相互に電気的な絶縁を確保して上記給電アンテナ
と平行に配設する第１乃至第３の３枚の電極とを有する
とともに、第１のコンデンサの一方の電極と第１の電
極、第２のコンデンサの一方の電極と第２の電極、並び
に第１及び第２のコンデンサの他方の電極と第３の電極
をそれぞれ接続して構成したこと。 【００１２】６） 上記５）に記載する給電装置におい
て、整合手段の第１の電極と第３の電極とを両端部に配
設する一方、第２の電極を、貫通孔を有する平板部とこ
の平板部から第１の電極側に突出する凹部とを設けたも
のとして第１の電極と第３の電極との間に配設し、さら
に第１のコンデンサは、上記貫通孔を貫通してその一方
の電極が第１の電極に接続され、第２のコンデンサは、
上記凹部に嵌入してその一方の電極が第２の電極に接続
されるように構成するとともに、給電アンテナを構成す
る各コイルの少なくとも一方の給電部は、少なくとも第
１の電極を貫通して第２の電極との電気的な接続関係を
確保するように構成したものであること。 【００１３】７） 上記５）又は６）に記載する給電装
置において、給電アンテナは、上記１）に記載する給電
アンテナであること。 【００１４】８） 上記５）又は６）に記載する給電装
置において、給電アンテナは、上記２）に記載する給電
アンテナであること。 【００１５】９） 上記５）又は６）に記載する給電装
置において、給電アンテナは、上記３）に記載する給電
アンテナであること。 【００１６】１０） 上記５）又は６）に記載する給電
装置において、給電アンテナは、上記４）に記載する給
電アンテナであること。 【００１７】１１） 電磁波透過窓を備えた容器と、電
磁波透過窓に対向して容器の外側に設けられる給電アン
テナと、給電アンテナに高周波電圧を印加する電源とを
有し、電源により高周波電圧を給電アンテナに印加する
ことにより発生する電磁波を電磁波透過窓から容器内に
透過させ、プラズマを生成して容器内の基板の表面に処
理を施すように構成した半導体製造装置において、上記
１）乃至１０）の何れか一つに記載する給電アンテナ又
は給電装置を有すること。 【００１８】１２） 上記１）乃至１１）に記載する何
れか一つの給電アンテナ、給電装置又は半導体製造装置
における給電アンテナの、最外周のコイルについてこれ
に印加する高周波電圧の周波数を、他のコイルに印加す
る高周波電圧の周波数より相対的に低くすることにより
最外周コイルの直下のプラズマの加熱を促進するように
したこと。 【００１９】１３） 上記５）乃至１０）に記載する何
れか一つの給電装置において、異なる周波数の高周波電
圧を供給する複数種類の電源を有するとともに、出力電
圧の周波数が最も低い高周波電源を最外周のコイルに接
続するとともに、出力電圧の周波数が相対的に高い高周
波電源を他のコイルに接続して構成したこと。 【００２０】１４） 上記１１）に記載する半導体製造
装置において、異なる周波数の高周波電圧を供給する複
数種類の電源を有するとともに、出力電圧の周波数が最
も低い高周波電源を最外周のコイルに接続するととも
に、出力電圧の周波数が相対的に高い高周波電源を他の
コイルに接続して構成したこと。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００２２】図１に示すように、単一ループではなく、
複数本（図では３本）の導体をそれぞれ円弧状に折曲し
て構成した複数個のコイル０１ａ、０１ｂ、０１ｃを同
心円状に配設して給電アンテナ０１を構成した場合、各
コイル０１ａ、０１ｂ、０１ｃに通電する電流を独立に
制御することができる等、種々の利点がある（この点に
関しては後に詳述する。）。ところが、この場合に、図
１に示すように、各コイル０１ａ、０１ｂ、０１ｃの給
電部０１ｄ、０１ｅ、０１ｆを円周方向の一箇所に集中
させた場合には、、発生する電界及び磁界の乱れを生起
する虞があり、かかる乱れが発生した場合には、成膜室
内のプラズマ密度が不均一になり、成膜膜厚分布の不均
一の原因となる。これら、電界、磁界の乱れは、給電部
０１ｄ、０１ｅ、０１ｆにおける垂直方向（Ｚ方向）へ
の立ち上がり部で発生する電界のＺ方向成分Ｅz によ
る。図１に示す給電アンテナ０１では、このＺ方向成分
Ｅzに基づく電界及び磁界の乱れが一箇所に集中してし
まう。 【００２３】そこで、複数本の導体をそれぞれ円弧状に
折曲して構成した複数個のコイル０１ａ、０１ｂ、０１
ｃを同心円状に配設した給電アンテナ０１において、上
記給電部０１ｄ、０１ｅ、０１ｆにおける電界及び磁界
の乱れを周方向に分散して、Ｚ方向成分Ｅz の影響を可
及的に低減すべく提案するのが図２に示す実施の形態で
ある。 【００２４】図２は本発明の第１の実施の形態に係る給
電アンテナを示す平面図である。同図に示すように、給
電アンテナＩは、複数本（本形態では３本）の導体をそ
れぞれ円弧状に折曲して構成した複数個のコイル１ａ、
１ｂ、１ｃを同心円状に配設してなる。ここで、高周波
電圧を印加するよう各コイル１ａ、１ｂ、１ｃの両端部
に形成した給電部１ｄ、１ｅ、１ｆは、同一平面上の異
なる位相に位置するように構成してある。本形態におい
ては、隣接する給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ間が等間隔（１
２０°）になるように配設してある。 【００２５】図３は本発明の第２の実施の形態に係る給
電アンテナを示す平明図である。同図に示すように、当
該給電アンテナIIは、最内周部のコイル１ｇを２ターン
のコイルとしたものである。このように、構成すること
により各コイル１ａ、１ｂ、１ｇのインダクタンスを可
及的に近似させることができる。インダクタンスは各コ
イル１ａ、１ｂ、１ｇ長に相関するからである。なお、
当該給電アンテナIIにおける給電部１ｄ、１ｅ、１ｈ
は、図２に示す実施の形態と同様に隣接するもの同士が
１２０°の位相差を有して配設してある。 【００２６】上述の如く図２及び図３に示す給電アンテ
ナＩ、IIは、その各コイル（１ａ、１ｂ、１ｃ）、（１
ａ、１ｂ、１ｇ）の給電部（１ｄ、１ｅ、１ｆ）、（１
ｄ、１ｅ、１ｈ）が隣接するもの同士位相差を有するの
で、発生する電磁波を均一にすることができる。すなわ
ち、かかる給電アンテナＩ、IIによれば、給電端子部に
発生する前記Ｚ方向成分Ｅz 等の不均一な電界を分散で
きることから、より均一な電界、磁界、つまり均一な電
磁波を給電アンテナＩ、IIで発生することができる。こ
のとき、各コイル１ａ、１ｂ、１ｃは、必ずしも給電部
１ｄ、１ｅ、１ｆ間が等間隔になるように配設する必要
はないが、このように等間隔に配設した場合が、最も効
果的に不均一な電界を分散できることは明らかである。
また、給電アンテナＩ、IIを構成するコイル（１ａ、１
ｂ、１ｃ）、（１ａ、１ｂ、１ｇ）の数も３本に限定す
る必要はない。必要に応じその数を決定すれば良い。 【００２７】上述の如き給電アンテナＩ、IIは、高周波
電源から印加される高周波電圧で電磁波を発生するもの
であるが、かかる給電アンテナＩ、IIは、一般に整合器
とともに高周波電源に接続される。給電アンテナＩ、II
に最大電力を供給するためであるが、ＣＶＤ装置等の半
導体製造装置では、給電アンテナＩ、IIと整合器とが一
体となって給電装置を構成している。 【００２８】図４及び図５に本形態に係る給電装置を示
す。図４（ａ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図４
（ｂ）はその等価回路図、図５（ａ）は図４（ａ）のＢ
−Ｂ線断面図、図５（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面
図である。これらの図に示すように、整合器III は、同
形の円筒状の可変コンデンサ２、３と、相互に電気的な
絶縁を確保した状態で各可変コンデンサ２、３の軸方向
の両端部がそれぞれ接触する第１の電極４、第２の電極
５及び第３の電極６を有している。ここで、第１の電極
４と第３の電極６が上下両端部の電極となっており、第
２の電極５は、第１の電極４と第３の電極６との間に位
置している。第２の電極５は、貫通孔５ｃを有する平板
部５ａと、この平板部５ａから下方に突出する凹部５ｂ
とを有している。貫通孔５ｃは隙間を介して可変コンデ
ンサ２を貫通させて、その両端部を第１の電極４及び第
３の電極６にそれぞれ当接させるためのもので、凹部５
ｂは可変コンデンサ３を嵌入させて第１の電極４と面一
の位置でコンデンサ３の下端面を第２の電極５に当接さ
せるためのものである。ここで、第１の電極４にも貫通
孔４ａが設けてあり、この貫通孔４ａに隙間を介して凹
部５ｂの底部が嵌入されている。 【００２９】さらに、図５（ａ）及び図５（ｂ）に、よ
り明確に示すように、第１の電極４には、当該整合器II
I の下方に配設される給電アンテナＩ、II（図２及び図
３参照。）の各コイル１ａ、１ｂ、１ｃ（１ｇ）の給電
部１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）を下方から上方に貫通させ
るための貫通孔（４ｂ、４ｃ）、（４ｄ、４ｅ）、（４
ｆ、４ｇ）及び貫通孔５ｄ、５ｅ、５ｆを有している。
各給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）の一方の給電部１ｄ
1 、１ｅ1 、１ｆ1 、（１ｈ1 ）は貫通孔４ｂ、４ｄ、
４ｆを貫通して第１の電極４に固定部材７ａ、７ｂ、７
ｃを介して固定することにより電気的な接続を確保する
ように構成してある。また、他方の給電部１ｄ2 、１ｅ
2 、１ｆ2 、（１ｈ2 ）は貫通孔５ｄ、５ｅ、５ｆを貫
通して第２の電極５に固定部材８ａ、８ｂ、８ｃを介し
て固定することにより電気的な接続を確保するように構
成してある。可変コンデンサ２、３に共通の電極である
第３の電極６はケーブル９を介して高周波電源IVに接続
してある。この結果、給電アンテナＩ（II）、整合器II
I 及び高周波電源IVで図４（ｂ）に示すような等価回路
で表される電磁波発生回路を構成している。 【００３０】第１の電極４と第２の電極５との間隔はス
ペーサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃで確保するようになって
いる。第３の電極６の上方には、第２の電極５に対して
スペーサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃで所定の間隔を確保し
た平板部１２が配設してある。平板部１２には、可変コ
ンデンサ２、３のそれぞれに対応させたモータ１３、１
４が配設してあり、このモータ１３、１４の駆動により
可変コンデンサ２、３の容量を適宜調整するようになっ
ている。モータ１３、１４の駆動により給電アンテナ
Ｉ、IIとのインピーダンスマッチッングが取れるように
各可変コンデンサ２、３の容量を調整する。 【００３１】上記整合器III は、第１の電極４及び第２
の電極５が略円板状の部材となっているので、各給電部
１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）と第１及び第２の電極４、５
とを接続する位置の選定を容易に行うことができる。す
なわち、給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）の位相がそれ
ぞれ異なっていても、円周上のいずれの位置でも給電部
１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）を立ち上げて接続することが
できるので、その距離を可及的に短縮することができ
る。ちなみに、給電アンテナＩ、IIに供給される電圧は
高周波電圧であるので、給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ（１
ｈ）の距離が長ければ長い程、顕著に損失が大きくな
る。また、給電部１ｄ、１ｅ、１ｆ（１ｈ）の数は、給
電アンテナＩ、IIを構成するコイル１ａ、１ｂ、１ｃ
（１ｇ）に応じて決まるが、給電アンテナのコイルの数
を変更した場合でも柔軟に対処することができる。すな
わち、コイル数が異なる複数種類の給電アンテナに対す
る整合器として標準化することができる。 【００３２】ただ、本発明の整合器としては、必ずしも
図４及び図５に示すものに限定する必要はない。第１乃
至第３の３枚の電極を有するとともに、一方のコンデン
サ２の一方の電極と第１の電極、他方のコンデンサ３の
一方の電極と第２の電極、並びに両コンデンサ２、３の
他方の各電極と第３の電極をそれぞれ接続して構成した
ものであれば良い。 【００３３】上述の如き実施の形態に係る給電アンテナ
Ｉ，II又は給電アンテナＩ，II、整合器III 及び高周波
電源IVからなる給電装置は、半導体製造装置、例えばＣ
ＶＤ装置のプラズマ発生手段に適用して有用なものであ
る。当該給電装置を適用したＣＶＤ装置を図６に基づき
説明する。図６は、当該ＣＶＤ装置を概念的に示す説明
図である。 【００３４】同図に示すように、基部２１には円筒状の
アルミニウム製の容器２２が設けられ、容器２２内に処
理室としての成膜室２３が形成されている。容器２２の
上部には円形の天井板２４が設けられ、容器２２の中心
における成膜室２３にはウエハ支持台２５が備えられて
いる。ウエハ支持台２５は半導体の基板２６を静電的に
吸着保持する円盤状の載置部２７を有し、載置部２７は
支持軸２８に支持されている。載置部２７にはバイアス
電源４１及び静電電源４２が接続され、載置部２７に高
周波を発生させると共に静電気力を発生させる。ウエハ
支持台２５は全体が昇降自在もしくは支持軸２８が伸縮
自在とすることで、上下方向の高さが最適な高さに調整
できるようになっている。 【００３５】給電アンテナＩ又はIIは、整合器III と一
体となって、電磁波透過窓としての天井板２４の上方に
配設してある。ここで、給電アンテナＩ又はIIには整合
器III を介して高周波電源IVが接続されており、高周波
電源IVで高周波電圧を給電アンテナＩ、IIに供給するこ
とにより電磁波を容器２２の成膜室２３に入射させる。 【００３６】容器２２にはシラン（例えば SiH4)等の材
料ガスを供給するガス供給ノズル３６が設けられ、この
ガス供給ノズル３６から成膜室２３内に成膜材料（例え
ばSi）となる材料ガスが供給される。また、容器２２に
はアルゴンやヘリウム等の不活性ガス（希ガス）や酸
素、水素、クリーニング用のＮＦ3 等の補助ガスを供給
する補助ガス供給ノズル３７が設けられ、基部２１には
容器２２の内部を排気するための真空排気系（図示省
略）に接続される排気系３８が設けられている。また、
図には省略してあるが、容器２２には基板２６の搬入・
搬出口が設けられ、搬送室との間で基板２６が搬入・搬
出される。 【００３７】上述したプラズマＣＶＤ装置では、ウエハ
支持台２５の載置部２７に基板２６が載せられ、静電的
に吸着される。ガス供給ノズル３６から所定流量の材料
ガスを成膜室２３内に供給すると共に補助ガス供給ノズ
ル３７から処置流量の補助ガスを成膜室２３内に供給
し、成膜室２３内を成膜条件に応じた所定圧力に設定す
る。その後、高周波電源IVから給電アンテナＩ又はIIに
電力を供給して電磁波を発生させるとともに、バイアス
電源４１から載置部２７に電力を供給して低周波を発生
させる。 【００３８】これにより、成膜室２３内の材料ガスが放
電して一部がプラズマ状態となる。このプラズマは、材
料ガス中の他の中性分子に衝突して更に中性分子を電離
あるいは励起する。こうして生じた活性な粒子は、基板
２６の表面に吸着して効率良く化学反応を起こし、堆積
してＣＶＤ膜となる。 【００３９】図７（ａ）、図７（ｂ）は電磁波動方程
式、∇×∇×Ｅ−（ω2 ／ｃ2 ）・Ｋ・Ｅ＝ｉωμ0 Ｊ
ext （但し、ωはアンテナに印加した高周波の周波数
（１３．５６ＭＨｚ）、μ0 は真空の透磁率、ｃは光速
度、ＫはＣｏｌｄ Ｐｌａｓｍａ近似モデルにおける誘
電率テルソン、Ｊext はアンテナに与えた電流であ
る。）を数値解析により求めたプラズマの電磁エネルギ
ー吸収分布特性を示す特性図である。 【００４０】図７（ａ）は、図７（ｃ）に示すように、
給電アンテナの３本の各コイルの電流比が一定の場合
（１：１：１）、図７（ｂ）は、図７（ｄ）に示すよう
に、電流比が（１：０：３）の場合を示す。 【００４１】図７（ａ）を参照すれば、各コイルの電流
比が一定の場合には、真空容器の半径ｒのほぼ中心付近
に強い吸収ピークを呈し、プラズマのセンターや容器周
辺部では、殆ど吸収されないことが分かる。前述した通
り、このようなプラズマの電磁波エネルギー吸収分布は
周辺部のプラズマ温度や密度を低くし、従ってウエハー
０４上の膜厚分布も周辺部で不均一となることは容易に
分かる。 【００４２】一方、図７（ｂ）を参照すれば、各コイル
の電流比を変えることにより周辺部の吸収が増えること
が分かる。これにより、周辺部のプラズマはより高温、
高密度となり、従ってより平坦な膜厚分布が期待でき
る。なお、前述の如く、プラズマセンター部での吸収分
布の落ち込みは、一般にプラズマの拡散により短時間で
自己回復する為、問題にならない。 【００４３】この様に、電流比一定のループアンテナに
較べ、複数のコイルに分け、各コイルに流す電流を調整
することにより、プラズマ分布をより平坦化できること
が分かる。 【００４４】したがって、例えば上述の如き給電アンテ
ナＩ、IIの各コイル（１ａ、１ｂ、１ｃ）、（１ａ、１
ｂ、１ｇ）に供給する電流を調節することにより、均一
な電磁波を発生し、プラズマの反径方向分布をより均一
にすることができる。また、一個の高周波電源で各コイ
ル（１ａ、１ｂ、１ｃ）、（１ａ、１ｂ、１ｇ）に供給
する電流を変えるには、自己及び相互インダクタンスを
変えれば良い。この場合の自己及び相互インダクタンス
は、各（１ａ、１ｂ、１ｃ）、（１ａ、１ｂ、１ｇ）の
コイル半径やコイル太さ等を調節することにより任意に
選択し得る。 【００４５】７プラズマの半径方向（図１１のｒ方向）
分布を均一にすることは、図８に示すように、複数本の
導体をそれぞれ円弧状に折曲して構成した複数のコイル
を有する給電アンテナＶにおいて、少なくとも一つのコ
イル１ｉを他のコイル１ａ、１ｂとは同一平面上以外の
平面上に配設することにより相互インダクタンスを変え
てプラズマに吸収されるエネルギー分布を調節するよう
に構成することによっても実現し得る。図８は、コイル
１ｉの垂直方向（Ｚ方向）位置を含む水平面が、他のコ
イル１ａ、１ｂの垂直方向（Ｚ方向）位置を含む水平面
に対し距離Ｌだけずれていることを示している。 【００４６】かかる給電コイルＶにおけるコイル１ｉ
は、他のコイル１ａ、１ｂに較べてプラズマとの距離が
遠くなるので、プラズマへの電磁波の吸収が弱くなる。
これにより、プラズマの加熱分布を成形し、均一な吸収
分布を図ることにより、プラズマの半径方向（ｒ方向）
分布を均一にすることができる。なお、コイル１ｉは、
他のコイル１ａ、１ｂに較べてプラズマとの距離が近く
なるように構成しても、勿論良い。この場合には、逆に
プラズマへの吸収を強くして均一な吸収分布を図ること
ができる。 【００４７】図９はアンテナの位置を変えたときのプラ
ズマの吸収分布を示したものであり、（ａ）、（ｂ）は
図１１に示す円筒状の真空容器０２を垂直面で切った右
半分の領域を示している。左半分は、図中左端の垂直線
に対し軸対称となる。図９（ｃ）、（ｄ）は図９
（ａ）、（ｂ）に対応する吸収パワー分布特性を示す特
性図である。図９（ｃ）、（ｄ）の横軸位置は、図９
（ａ）、（ｂ）における横軸位置にそれぞれ対応してい
る。 【００４８】図９（ａ）、（ｂ）において、「＋」印が
コイルの位置である。すなわち、図図９（ａ）、（ｃ）
及び図９（ｂ）、（ｄ）を参照すればプラズマの電磁エ
ネルギー吸収は電流が流れているアンテナの直下に集中
することが分かる。このことを利用して、複数に分離し
た各コイルの位置を調整し（コイル半径を調整して）、
プラズマの電磁波吸収分布の半径方向分布を平坦化する
ことができる。 【００４９】図１１に示す金属製の真空容器０２の壁の
近傍部分では、電界のθ方向成分は零でなければならな
いという物理法則の要請から、どうしてもこの部分での
電界は弱くなり、したがってプラズマへの吸収も減る
（例えば図１２参照。）。そこで、複数個のコイルを同
心円状に配設してなる給電アンテナの最外周のコイル
に、相対的に周波数の低い（例えば数百ｋＨｚから数Ｍ
Ｈｚ）高周波電流を供給する。一般に、周波数の低い電
磁波程、プラズマ中を深く透過するからである。すなわ
ち、プラズマの電磁エネルギー吸収がアンテナの真下で
最も顕著であるという図９に示す現象を加味して上記給
電アンテナの最外周のコイルに、相対的に周波数の低い
高周波電流を供給することにより、吸収も多く、最終的
に高温、高密度のプラズマ生成が真空容器０２の壁面近
傍でも期待できることになる。これにより、ウエハー０
４の周辺部の膜厚の平坦化を図ることができる。 【００５０】図１０は、アンテナを壁近傍の半径０．２
２（ｍ）の位置に置いて、０．４（ＭＨｚ）の高周波電
流を供給した場合のプラズマの吸収パワー分布特性を示
したものである。同図に示すように、この場合、パワー
吸収は、壁近傍部分に局在し、しかもプラズマ中深く進
入していることが分かる。したがって、上述の如く、最
外周のコイルに、相対的に周波数の低い高周波電流を供
給することにより、最外周コイルの位置に対応して図１
０に示す特性をうることができ、これと、例えば図１１
に示す特性とが重畳されるようにすることにより真空容
器０２の壁の近傍部分でのプラズマ温度、密度の落ち込
みを修復した吸収特性を得ることができる。 【００５１】かかる作用・効果は、異なる周波数の高周
波電圧を供給する複数種類の電源を有するとともに、出
力電圧の周波数が最も低い高周波電源を最外周のコイル
に接続するとともに、出力電圧の周波数が相対的に高い
高周波電源を他のコイルに接続して構成した給電装置を
用いることにより得ることができる。 【００５２】上記説明からも明らかな通り、本願発明に
係る給電アンテナは、最低限の要件として、複数本の導
体をそれぞれ円弧状に折曲して構成した複数個のコイル
を同心円状に配設したものであれば良い。このように複
数のコイルが独立していれば、各コイルの自己及び相互
インダクタンス等を任意に調節して各コイルに供給する
高周波電流の電流値を調節でき、且つ場合によっては、
各コイルに供給する高周波電流の周波数も任意に選択す
ることができるからである。ただ、この場合、図１に示
すように給電部０１ｅ、０１ｄ、０１ｆが一箇所に集中
すると、電界、磁界の乱れもこの部分に集中することに
なるので、図２乃至図３に示すように、給電部の周方向
の位相をずらして構成するのがより好ましてことは論を
またない。 【００５３】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、〔請求項１〕に記載する発明は、複数本の導体を
それぞれ円弧状に折曲して構成した複数個のコイルを同
心円状に配設してなる給電アンテナにおいて、高周波電
源に接続するよう各コイルの両端部に形成した給電部
が、同一平面上の異なる位相に位置するように構成した
ので、給電端子部に発生する前記Ｅz 等の不均一な電界
を分散できる。この結果、本発明によれば、複数の給電
部が、コイルの周方向に関する一箇所に集中する場合に
較べてより均一な電界、磁界、つまり均一な電磁波を給
電アンテナで発生することができ、当該電磁波により加
熱、生成されるプラズマ密度の半径方向（ｒ方向）分布
を均一にすることができる。 【００５４】〔請求項２〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する給電アンテナにおいて、各コイルのコイ
ル半径やコイルの太さ等を調節することにより自己及び
相互インダクタンスを変えて各コイルに流れる電流を変
え、プラズマに吸収されるエネルギー分布を調節できる
ように構成したので、各コイルに流す電流を調整するこ
とができる。この結果、プラズマ分布をより平坦化でき
る。 【００５５】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
１〕又は〔請求項２〕に記載する給電アンテナにおい
て、少なくとも一つのコイルを同一平面上以外の平面上
に配設することにより相互インダクタンスを変えてプラ
ズマに吸収されるエネルギー分布を調節するようにした
ので、同一平面外に設置されたコイルとプラズマとの距
離が遠く、または近くなり、プラズマへの電磁波の吸収
が弱く、または強くなる。この結果、プラズマの加熱分
布を成形し、均一な吸収分布を図ることにより、プラズ
マの反径方向（ｒ方向）分布を均一にすることができ
る。 【００５６】〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項３〕に記載する何れか一つの給電アン
テナにおいて、各コイルにおいて隣接する給電部間が等
間隔になっているので、前記Ｅz 等による電界、磁界の
乱れが最も良好に周方向に分散される。この結果、〔請
求項１〕に記載する発明の効果を最も顕著に得ることが
できる。すなわち、周方向（θ方向）に最も均一な電磁
波を発生することができる。 【００５７】〔請求項５〕に記載する発明は、複数本の
導体をそれぞれ円弧状に折曲して構成した複数個のコイ
ルを同心円状に配設してなる給電アンテナと、この給電
アンテナの各コイルに並列に接続するコンデンサを有す
る整合手段とを具備する給電装置において、 整合手段
は、軸方向に関する両端部にそれぞれ電極を有する筒状
の第１及び第２のコンデンサと、相互に電気的な絶縁を
確保して上記給電アンテナと平行に配設する第１乃至第
３の３枚の電極とを有するとともに、第１のコンデンサ
の一方の電極と第１の電極、第２のコンデンサの一方の
電極と第２の電極、並びに第１及び第２のコンデンサの
他方の電極と第３の電極をそれぞれ接続して構成したの
で、給電アンテナとインピーダンス整合がとれた給電装
置で、均一な電磁波を発生することができる。この結
果、本願発明によれば、最大強度の均一な電磁波で効果
的に均一なプラズマを発生することができる。 【００５８】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
５〕に記載する給電装置において、整合手段の第１の電
極と第３の電極とを両端部に配設する一方、第２の電極
を、貫通孔を有する平板部とこの平板部から第１の電極
側に突出する凹部とを設けたものとして第１の電極と第
３の電極との間に配設し、さらに第１のコンデンサは、
上記貫通孔を貫通してその一方の電極が第１の電極に接
続され、第２のコンデンサは、上記凹部に嵌入してその
一方の電極が第２の電極に接続されるように構成すると
ともに、給電アンテナを構成する各コイルの少なくとも
一方の給電部は、少なくとも第１の電極を貫通して第２
の電極との電気的な接続関係を確保するように構成した
ので、位相が異なる複数の給電部と第１及び第２の電極
との接続部の位置の選択の自由度が最大となる。この結
果、本発明によれば、給電部の距離を可及的に短くして
この部分での損失を可及的に低減した状態で、給電アン
テナと第１及び第２の電極との電気的な接続を確保する
ことができる。 【００５９】〔請求項７〕に記載する発明は、〔請求項
５〕又は〔請求項６〕に記載する給電装置において、給
電アンテナは、〔請求項１〕に記載する給電アンテナで
あるので、給電装置において、〔請求項１〕に記載する
発明と同様の効果を得る。 【００６０】〔請求項８〕に記載する発明は、〔請求項
５〕又は〔請求項６〕に記載する給電装置において、給
電アンテナは、〔請求項２〕に記載する給電アンテナで
あるので、給電装置において、〔請求項２〕に記載する
発明と同様の効果を得る。 【００６１】〔請求項９〕に記載する発明は、〔請求項
５〕又は〔請求項６〕に記載する給電装置において、給
電アンテナは、〔請求項３〕に記載する給電アンテナで
あるので、給電装置において、〔請求項３〕に記載する
発明と同様の効果を得る。 【００６２】〔請求項１０〕に記載する発明は、〔請求
項５〕又は〔請求項６〕に記載する給電装置において、
給電アンテナは、〔請求項４〕に記載する給電アンテナ
であるので、給電装置において、〔請求項４〕に記載す
る発明と同様の効果を得る。 【００６３】〔請求項１１〕に記載する発明は、電磁波
透過窓を備えた容器と、電磁波透過窓に対向して容器の
外側に設けられる給電アンテナと、給電アンテナに高周
波電圧を印加する電源とを有し、電源により高周波電圧
を給電アンテナに印加することにより発生する電磁波を
電磁波透過窓から容器内に透過させ、プラズマを生成し
て容器内の基板の表面に処理を施すように構成した半導
体製造装置において、〔請求項１〕乃至〔請求項１０〕
の何れか一つに記載する給電アンテナ又は給電装置を有
するので、容器内に均一なプラズマ分布を形成すること
ができる。この結果、製造する半導体の膜厚を均一して
た高品質な製品を得ることができる。 【００６４】〔請求項１２〕に記載する発明は、〔請求
項１〕乃至〔請求項１１〕に記載する何れか一つの給電
アンテナ、給電装置又は半導体製造装置における給電ア
ンテナの、最外周のコイルについてこれに印加する高周
波電圧の周波数を、他のコイルに印加する高周波電圧の
周波数より相対的に低くすることにより最外周コイルの
直下のプラズマの加熱を促進するようにしたので、最外
周コイルの直下のプラズマの電磁エネルギー吸収量を大
きくすることができる。この結果、容器の壁面近傍でも
高温、高密度のプラスマの生成を行うことができる。 【００６５】〔請求項１３〕に記載する発明は、〔請求
項５〕乃至〔請求項１０〕に記載する何れか一つの給電
装置において、異なる周波数の高周波電圧を供給する複
数種類の電源を有するとともに、出力電圧の周波数が最
も低い高周波電源を最外周のコイルに接続するととも
に、出力電圧の周波数が相対的に高い高周波電源を他の
コイルに接続して構成したので、最外周コイルの直下の
プラズマの電磁エネルギー吸収量を大きくすることがで
きる。この結果、容器の壁面近傍でも高温、高密度のプ
ラスマの生成を行うことができる。 【００６６】〔請求項１４〕に記載する発明は、〔請求
項１１〕に記載する半導体製造装置において、異なる周
波数の高周波電圧を供給する複数種類の電源を有すると
ともに、出力電圧の周波数が最も低い高周波電源を最外
周のコイルに接続するとともに、出力電圧の周波数が相
対的に高い高周波電源を他のコイルに接続して構成した
ので、最外周コイルの直下のプラズマの電磁エネルギー
吸収量を大きくすることができる。この結果、容器の壁
面近傍でも高温、高密度のプラスマの生成を行うことが
でき、製造する半導体の周辺部の膜厚も均一に形成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の前提となる給電アンテナ
を概念的に示す説明図である。 【図２】本発明の第１の実施の形態に係る給電アンテナ
の平面図である。 【図３】本発明の第２の実施の形態に係る給電アンテナ
の平面図である。 【図４】本発明の実施の形態に係る給電装置を示す図
で、同図（ａ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図、同図
（ｂ）はその等価回路図である。 【図５】本発明の実施の形態に係る給電装置を示す図
で、同図（ａ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、同図
（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 【図６】半導体製造装置（ＣＶＤ装置）を概念的に示す
説明図である。 【図７】給電アンテナの独立した複数個の各コイルに同
一電流を供給した場合（ａ）、（ｃ）と、供給電流を違
えた場合（ｂ）、（ｄ）とにおける吸収パワー特性を示
す特性図である。 【図８】本発明の第３の実施の形態に係る給電アンテナ
を概念的に示す説明図である。 【図９】吸収パワー特性が、給電アンテナのコイルの位
置に依存することを示す特性図である。 【図１０】給電アンテナのコイルを真空容器の壁の近傍
に配設した場合の吸収パワー特性を示す特性図である。 【図１１】従来技術に係る給電アンテナを半導体製造装
置とともに概念的に示す説明図である。 【図１２】図１１に示す装置における吸収パワー特性を
示す特性図である。 【符号の説明】 Ｉ、II、Ｖ 給電アンテナ III 整合器 IV 高周波電源 １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｇ コイル １ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｈ、１ｉ 給電部 ２、３ 可変コンデンサ ４ 第１の電極 ４ａ 貫通孔 ５ 第２の電極 ５ａ 平板部 ５ｂ 凹部 ５ｃ 貫通孔 ６ 第３の電極
を概念的に示す説明図である。 【図２】本発明の第１の実施の形態に係る給電アンテナ
の平面図である。 【図３】本発明の第２の実施の形態に係る給電アンテナ
の平面図である。 【図４】本発明の実施の形態に係る給電装置を示す図
で、同図（ａ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図、同図
（ｂ）はその等価回路図である。 【図５】本発明の実施の形態に係る給電装置を示す図
で、同図（ａ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、同図
（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 【図６】半導体製造装置（ＣＶＤ装置）を概念的に示す
説明図である。 【図７】給電アンテナの独立した複数個の各コイルに同
一電流を供給した場合（ａ）、（ｃ）と、供給電流を違
えた場合（ｂ）、（ｄ）とにおける吸収パワー特性を示
す特性図である。 【図８】本発明の第３の実施の形態に係る給電アンテナ
を概念的に示す説明図である。 【図９】吸収パワー特性が、給電アンテナのコイルの位
置に依存することを示す特性図である。 【図１０】給電アンテナのコイルを真空容器の壁の近傍
に配設した場合の吸収パワー特性を示す特性図である。 【図１１】従来技術に係る給電アンテナを半導体製造装
置とともに概念的に示す説明図である。 【図１２】図１１に示す装置における吸収パワー特性を
示す特性図である。 【符号の説明】 Ｉ、II、Ｖ 給電アンテナ III 整合器 IV 高周波電源 １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｇ コイル １ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｈ、１ｉ 給電部 ２、３ 可変コンデンサ ４ 第１の電極 ４ａ 貫通孔 ５ 第２の電極 ５ａ 平板部 ５ｂ 凹部 ５ｃ 貫通孔 ６ 第３の電極
フロントページの続き
(72)発明者 吉田 和人
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１
号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
Ｆターム(参考） 4K030 AA06 FA04 JA18 JA19 KA30
KA45
5F045 AB02 AC01 AC11 BB02 EH02
EH04 EH19 EM05 EM10
5J021 AA03 AA09 AB04 DB03 GA08
HA04 HA05 JA10
5J046 AA03 AB11 PA07
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数本の導体をそれぞれ円弧状に折曲し
て構成した複数個のコイルを同心円状に配設してなる給
電アンテナにおいて、 高周波電源に接続するよう各コイルの両端部に形成した
給電部が、同一平面上の異なる位相に位置するように構
成したことを特徴とする給電アンテナ。 【請求項２】 〔請求項１〕に記載する給電アンテナに
おいて、 各コイルのコイル半径やコイルの太さ等を調節すること
により自己及び相互インダクタンスを変えて各コイルに
流れる電流を変え、プラズマに吸収されるエネルギー分
布を調節できるように構成したことを特徴とする給電ア
ンテナ。 【請求項３】 〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載す
る給電アンテナにおいて、 少なくとも一つのコイルを同一平面上以外の平面上に配
設することにより相互インダクタンスを変えてプラズマ
に吸収されるエネルギー分布を調節するようにしたこと
を特徴とする給電アンテナ。 【請求項４】 〔請求項１〕乃至〔請求項３〕に記載す
る何れか一つの給電アンテナにおいて、 各コイルにおいて隣接する給電部間が等間隔になってい
ることを特徴とする給電アンテナ。 【請求項５】 複数本の導体をそれぞれ円弧状に折曲し
て構成した複数個のコイルを同心円状に配設してなる給
電アンテナと、この給電アンテナの各コイルに並列に接
続するコンデンサを有する整合手段とを具備する給電装
置において、 整合手段は、軸方向に関する両端部にそれぞれ電極を有
する筒状の第１及び第２のコンデンサと、 相互に電気的な絶縁を確保して上記給電アンテナと平行
に配設する第１乃至第３の３枚の電極とを有するととも
に、 第１のコンデンサの一方の電極と第１の電極、第２のコ
ンデンサの一方の電極と第２の電極、並びに第１及び第
２のコンデンサの他方の電極と第３の電極をそれぞれ接
続して構成したことを特徴とする給電装置。 【請求項６】 〔請求項５〕に記載する給電装置におい
て、 整合手段の第１の電極と第３の電極とを両端部に配設す
る一方、 第２の電極を、貫通孔を有する平板部とこの平板部から
第１の電極側に突出する凹部とを設けたものとして第１
の電極と第３の電極との間に配設し、 さらに第１のコンデンサは、上記貫通孔を貫通してその
一方の電極が第１の電極に接続され、第２のコンデンサ
は、上記凹部に嵌入してその一方の電極が第２の電極に
接続されるように構成するとともに、 給電アンテナを構成する各コイルの少なくとも一方の給
電部は、少なくとも第１の電極を貫通して第２の電極と
の電気的な接続関係を確保するように構成したものであ
ることを特徴とする給電装置。 【請求項７】 〔請求項５〕又は〔請求項６〕に記載す
る給電装置において、 給電アンテナは、〔請求項１〕に記載する給電アンテナ
であることを特徴とする給電装置。 【請求項８】 〔請求項５〕又は〔請求項６〕に記載す
る給電装置において、 給電アンテナは、〔請求項２〕に記載する給電アンテナ
であることを特徴とする給電装置。 【請求項９】 〔請求項５〕又は〔請求項６〕に記載す
る給電装置において、 給電アンテナは、〔請求項３〕に記載する給電アンテナ
であることを特徴とする給電装置。 【請求項１０】 〔請求項５〕又は〔請求項６〕に記載
する給電装置において、 給電アンテナは、〔請求項４〕に記載する給電アンテナ
であることを特徴とする給電装置。 【請求項１１】 電磁波透過窓を備えた容器と、電磁波
透過窓に対向して容器の外側に設けられる給電アンテナ
と、給電アンテナに高周波電圧を印加する電源とを有
し、電源により高周波電圧を給電アンテナに印加するこ
とにより発生する電磁波を電磁波透過窓から容器内に透
過させ、プラズマを生成して容器内の基板の表面に処理
を施すように構成した半導体製造装置において、 〔請求項１〕乃至〔請求項１０〕の何れか一つに記載す
る給電アンテナ又は給電装置を有することを特徴とする
半導体製造装置。 【請求項１２】 〔請求項１〕乃至〔請求項１１〕に記
載する何れか一つの給電アンテナ、給電装置又は半導体
製造装置における給電アンテナの、最外周のコイルにつ
いてこれに印加する高周波電圧の周波数を、他のコイル
に印加する高周波電圧の周波数より相対的に低くするこ
とにより最外周コイルの直下のプラズマの加熱を促進す
るようにしたことを特徴とする給電方法。 【請求項１３】 〔請求項５〕乃至〔請求項１０〕に記
載する何れか一つの給電装置において、 異なる周波数の高周波電圧を供給する複数種類の電源を
有するとともに、出力電圧の周波数が最も低い高周波電
源を最外周のコイルに接続するとともに、出力電圧の周
波数が相対的に高い高周波電源を他のコイルに接続して
構成したことを特徴とする給電アンテナ。 【請求項１４】 〔請求項１１〕に記載する半導体製造
装置において、 異なる周波数の高周波電圧を供給する複数種類の電源を
有するとともに、出力電圧の周波数が最も低い高周波電
源を最外周のコイルに接続するとともに、出力電圧の周
波数が相対的に高い高周波電源を他のコイルに接続して
構成したことを特徴とする半導体製造装置。
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| A521 | Written amendment |
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| A02 | Decision of refusal |
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