JP2004039719A

JP2004039719A - プラズマ装置、プラズマ制御方法及びプラズマ処理基体

Info

Publication number: JP2004039719A
Application number: JP2002191829A
Authority: JP
Inventors: Masaji Miyake; 三宅　正司; Akinori Ebe; 江部　明憲; Tatsuo Shiyouji; 庄司　多津男; Yuichi Setsuhara; 節原　裕一
Original assignee: Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-01
Also published as: JP3751909B2

Abstract

【課題】本発明は、プラズマ装置に関し、大面積のプラズマを安定に生成することができる誘導結合方式のプラズマ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】プラズマ装置は、高周波放電による誘導結合方式のプラズマ装置において、高周波電力を供給される複数本のアンテナ５を真空チャンバー１内に設け、複数本のアンテナ５を各々が１又は複数のアンテナ５からなる複数のグループに分け、グループの各々に対応する高周波電源７を設け、グループの各々においてそのグループに属する１又は複数のアンテナ５の各々にそのグループに対応して設けられた高周波電源７から高周波電力を並列に供給する。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ装置、プラズマ制御方法及びプラズマ処理基体に関し、特に、アンテナに高周波電流を供給して高周波電界を発生させ、その電界によりプラズマを発生して、大面積の基板面にエッチングや薄膜形成等の表面処理を安定に行う誘導結合方式のプラズマ装置、プラズマ制御方法及びプラズマ処理基体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶ディスプレイの製造工程で使用されるドライエッチング装置やアッシング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマを用いた処理装置の分野においては、近年の処理基板の大型化に伴い、処理装置のプラズマ源も大口径化が要求されている。また、一方では、エッチングレートや成膜速度、スループットを確保するため、高真空下でのプラズマの高密度化が要求されている。
【０００３】
このうち、プラズマの高密度化に関しては、プラズマの励起効率を促進するために、高周波を用いて誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ、以下ＩＣＰと略称）を発生させる方法が採用されている。ＩＣＰは主としてアンテナ励起用コイルに高周波電流を流し、これによって真空中に誘導電磁界を発生させ、プラズマを生成するものであり、高真空下において高密度プラズマを均一に生成することができる。
【０００４】
しかし、従来の真空容器の絶縁体隔壁又は天板の大気側の壁面に高周波アンテナを設置する誘導結合型プラズマ発生装置では、放電室の径が大きくなるにつれ絶縁体の厚みを大幅に増大させなければならず、またアンテナから放射される誘導電界の内、真空容器の絶縁体隔壁又は天板に接する面の側に放射される誘導電界成分のみしか放電維持に利用されないため、投入される高周波電力の利用効率が悪いという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明者は、先に、高周波放電による誘導結合方式のプラズマ装置であって、アンテナを真空容器内に設けると共に、当該アンテナを複数本の小さいアンテナに分割して設ける技術を提案している（特開２００１−３５６９７号公報）。これによれば、内部アンテナを用いることにより、アンテナから放射される誘導電界の全てを有効利用できるようにし、絶縁体の隔壁や天板を用いる必要をなくしている。更に、内部アンテナは大きな電圧が印加されると異常放電を生じやすいが、アンテナを分割することにより個々のアンテナのインダクタンスを小さくして、少なくともアンテナが周回しない構造としている。これにより、放電室の形状や口径および長さに制限されることなく、高密度の大口径プラズマを得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、太陽電池や平面ディスプレイへの実用という面から考えると、およそ１メートル×１メートルの大きさの大面積の薄膜を、より高い結晶性、より高い均質性、より高速の成膜性で生成することが要求される。この場合、プラズマ源には、より一層低圧力であること、高密度であること、低電子温度であること、大面積であることが要求される。
【０００７】
本発明は、大面積のプラズマを安定に生成することができる誘導結合方式のプラズマ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、大面積のプラズマを安定に生成することができる誘導結合方式のプラズマ制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、大面積のプラズマを安定に生成することができる誘導結合方式のプラズマ装置又はプラズマ制御方法により製造したプラズマ処理基体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ装置は、高周波放電による誘導結合方式のプラズマ装置において、高周波電力を供給されるアンテナであって、表面が絶縁体で被覆され真空容器を周回しないで終端し当該高周波の１／　４波長の長さよりも短い線状又は板状の導体からなるアンテナを、複数本、真空容器内に備える。
【００１１】
本発明のプラズマ装置は、高周波放電による誘導結合方式のプラズマ装置において、高周波電力を供給される複数本のアンテナを真空容器内に設け、複数本のアンテナを各々が１又は複数のアンテナからなる複数のグループに分け、グループの各々に対応する高周波電源を設け、グループの各々において当該グループに属する１又は複数のアンテナの各々に当該グループに対応して設けられた高周波電源から高周波電力を並列に供給する。
【００１２】
また、好ましくは、本発明のプラズマ装置においては、高周波電源の各々から対応する１又は複数のアンテナの各々への高周波電力は真空容器の外部に設けられた１枚の板状導体により供給され、板状導体は、各々、当該高周波供給点と対応する１又は複数のアンテナの各々との距離が高周波の１／　４波長の長さよりも短くなるようにされる。
【００１３】
また、好ましくは、本発明のプラズマ装置においては、複数本のアンテナの各々は表面が絶縁体で被覆され周回しないで終端し高周波の１／　４波長の長さよりも短い線状又は板状の導体からなる。
【００１４】
また、好ましくは、本発明のプラズマ装置は、高周波電源の各々に対応して設けられ対応する高周波電源から供給される高周波の位相を検出する位相検出器と、位相検出器の各々からの検出の結果に基づいて高周波電源の各々の間における高周波の位相差を調整する位相調整器を備える。
【００１５】
本発明のプラズマ制御方法は、真空容器内に設けられたアンテナを備える高周波放電による誘導結合方式のプラズマ装置におけるプラズマ制御方法において、各々が１又は複数のアンテナからなる複数のグループの各々に対応するように設けられた高周波電源の各々から当該１又は複数のアンテナの各々に電力を並列に供給し、高周波電源の各々から供給する高周波電力を調整することにより真空容器内に形成するプラズマの均一性を制御する。
【００１６】
また、好ましくは、本発明のプラズマ制御方法においては、アンテナの真空容器内における導体の長さを変えることにより、プラズマ状態を制御する。
【００１７】
また、好ましくは、本発明のプラズマ制御方法においては、複数の高周波電源の各々から供給する高周波の位相差を調整することにより、プラズマ状態を制御する。
【００１８】
本発明のプラズマ処理基体は、前述のようなプラズマ装置を用いて生成したプラズマを用いて、又は、前述のようなプラズマ制御方法を用いて生成したプラズマを用いて、薄膜が形成され又はエッチング加工が施されている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は、プラズマ装置構成図であり、図１は本発明のプラズマ装置の断面の構成を示し、図２は本発明のプラズマ装置の一部断面の構成を示し、図３は本発明のプラズマ装置の平面の構成の概略を示す。
【００２０】
本発明のプラズマ装置は、図３に示すように、平面形状が矩形（長方形）の真空チャンバー（真空容器又はプロセスチェンバー）１を備える。例えば、矩形の長辺が９１０ｍｍ（ミリメートル）で、短辺が７８０ｍｍである。なお、高さは３６６ｍｍであり、真空チャンバー１はほぼ直方体である。
【００２１】
真空チャンバー１の側壁１２の各々より、図１及び図３に示すように、導入フランジ５１を介して、アンテナ５を内部に導入している。矩形の真空チャンバー１の２つの長辺から４本、２つの短辺から３本、合計で１４本のアンテナ５が導入される。アンテナ５において、真空チャンバー１の内部で真空に晒される部分は、特に図示はしないが、その表面を絶縁体で被覆される。この構造及び絶縁体等については、特開２００１−３５６９７号公報に詳しい。
【００２２】
各々のアンテナ５は、図３に示すように、矩形状（又はコの字状あるいはＵ字状）であって、真空チャンバー１の内部を周回せず終端し、これに印加される高周波の１／　４波長の長さよりも短い線状又は板状の導体からなる小型のループアンテナからなる。周回しないアンテナ５は、そのインダクタンスを大幅に低減できるので、高周波電力の増大に伴う高周波電圧の増大を抑制することができる。また、当該高周波の１／　４波長の長さよりも短くされるので、定在波が生じることを防止して、定在波によりプラズマの均一性が損なわれることを防止することができる。
【００２３】
また、プラズマ発生（励起）用の高周波（ＲＦ）電源７は、図３に示すように、真空チャンバー１の側壁１２毎（辺毎）に１台設けられ、合計で４台設けられる。高周波電源７の出力する高周波の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚである。各々の高周波電源７から、対応する３本もしくは４本のアンテナ５へ、対応するインピーダンス整合器６を介して、高周波電力（電流）を、並列に供給する。この際、インピーダンス整合器６から個々のアンテナ５への分岐は、できるだけインピーダンス（特に抵抗とインダクタンス）が小さくなるようにする必要がある。
【００２４】
このために、図２に示すように、高周波電源７と対応するアンテナ５との接続には、十分に幅の広い１枚の矩形の板状導体５２を用いる。板状導体５２は、各々、真空チャンバー１の側壁１２に沿うように設けられ、例えば銅板からなる。板状導体５２の幅Ｗは、インピーダンス整合器６からの高周波給電点と各アンテナ５（電力分岐点）との距離（図２に点線で示す）が、当該高周波の１／４波長よりも短くなるように調整される。例えば、板状導体５２の幅Ｗは１１０ｍｍであり、長さ（幅Ｗと垂直の方向）は長辺側で８５０ｍｍ、端辺側で６５０ｍｍである。
【００２５】
なお、図２において、アンテナ５の一端（入力端）及び他端（終端）を、白丸で示す。前記距離を示す点線が到達している側が入力端であり、他方が終端である。例えば、１個のアンテナ５の入力端と終端との距離は１５０ｍｍであり、隣接するアンテナ５の距離は１００ｍｍである。
【００２６】
各々のアンテナ５の一端（入力端）には、このように高周波電源７から高周波電力が供給される。各々のアンテナ５の他端（終端）は、例えば、真空チャンバー１の側壁１２に接続される。これにより、真空チャンバー１の側壁１２は接地されているので、各々のアンテナ５の他端が接地される。なお、アンテナ５の入力端側に、接地から浮遊（フローティング）させる固定又は可変のブロッキングコンデンサ（例えば、４００ｐＦの静電容量）を挿入するようにしてもよい。
【００２７】
なお、複数本のアンテナ５、１個のインピーダンス整合器６、１個の高周波電源７（及び、板状導体）で、１個の電源ユニットを構成する。従って、真空チャンバー１の側壁１２毎に１個の電源ユニットを設けている。しかし、これに限られることなく、例えば、電源ユニットを矩形の真空チャンバー１の長辺に２個、短辺に１個設けるようにしてもよい。また、必要に応じて、これらの個数を増やしてもよい。
【００２８】
真空チャンバー１の下部には、図１に示すように、真空チャンバー１内の排気を行う為の排気用ポート３と基板加熱用のヒータ（図示せず）が埋め込まれた基板ホルダー４が設けられる。これにより、基板ホルダー４上に処理基体（基板）２０を設置すると、処理基板２０の加熱を行いながらプラズマ処理を行うことができる。処理基板２０は、例えば低温で大面積の処理に適した各種のプラスチック又はガラスからなる。処理基板２０上には、本発明のプラズマ装置又はプラズマ制御方法を用いて生成したプラズマを用いて、種々の薄膜が形成され又はエッチング加工が施される。これにより、これを用いて種々のデバイスを形成した場合、良好な電気的特性を得ることができる。
【００２９】
プラズマの生成は、排気用ポート３から所定の真空度（例えば、１×１０^−４Ｐａ）まで真空チャンバー１を排気した後、ガス導入パイプ２から目的に応じたガスを真空チャンバー１に導入し、その後、各高周波電源７から各アンテナ５へ高周波電力を供給し、プラズマを発生させる。複数のアンテナ５への高周波給電によるプラズマの生成については、特開２００１−３５６９７号公報に詳しい。
【００３０】
図４は、図１乃至図３のプラズマ装置において、アルゴン（Ａｒ）プラズマ（Ａｒガス流量：５０ｃｃｍ、ガス圧：１．３３Ｐａ）を生成した際、真空チャンバー１の中心部（例えば、天板（天井）１１の内壁から鉛直下側へ１６０ｍｍの位置）のプラズマ状態についてラングミュアプローブ法を用いて計測した結果を示す。ラングミュアープローブは、真空チャンバー１に設けられている導入フランジ（図示せず）を用いて導入し、プラズマ状態を計測した。
【００３１】
図４（Ａ）において、縦軸はプラズマ電位Ｖｐ　（ボルト；Ｖ）及びフローティング電位Ｖｆ　（Ｖ）であり、横軸は高周波電力ＲＦｐｏｗｅｒ　（ワット；Ｗ）である。図４（Ａ）に示されるように、プラズマ電位Ｖｐ　及びフローティング電位Ｖｆ　は、アンテナ５に投入した高周波電力ＲＦｐｏｗｅｒ　の増加に応じて減少傾向を示す。図４（Ｂ）において、縦軸はプラズマイオン密度Ｎｉ　及び電子密度Ｎｅ　（ｃｍ^−１）及び電子温度Ｔｅ　（ｅＶ）であり、横軸は高周波電力ＲＦｐｏｗｅｒ　（Ｗ）である。図４（Ｂ）に示されるように、プラズマイオン密度Ｎｉ　及び電子温度Ｎｅ　は、高周波電力ＲＦｐｏｗｅｒ　に依存して増加する傾向が見られる。
【００３２】
このように、多数の周回しないアンテナ５に並列で高周波電力を供給することにより、各種のプラズマプロセスに適した高密度で低プラズマ電位のプラズマを生成することができる。
【００３３】
図５は、図４と同様の条件で、同じくラングミュアプローブ法を用いて真空チャンバー１内（の例えば天板１１の内壁から鉛直下側へ１９５ｍｍの位置）のプラズマ均一性を計測した結果を示す。
【００３４】
プラズマ均一性は、ラングミュアプローブ法で得たイオン飽和電流密度（μＡ／ｃｍ^２）にて評価した。イオン飽和電流密度はイオン密度に相当する値である。図５は、矩形の真空チャンバー１を図３のように見た場合におけるプラズマのイオン飽和電流密度を示す。なお、図５において、▲１▼、▲２▼、・・・、Ａ、Ｂ、・・・等はプラズマの位置への依存性を判りやすくするために参考に示した仮想的なグリッドである。
【００３５】
図５（Ａ）には、真空チャンバー１の各側壁１２に配置された高周波（ＲＦ）電源７Ａ、７Ｂ、７Ｃ及び７Ｄの各々から同一の高周波電力１０００Ｗずつを投入した場合における、イオン飽和電流密度分布を示す。図５（Ａ）では、３本のアンテナ５が配置された高周波電源７Ｂ及び７Ｄの側壁１２におけるアンテナ５付近の密度が高く、ほぼＵ字型の（中央部の窪んだ）分布となっていることが判る。
【００３６】
一方、図５（Ｂ）では４本のアンテナ５が配置された高周波電源７Ａ及び７Ｃから投入する高周波電力を１３００Ｗ、３本のアンテナ５が配置された高周波電源７Ｂ及び７Ｄから投入する高周波電力を７００Ｗとした場合における、イオン飽和電流密度分布を示す。図５（Ｂ）では、先に示した図５（Ａ）に比べ、電流密度の分布は少なくなり、真空チャンバー１の形状に類似した矩形状の密度分布となっていることが判る。そして、グリッド▲２▼〜▲４▼及びグリッドＢ〜Ｄの領域（例えば、基体２０の中央部分の領域）を、ほぼ均一なプラズマ状態とすることができる。
【００３７】
このように、電源ユニット毎に投入する高周波電力を調整することにより、プラズマの均一性を制御することができる。また、矩形の真空チャンバー１の長辺への高周波電力が短辺のそれよりも大きくなるように調整することにより、プラズマの均一性を実現することができる。
【００３８】
図６は、図１乃至図３のプラズマ装置において、更に、各電源ユニット毎に高周波電源７から発信される高周波の位相差を調節する機能を備えるプラズマ装置の構成を示す。
【００３９】
図６に示すプラズマ装置では、各真空チャンバー１の側壁１２に配置したインピーダンス整合器６の各々の出力側に波形検出器（又は位相検出器）８が設けられる。波形検出器８は、アンテナ５へ供給される高周波の波形を随時取り込み、その波形信号を位相調整器９へ送る。位相調整器９は、取り込んだ波形信号から各々の対応す高周波電源７との位相差を検出し、　その結果に基づいて、予め設定した位相差になるように各高周波電源７に位相制御信号を送る。検出される位相差は、高周波電源７Ａを基準とした場合、高周波電源７Ａと高周波電源７Ｂの位相差、高周波電源７Ｂと高周波電源７Ｃの位相差、高周波電源７Ｃと高周波電源７Ｄの位相差である。そして、各高周波電源７は、各々の位相制御信号に従って、出力する高周波の位相を調整し発振出力する。これにより、各高周波電源７の間における位相差を制御することができる。
【００４０】
図７は、図６のプラズマ装置において、高周波電源７の各々の間の位相差を変化させた時のアルゴンプラズマ（ガス流量：５０ｃｃｍ、ガス圧：１．３３Ｐａ、ＲＦｐｏｗｅｒ　＝１０００Ｗ×４＝４０００Ｗ）におけるプラズマ密度の変化を示す。
【００４１】
図７において、縦軸はプラズマの電子密度Ｎｅ（ｃｍ^−３）であり、横軸は高周波の位相差（°）である。なお、位相差が９０°であれば、高周波電源７Ａを基準とした場合、高周波電源７Ａと７Ｂの位相差、高周波電源７Ｂと７Ｃの位相差、高周波電源７Ｃと７Ｄの位相差（従って、高周波電源７Ｄと７Ａの位相差）が、各々、９０°である。図７に示されるように、位相差を変化させることにより、プラズマ密度が増加することが判る。これは、各面のアンテナ５間の位相差が大きくなることにより、各高周波間の干渉が少ない効率良くプラズマへ電力が供給されることに起因すると考えられる。また、真空チャンバー１の各側壁１２の間の位相がずれていることにより、各側壁１２におけるアンテナ５間での電子加速が生じると考えられ、その結果、プラズマ密度が増加すると考えられる。そして、矩形の真空チャンバー１の場合、各々の壁面１２に設けた４個の高周波電源の間の位相差は９０°が好ましいと考えられる。このような各側壁１２におけるアンテナ５間における電子加速はアンテナ５の形状やアンテナ５間距離、ガス圧、真空チャンバー１のサイズ等の様々な要因によって変化する。従って、その都度、最適な位相差が存在すると考えられるので、当該最適な位相差となるように調整する。
【００４２】
図８及び図９は、図１乃至図３のプラズマ装置において、アンテナ５の形状（真空チャンバー１の側壁１２に沿った方向の長さ）を変化させた際のプラズマ装置の構成の概略を示す。なお、図８及び図９において、図示の便宜上、基板ホルダー４を省略し、処理基体２０を点線で示す。
【００４３】
図８（Ａ）は、アンテナ５を各真空チャンバー１の側壁１２から各々３本もしくは４本、　合計１４本導入した例である（図１乃至図３に相当）。また、図８（Ｂ）は、アンテナ５の真空チャンバー１の側壁１２方向の長さを長くしたアンテナ５を側壁１２の各々から２本、合計８本導入した例である。図９は、更に、真空チャンバー１の側壁１２方向の長さが大きいアンテナ５を側壁１２の各々から１本、合計４本導入した例を示す。このように、アンテナ５の長さを大きくすると、アンテナ５自体のインダクタンスが大きくなる。また、並列に接続されるアンテナ５の本数が減ることにより、１本当りに供給される高周波電力は大きくなる。従って、アンテナ５の真空チャンバー１内の導体部分の長さを調整することにより、プラズマの状態を制御することができる。
【００４４】
図１０は、図８及び図９の各々のアンテナ５の形状の場合において、Ａｒプラズマ（ガス流量：５０ｃｃｍ、ガス圧：１．３３Ｐａ、ＲＦｐｏｗｅｒ　＝１０００×４＝４０００Ｗ）を生成した場合における、プラズマ電位及びフローティング電位の振幅（これはプラズマの揺らぎの程度を表す代表値である）の変化を示す。
【００４５】
図１０において、縦軸はプラズマ電位及びフローティング電位の振幅（Ｖ）であり、横軸はアンテナ形状である。なお、アンテナ形状において、アンテナＡは図８（Ａ）のアンテナ形状であり、アンテナＢは図８（Ｂ）のアンテナ形状であり、アンテナＣは図９のアンテナ形状である。図１０では、アンテナ５の真空チャンバー１の側壁１２方向の長さを大きくした場合ほど、プラズマ電位及びフローティング電位の振幅が大きくなることが判る。また、この時プラズマ密度もアンテナ５の長さが大きくなる程、大きくなる傾向が見られた。
【００４６】
このようなアンテナ５の形状に伴うプラズマ状態の変化は、アンテナ５長さの増加に伴いアンテナ５のインダクタンスが増加し、高周波電力を給電した際にアンテナ５に発生する電位が大きくなったことに起因すると考えられ、その結果、プラズマ電位やフローティング電位の振幅が大きくなったと考えられる。特に、アンテナＣ（図９）のようなアンテナ５の形状を持つプラズマ装置は、プラズマ電位が大きくなり、フローティング電位の振幅が大きくなる。このため、プラズマプロセス中のイオンダメージが懸念されるが、一方、水素やヘリウムなどイオン化エネルギーの高いガスプラズマを生成する場合には有効である。このように、本発明のプラズマ装置では、プラズマ生成の目的やガス種にあわせてアンテナ５の形状を変化させ、プラズマ状態を制御することができる。
【００４７】
以上、本発明をその実施の態様により説明したが、本発明は、その主旨の範囲内において、種々の変形が可能である。
【００４８】
例えば、真空チャンバー１の平面形状は、矩形ではなく、円形であってもよい。この場合、複数本のアンテナ５は、各々、円形の真空チャンバー１の内周より小さい同心円をｎ等分した円弧（相互に分離及び絶縁されているものとする）であって、当該高周波の１／　４波長の長さよりも短い円弧とされる。また、高周波電源７は、複数個設けられる。
【００４９】
更に、高周波電源７をｍ個設けるようにして、真空チャンバー１を１周して位相が３６０°ずれるように順次位相をずらすように制御してもよい。この場合、ｍは３６０（°）の約数（例えば、２〜６、８〜１０、１２）であればよい。
【００５０】
また、複数本のアンテナ５は、真空チャンバー１の側壁１２のみでなく、これに加えて真空チャンバー１の天板１１から導入するようにしてもよい。この場合、天板１１から導入した複数本のアンテナ５に対する高周波電源７は、１個又は複数個設けられる。
【００５１】
また、図１乃至図３、図６のプラズマ装置において、真空チャンバー１の側壁１２の外壁に沿ってマルチカスプ型の永久磁石を取り付ける等、適当な磁界発生手段を付加することによって、プラズマ密度の一様性をさらに向上させることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プラズマ装置において、アンテナを周回せず終端し当該高周波の１／　４波長の長さよりも短くしているので、アンテナのインダクタンスを大幅に低減して高周波電圧の増大を抑制し、また、定在波の発生を防いでプラズマの均一性が損なわれることを防止し、良好なプラズマを得ることができる。
【００５３】
また、本発明によれば、プラズマ装置において、電源ユニット毎に設けた高周波電源から高周波電力を複数のアンテナに並列に供給し制御するので、高密度で低プラズマ電位のプラズマをほぼ均一に生成することができる。
【００５４】
また、本発明によれば、プラズマ制御方法において、電源ユニット毎に設けた高周波電源から高周波電力を複数のアンテナに並列に供給し制御するので、高密度で低プラズマ電位のプラズマをほぼ均一に生成することができる。
【００５５】
また、本発明によれば、プラズマ処理基体において、前述のようなプラズマ装置又はプラズマ制御方法を用いて生成したプラズマを用いて薄膜が形成され又はエッチング加工が施されているので、これを用いた場合に良好な電気的特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ装置構成図であり、その断面構造を示す。
【図２】本発明のプラズマ装置構成図であり、その一部断面構造を示す。
【図３】本発明のプラズマ装置構成図であり、その平面構造を示す。
【図４】本発明のプラズマ装置の真空チャンバー中心部のプラズマ状態について計測した結果を示す。
【図５】本発明のプラズマ装置の真空チャンバー内のプラズマ均一性を計測した結果を示す。
【図６】高周波電源の各々から発信される高周波の位相差を調節する機能を具備したプラズマ装置の概略図を示す。
【図７】高周波電源の各々の間の位相差を変化させた時のアルゴンプラズマにおけるプラズマ密度の変化を示す。
【図８】アンテナ形状を変化させた際のプラズマ装置の概略図を示す。
【図９】アンテナ形状を変化させた際のプラズマ装置の概略図を示す。
【図１０】それぞれのアンテナ形状の場合におけるプラズマ電位及びフローティング電位の振幅の変化を示す。
【符号の説明】
１　　真空チャンバー
２　　ガス導入パイプ
３　　排気用ポート
４　　基板ホルダー
５　　アンテナ
６　　インピーダンス整合器
７　　高周波電源
８　　波形検出器
９　　位相調整器

Claims

高周波放電による誘導結合方式のプラズマ装置において、
高周波電力を供給されるアンテナであって、表面が絶縁体で被覆され真空容器を周回しないで終端し当該高周波の１／　４波長の長さよりも短い線状又は板状の導体からなるアンテナを、複数本、真空容器内に備える
ことを特徴とするプラズマ装置。
高周波放電による誘導結合方式のプラズマ装置において、
高周波電力を供給される複数本のアンテナを真空容器内に設け、
前記複数本のアンテナを、各々が１又は複数のアンテナからなる複数のグループに分け、
前記グループの各々に対応する高周波電源を設け、
前記グループの各々において、当該グループに属する１又は複数のアンテナの各々に、当該グループに対応して設けられた高周波電源から高周波電力を並列に供給する
ことを特徴とするプラズマ装置。
前記高周波電源の各々から対応する前記１又は複数のアンテナの各々への高周波電力は、前記真空容器の外部に設けられた１枚の板状導体により供給され、
前記板状導体は、各々、当該高周波供給点と対応する１又は複数のアンテナの各々との距離が高周波の１／　４波長の長さよりも短くなるようにされる
ことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ装置。
前記複数本のアンテナの各々は、表面が絶縁体で被覆され周回しないで終端し高周波の１／　４波長の長さよりも短い線状又は板状の導体からなる
ことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ装置。
前記高周波電源の各々に対応して設けられ、対応する高周波電源から供給される高周波の位相を検出する位相検出器と、
前記位相検出器の各々からの検出の結果に基づいて、前記高周波電源の各々の間における高周波の位相差を調整する位相調整器を備える
ことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ装置。
真空容器内に設けられたアンテナを備える高周波放電による誘導結合方式のプラズマ装置におけるプラズマ制御方法において、
各々が１又は複数のアンテナからなる複数のグループの各々に対応するように設けられた高周波電源の各々から、当該１又は複数のアンテナの各々に、電力を並列に供給し、
前記高周波電源の各々から供給する高周波電力を調整することにより、前記真空容器内に形成するプラズマの均一性を制御する
ことを特徴とするプラズマ制御方法。
前記アンテナの前記真空容器内における導体の長さを変えることにより、プラズマ状態を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ制御方法。
前記複数の高周波電源の各々から供給する高周波の位相差を調整することにより、プラズマ状態を制御する
ことを特徴とする請求項７に記載のプラズマ制御方法。
請求項１又は請求項２に記載のプラズマ装置を用いて生成したプラズマを用いて、又は、請求項６に記載のプラズマ制御方法を用いて生成したプラズマを用いて、薄膜が形成され又はエッチング加工が施された
ことを特徴とするプラズマ処理基体。