JP2005135907A - プラズマ発生用アンテナおよびこれを有するプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プラズマ発生用アンテナおよびこれを有するプラズマ処置装置が開示される。
【解決手段】 プラズマ発生用アンテナ１００は、同じ形状を有するブランチ１１０、１２０を含む。ブランチ１１０、１２０は、互いに対称的に配置され同じ中心を有する少なくとも２個の同心パターンを形成する。ブランチ１１０、１２０は、同心パターンの中心から段階的に増加する半径を有する同心パターン形成部と、同心パターン形成部を連結する連結部１１２、１２２を含む。各ブランチ１１０、１２０の両端に電圧印加と接地のための入出力ポート１１４、１１５、１２４、１２５が形成される。同じ形状を有するブランチ１１０、１２０が対称的に配置され同心パターンを形成するので、プラズマを均一に発生させることができる。また、ブランチは高周波電源に並列で連結されるので、インピーダンスが低くなってＲＦパワーの伝達効率が増加する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラズマ発生用アンテナおよびこれを有するプラズマ処理装置に関し、より具体的には半導体素子を製造するのに用いられるプラズマを発生させるためのアンテナと、これを有するプラズマ処理装置に関するものである。

半導体基板に微細パターンを形成するために、蒸着工程とエッチング工程等が半導体基板に行われる。蒸着工程とエッチング工程を行う大部分の設備は、プラズマ処理装置である。

プラズマ処理装置は、プラズマを発生させる方式によって、誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）処理装置、蓄電結合プラズマ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）処理装置、および超短波プラズマ（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｌａｓｍａ）処理装置等に分類される。

蓄電結合型プラズマ処理装置は、構造が簡単でプラズマの均一度が優れているという長所を有する。反面、蓄電結合型プラズマ処理装置は、プラズマの密度が低いため、蒸着時間が多く所要されるという短所を有する。

一方、高密度プラズマ（ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｌａｓｍａ）工程用として広く用いられる誘導結合プラズマ処理処置は、プラズマの均一度が低いという短所を有する。反面、誘導結合プラズマ処理装置は、プラズマの密度が高いので、蒸着時間が短いという長所を有する。

前記のような長短所を有する誘導結合プラズマ処理装置は、プラズマが発生されるチャンバーを含む。チャンバーは、反応ガスを供給するためのガス注入口、チャンバー内部を真空に維持させるための真空ポンプ、および反応後発生されたガスを排出するためのガス排出口を有する。ウェーハが装着されるチャックがチャンバー内部の下部に配置される。反応ガスに電圧を印加してプラズマを発生させるアンテナがチャンバー内部の上部に配置される。

プラズマ発生用アンテナは、単一ブランチ（ｓｉｎｇｌｅ−ｂｒａｎｃｈ）型と、多重ブランチ（ｍｕｌｔｉ−ｂｒａｎｃｈ）型に区分される。単一ブランチ型アンテナは、インピーダンスのマッチングが容易である反面、自体のインピーダンスが大きいので、ＲＦパワーの効率が低いという短所を有する。多重ブランチ型アンテナは、自体のインピーダンスが低いので、ＲＦパワーの効率が高く、方位角的（ａｚｉｍｕｔｈａｌ）均一度が優れたという長所を有するが、並列で連結された多数のブランチに電流を均一に分配することが容易ではないという短所を有する。

従来のプラズマ発生用アンテナは、螺旋型のブランチと、ブランチの両端のそれぞれに具備された入出力ポートを有する。ブランチの形状が螺旋型なので、アンテナの中心からブランチの半径は、回転角度によって常に変わる。

従来のプラズマ発生用アンテナにより発生された誘導電場のパターンは、ブランチの螺旋構造を従う。これにより、プラズマが均一な同心パターンを形成せず、いずれか一方向に偏向されることになる。従って、プラズマを均一に形成することができない。

また、従来のプラズマ発生用アンテナは、直列で連結されているので、インピーダンスが高い。従って、ＲＦパワーの伝達効率が低くなる問題点もある。

本発明の第１目的は、プラズマを均一に形成させると共に、インピーダンスを低くすることができるプラズマ発生用アンテナを提供することにある。

本発明の第２目的は、前記のようなアンテナを有するプラズマ処理装置を提供することにある。

本発明の第１目的を達成するために、本発明によるプラズマ発生用アンテナは、同じ形状を有するブランチを含む。ブランチは、互いに対称的に配置され、同じ中心を有する少なくとも２個の同心パターンを形成する。ブランチは、同心パターンの中心から段階的に増加する半径を有する同心パターン形成部と、同心パターン形成部を連結する連結部を含む。各ブランチの両端に電圧印加と接地のための入出力ポートが形成される。

本発明の第２目的を達成するために、本発明によるプラズマ処理装置は、反応ガスが注入されるチャンバーを含む。ウェーハが装着されるチャックがチャンバー内部の下部に配置される。反応ガスに電圧を印加して、プラズマを発生させる前述された本発明のアンテナがチャンバー外部の上部に配置される。

本発明によると、同じ形状を有するブランチが対称的に配置され、同心パターンを形成するので、プラズマを均一に発生させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の第１実施例によるアンテナを示す平面図である。

図１を参照すると、本発明によるアンテナ１００は、同じ形状を有する第１および第２ブランチ１１０、１２０を含む。第１および第２ブランチ１１０、１２０は、ストリング形態の導電性材質であって、金属コイルである。第１および第２ブランチ１１０、１２０は、互いに対称的に配置され、中心Ｃである２個の同心円を形成する。

第１および第２ブランチ１１０、１２０は、１／２円弧形状の第１同心パターン形成部１１１、１２１と、第１同心パターン形成部１１１、１２１より長い半径を有し、中心Ｃを中心として対向配置された１／２円弧形状の第２同心パターン形成部１１３、１２３、および第１同心パターン形成部１１１、１２１と第２同心パターン形成部１１３、１２３の隣接する２個の両端のうち、いずれか一つの両端を連結する連結部１１２、１２２を含む。特に、第１および第２同心パターン形成部１１１、１２１は、同一平面上に位置する。

第１ブランチ１１０の第１同心パターン形成部１１１と第２ブランチ１２０の第１同心パターン形成部１２１が結合して、大略第１円形状をなす。また、第１ブランチ１１０の第２同心パターン形成部１１３と第２ブランチ１２０の第２同心パターン形成部１２３が結合して、第１円より直径が長い第２円形状をなす。特に、第１同心パターン形成部１１１、１２１と第２同心パターン形成部１１３、１２３間の間隔は、ほぼ同じである。即ち、同心円間の間隔はほぼ同じである。このように、第１および第２ブランチ１１０、１２０の対称的配置により、中心Ｃである２個の同心円が形成される。

一方、第１および第２ブランチ１１０、１２０の各両端は、中心Ｃを通過する一つの中心線上に位置する。中心線上に配置された第１および第２ブランチ１１０、１２０の両端に入出力ポート１１４、１１５、１２４、１２５が形成される。入出力ポート１１４、１１５、１２４、１２５は、第１および第２ブランチ１１０、１２０に電圧を印加し、また、第１および第２ブランチ１１０、１２０を接地させるための用途として用いられる。従って、第１および第２ブランチ１１０、１２０の中心に近接するように位置したポート１１４、１２４が、ＲＦパワーが印加される入力ポートになると、外部に位置したポート１１５、１２５が接地用である出力ポートになる。反対に、第１および第２ブランチ１１０、１２０の中心に近接するように位置したポート１１４、１２４が、接地用出力ポートになると、外部に位置したポート１１５、１２５がＲＦパワー印加用入力ポートになる。
（実施例２）
図２は、本発明の第２実施例によるプラズマ発生用アンテナを示す平面図である。

図２を参照すると、本実施例によるアンテナ２００は、同一平面上で３個の同心円を形成する同じ形状の第１および第２ブランチ２１０、２２０を含む。従って、第１および第２ブランチ２１０、２２０は、図１の第１および第２ブランチ１１０、１２０の形状に連結部２１６、２２６により連結された第３同心パターン形成部２１７、２２７が追加された形状を有する。第３同心パターン形成部２１７、２２７は、実施例１の第２円より直径が長い第３円を形成する。同心円間の間隔は、ほぼ同じである。ポート２１５、２２５は、第３同心パターン形成部２１７、２２７の外部端部に形成される。
（実施例３）
図３は、本発明の第３実施例によるプラズマ発生用アンテナを示す平面図である。

図３を参照すると、本実施例によるアンテナ３００は、同一平面上で４個の同心円を形成する同じ形状の第１および第２ブランチ３１０、３２０を含む。従って、第１および第２ブランチ３１０、３２０は、図２の第１および第２ブランチ２１０、２２０の形状に連結部３１８、３２８により連結された第４同心パターン形成部３１９、３２９が追加された形状を有する。第４同心パターン形成部３１９、３２９が結合して、実施例２の第３円より直径が長い第４円を形成する。同心円間の間隔は、ほぼ同じである。ポート３１５、３２５は、第４同心パターン形成部３１９、３２９の外部端部に形成される。

一方、本実施例１乃至実施例３では、２個のブランチにより２個乃至４個の同心円を形成するアンテナについて例示したが、各ブランチが有する同心パターン形成部の数を増加させると、５個以上の同心円を形成するアンテナを具現することもできる。
（実施例４）
図４は、本発明の第４実施例によるアンテナを示す平面図である。

図４を参照すると、本実施例によるアンテナ４００は、同じ形状を有する第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０を含む。第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０は、互いに対称的に配置され、中心Ｃである２個の同心円を形成する。

第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０は、１／３円弧形状の第１同心パターン形成部４１１、４２１、４３１と、第１同心パターン形成部４１１、４２１、４３１より長い半径を有する１／３円弧形状の第２同心パターン形成部４１３、４２３、４３３、および第１同心パターン形成部４１１、４２１、４３１と、第２同心パターン形成部４１３、４２３、４３３の隣接する両端を連結する連結部４１２、４２２、４３２を含む。特に、第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０は、同一平面上に位置する。

第１ブランチ４１０の第１同心パターン形成部４１１と、第２ブランチ４２０の第１同心パターン形成部４２１、および第３ブランチ４３０の第１同心パターン形成部４３１が結合して、大略第１円形状をなす。また、第１ブランチ４１０の第２同心パターン形成部４１３と、第２ブランチ４２０の第２同心パターン形成部４２３、および第３ブランチ４３０の第２同心パターン形成部４３３が結合して、第１円より直径が長い第２円形状をなす。第１同心パターン形成部４１１、４２１、４３１と第２同心パターン形成部４１３、４２３、４３３間の間隔は、ほぼ同じである。即ち、同心円間の間隔がほぼ同じである。このような第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０の対称的配置により、中心Ｃである２の同心円が形成される。

一方、第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０の各両端は、中心Ｃから半径方向に延長され、互いに１２０°をなす３個の中心線上に位置する。中心線上に配置された第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０の各両端に入出力ポート４１４、４１５、４２４、４２５、４３４、４３５が形成される。入出力ポート４１４、４１５、４２４、４２５、４３４、４３５は、第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０に電圧を印加し、また、第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０を接地させるための用途で用いられる。従って、第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０の中心に近接するように位置したポート４１４、４２４、４３４が、ＲＦパワーが印加される入力ポートになると、外部に位置したポート４１５、４２５、４３５が接地用である出力ポートになる。反対に、第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０の中心に近接するように位置したポート４１４、４２４、４３４が接地用出力ポートになると、外部に位置したポート４１５、４２５、４３５がＲＦパワー印加用入力ポートになる。
（実施例５）
図５は、本発明の第５実施例によるプラズマ発生用アンテナを示す平面図である。

図５を参照すると、本実施例によるアンテナ５００は、同一平面上で３個の同心円を形成する同一形状の第１乃至第３ブランチ５１０、５２０、５３０を含む。従って、第１乃至第３ブランチ５１０、５２０、５３０は、図４の第１乃至第３ブランチ４１０、４２０、４３０の形状に連結部５１６、５２６、５３６により連結された第３同心パターン形成部５１７、５２７、５３７が追加された形状を有する。第３同心パターン形成部５１７、５２７、５３７が結合して、実施例４の第２円より直径が長い第３円を形成する。同心円間の間隔は、ほぼ同じである。ポート５１５、５２５、５３５は、第３同心パターン形成部５１７、５２７、５３７の外部端部に形成される。
（実施例６）
図６は、本発明の第６実施例によるプラズマ発生用アンテナを示す平面図である。

図６を参照すると、本実施例によるアンテナ６００は、同一平面上で４個の同心円を形成する同一形状の第１乃至第３ブランチ６１０、６２０、６３０を含む。従って、第１乃至第３ブランチ６１０、６２０、６３０は、図５の第１乃至第３ブランチ５１０、５２０、５３０の形状に連結部６１８、６２８、６３８により連結された第４同心パターン形成部６１９、６２９、６３９が追加された形状を有する。第４同心パターン形成部６１９、６２９、６３９が結合して実施例５の第３円より直径が長い第４円を形成する。同心円間の間隔は、ほぼ同じである。ポート６１５、６２５、６３５は、第３同心パターン形成部６１９、６２９、６３９の外部端部に形成される。

一方、本実施例４乃至６では、３個のブランチにより２個乃至４個の同心円を形成するアンテナについて例示したが、各ブランチが有する同心パターン形成部の数を増加させると、５個以上の同心円を形成するアンテナを具現することもできる。
（実施例７）
図７は、本発明の第７実施例によるアンテナを示す平面図である。

図７を参照すると、本実施例によるアンテナ７００は、同じ形状を有する第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０を含む。第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０は、互いに対称的に配置され中心Ｃである２個の同心円を形成する。

第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０は、１／４円弧形状の第１同心パターン形成部７１１、７２１、７３１、７４１と、第１同心パターン形成部７１１、７２１、７３１、７４１より長い半径を有する１／４円弧形状の第２同心パターン形成部７１３、７２３、７３３、７４３、および第１同心パターン形成部７１１、７２１、７３１、７１４と第２同心パターン形成部７１３、７２３、７３３、７４３の隣接する両端を連結する連結部７１２、７２２、７３２、７４２を含む。特に、第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０は、同一平面上に位置する。

第１ブランチ７１０の第１同心パターン形成部７１１、第２ブランチ７２０の第１同心パターン形成部７２１、第３ブランチ７３０の第１同心パターン形成部７３１、および第４ブランチ７４０の第１同心パターン形成部７４１が結合して大略第１円形状をなす。また、第１ブランチ７１０の第２同心パターン形成部７１３、第２ブランチ７２０の第２同心パターン形成部７２３、第３ブランチ７３０の第２同心パターン形成部７３３、および第４ブランチ７４０の第２同心パターン形成部７４３が結合して、第１円より直径が長い第２円形状をなす。第１同心パターン形成部７１１、７２１、７３１、７４１と第２同心パターン形成部７１３、７２３、７３３、７４３間の間隔は同じであり、間隔が同じ同心円を形成する。このような第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０の対称的配置により、中心Ｃである２個の同心円が形成される。

一方、第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０の各両端は、中心Ｃから半径方向に延長され、互いに９０°をなす４個の中心線上に位置する。中心線上に配置された第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０の各両端に入出力ポート７１４、７１５、７２４、７２５、７３４、７３５、７４４、７４５が形成される。入出力ポート７１４、７１５、７２４、７２５、７３４、７３５、７４４、７４５は、第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０に電圧を印加し、また、第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０を接地させるための用途で用いられる。従って、第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０の中心に近接するように位置したポート７１４、７２４、７３４、７４４が、ＲＦパワーが印加される入力ポートになると、外部に位置したポート７１５、７２５、７３５、７４５が接地用である出力ポートになる。反対に、第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０の中心に近接するように位置したポート７１４、７２４、７３４、７４４が接地用出力ポートになると、外部に位置したポート７１５、７２５、７３５、７４５がＲＦパワー印加用入力ポートになる。
（実施例８）
図８は、本発明の第８実施例によるプラズマ発生用アンテナを示す平面図である。

図８を参照すると、本実施例によるアンテナ８００は、同一平面上で３個の同心円を形成する同じ形状の第１乃至第４ブランチ８１０、８２０、８３０、８４０を含む。従って、第１乃至第４ブランチ８１０、８２０、８３０、８４０は、図７の第１乃至第４ブランチ７１０、７２０、７３０、７４０の形状に連結部８１６、８２６、８３６、８４６により連結された第３同心パターン形成部８１７、８２７、８３７、８４７が追加された形状を有する。第３同心パターン形成部８１７、８２７、８３７、８４７が結合して、実施例７の第２円より長い直径を有する第３円を形成する。同心円間の間隔は、ほぼ同じである。ポート８１５、８２５、８３５、８４５は、第３同心パターン形成部８１７、８２７、８３７、８４７の外部端部に形成される。
（実施例９）
図９は、本発明の第９実施例によるプラズマ発生用アンテナを示す平面図である。

図９を参照すると、本実施例によるアンテナ９００は、同一平面上で４個の同心円を形成する同じ形状の第１乃至第４ブランチ９１０、９２０、９３０、９４０を含む。従って、第１乃至第４ブランチ９１０、９２０、９３０、９４０は、図８の第１乃至第４ブランチ８１０、８２０、８３０、８４０の形状に連結部９１８、９２８、９３８、９５８により連結された第４同心パターン形成部９１９、９２９、９３９、９４９が追加された形状を有する。第４同心パターン形成部９１９、９２９、９３９、９４９が結合して、実施例８の第３円より直径が長い第４円を形成する。同心円間の間隔は、ほぼ同じである。ポート９１５、９２５、９３５、９４５は、第３同心パターン形成部９１９、９２９、９３９、９４９の外部端部に形成される。

一方、本実施例７乃至実施例９では、４個のブランチにより２個乃至４個の同心円を形成するアンテナについて例示したが、各ブランチが有する同心パターン形成部の数を増加させると、５個以上の同心円を形成するアンテナを具現することもできる。
（実施例１０）
図１０は、本発明の第１０実施例によるプラズマ発生用アンテナを示す斜視図である。

図１０を参照すると、本実施例によるプラズマ発生用アンテナ１１００は、同じ形状を有する第１乃至第３ブランチ１１１０、１１２０、１１３０を含む。第１乃至第３ブランチ１１１０、１１２０、１１３０は、互いに対称的に配置され中心Ｃである２個の同心円を形成する。

第１乃至第３ブランチ１１１０、１１２０、１１３０は、１／３円弧形状の第１同心パターン形成部１１１１、１１２１、１１３１と、第１同心パターン形成部１１１１、１１２１、１１３１より長い半径を有し、中心Ｃを中心として対向配置された１／３円弧形状の第２同心パターン形成部１１１３、１１２３、１１３３、および第１同心パターン形成部１１１１、１１２１、１１３１と第２同心パターン形成部１１１３、１１２３、１１３３の隣接する２個の両端のうち、いずれか一つの両端を連結する連結部１１１２、１１２２、１１３２を含む。特に、第１および第２同心パターン形成部１１１１、１１２１、１１３１は、互いに異なる平行な二つの平面上にそれぞれ位置して、所定の高さ差を有する２個の同心円を形成する。

第１乃至第３ブランチ１１１０、１１２０、１１３０の各両端に入出力ポート１１１４、１１１５、１１２４、１１２５、１１３４、１１３５が形成される。第１乃至第３ブランチ１１１０、１１２０、１１３０の中心に近接するように位置したポート１１１４、１１２４、１１３４が、ＲＦパワーが印加される入力ポートになると、外部に位置したポート１１１５、１１２５、１１３５が接地用である出力ポートになる。反対に、第１乃至第３ブランチ１１１０、１１２０、１１３０の中心に近接するように位置したポート１１１４、１１２４、１１３４が、接地用出力ポートになると、外部に位置したポート１１１５、１１２５、１１３５がＲＦパワー印加用入力ポートになる。

一方、本実施例では、１／３円弧形状の同心パターン形成部１１１１、１１２１、１１３１を有する３個のブランチ１１１０、１１２０、１１３０により２個の同心円を有するアンテナ１１００を例示したが、前述した他の実施例のように１／２円弧形状や１／４円弧形状の同心パターン形成部を有する３個以上のブランチにより、互いに異なる平行な平面上に位置する同心円を有するアンテナを具現することもできる。
（実施例１１）
図１１は、本発明の実施例１１によるプラズマ発生用アンテナを示す平面図である。

図１１を参照すると、本実施例によるアンテナ１３００は、同じ形状を有する第１および第２ブランチ１３１０、１３２０を含む。第１および第２ブランチ１３１０、１３２０は、金属コイルを時計反対方向に沿って９０°ずつ折り曲げた形状を有する。従って、第１および第２ブランチ１３１０、１３２０は対称的に配置され、大略長方形の同心パターンを形成する。

このように、同じ形状を有するブランチが高周波電源にそれぞれ電気的に連結される。電気流れが並列で行われることにより、電気的インピーダンスが低くなる。従って、プラズマにＲＦパワーを伝達する効率が向上される。また、ブランチが対称的に配置されるので、プラズマを均一に発生させることができる。

図１２は、図１に図示されたアンテナを有するプラズマ処理装置を示す断面図である。

図１２を参照すると、プラズマ処理装置１０００は、反応ガスが注入されるチャンバー１０１０を含む。チャンバー１０１０は、反応ガスが注入されるガス引入口１０２０と、反応後のガスを排出するためのガス引出口１０３０を有する。チャンバー１０１０に真空を付与するための真空ポンプ１０４０がチャンバー１０１０に連結される。特に、チャンバー１０１０は円通型で平らな上部壁を有する。

ウェーハが装着されるチャック１０５０がチャンバー１０１０内の下部に配置される。反応ガスに電圧を印加してプラズマを発生させるための実施例１によるアンテナ１００がチャンバー１０１０の上部に配置される。実施例１によるアンテナ以外に前述された他の実施例によるアンテナを用いることもできる。アンテナ１００には、高周波電源１０６０が連結される。

図１３は、図１０に図示されたアンテナを有するプラズマ処理装置を示す断面図である。

図１３を参照すると、プラズマ処理装置１２００は、ドーム形状１２７０の上部壁を有する円通型のチャンバー１２１０を含む。チャンバー１２１０には、ガス引入口１２２０とガス引出口１２３０が形成される。チャンバー１２１０に真空を提供する真空ポンプ１２４０がチャンバー１２１０に連結される。ウェーハは、チャンバー１２１０の下部に配置されたチャック１２５０上に装着される。

チャンバー１２１０の上部壁がドーム形状を有するので、チャンバー１２１０内部にプラズマを形成させるためのアンテナ１１００は、実施例１０で説明された形状を有する。アンテナ１１００は、高周波電源１２６０に連結される。
（従来技術によるアンテナと本発明のアンテナから発生される磁場の測定）
図１４は従来のアンテナを示す斜視図であり、図１５は本発明による図１のアンテナを示す斜視図である。各アンテナは、共通中心Ｃｏを有する。各アンテナの内側ポートを電圧印加用ポートで用い、外側ポートを接地用ポートで用いた。

２個のアンテナの内側ポートに１３.５６ＭＨｚ、５ＡのＲＦ電流を供給した。各アンテナから５ｃｍ離れた平行な平面上で磁場の半径成分であるＢｒ（Ａ／ｍ）を測定した。

図１６は図１４のアンテナから発生された磁場を示す写真であり、図１７は図１５のアンテナから発生された磁場を示す写真である。図１６に示すように、従来のアンテナでは、磁場の中心Ｃｐが中心Ｃｏから右側下部に多少偏向されたことが確認できる。反面、図１７に示すように、本発明のアンテナでは、磁場の中心Ｃｖが大略中心Ｃｏに位置していることが分かる。

このような差異は、次のような結果を示している。まず、従来のアンテナにより発生された磁場の中心Ｃｐは、接地用ポートである外側ポート方向に偏向されたことを証明している。結局、従来のアンテナにより発生されるプラズマも磁場のように外側ポート方向に偏向されるので、チャンバー内にプラズマを均一に発生させることができないという事実を示している。

反対に、本発明によるアンテナにより発生された磁場の中心Ｃｖは、外側ポート方向に偏向されず、中心Ｃｏ上に位置しているので、チャンバー内にプラズマを均一に形成できるという事実を示している。
（従来技術によるアンテナと本発明のアンテナから発生される電場の測定）
図１４および図１５に図示された各アンテナの内側ポートを電圧印加用ポートで用い、外側ポートを接地用ポートで用いた。

２個のアンテナの内側ポートに１３.５６ＭＨｚ、５ＡのＲＦ電流を供給した。各アンテナから５ｃｍ離れた平行な平面上で、電場の方位角成分であるＥ_θ（Ｖ／ｍ）を測定した。

図１８は図１４のアンテナから発生された電場を示す写真であり、図１９は図１５のアンテナから発生された電場を示す写真である。図１８に示すように、中心Ｃｏを中心として電場が均一な同心円を形成せず、右側下部に激しく偏向されている。反対に、図１９に示すように、電場が中心Ｃｏを中心として均一な同心円を形成している。結局、従来のアンテナによっては、均一なプラズマを形成することができない反面、本発明のアンテナによっては、均一なプラズマを形成することができるという事実を示している。

前述したように、本発明によると、同じ形状を有するブランチが対称的に配置され、同心パターンを形成するので、プラズマを均一に発生させることができる。

また、ブランチは高周波電源に並列で連結されるので、インピーダンスが低くなって、ＲＦパワーの伝達効率が増加される。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

本発明の第１実施例によるアンテナを示す平面図である。 本発明の第２実施例によるアンテナを示す平面図である。 本発明の第３実施例によるアンテナを示す平面図である。 本発明の第４実施例によるアンテナを示す平面図である。 本発明の第５実施例によるアンテナを示す平面図である。 本発明の第６実施例によるアンテナを示す平面図である。 本発明の第７実施例によるアンテナを示す平面図である。 本発明の第８実施例によるアンテナを示す平面図である。 本発明の第９実施例によるアンテナを示す平面図である。 本発明の第１０実施例によるアンテナを示す平面図である。 本発明の第１１実施例によるアンテナを示す平面図である。 図１１のアンテナを有するプラズマ処理装置を示す断面図である。 図１１のアンテナを有するプラズマ処理装置を示す断面図である。 従来技術によるアンテナの斜視図である。 図１に図示されたアンテナの斜視図である。 図１４のアンテナから発生された磁場の分布を示す写真である。 図１５のアンテナから発生された磁場の分布を示す写真である。 図１４のアンテナから発生された電場の分布を示す写真である。 図１５のアンテナから発生された電場の分布を示す写真である。

符号の説明

１００…アンテナ
１１０…第１ブランチ
１１１、１２１…第１同心パターン形成部
１１２、１２２…連結部
１１３、１２３…第２同心パターン形成部
１１４、１１５、１２４、１２５…ポート
１２０…第２ブランチ
１０００…プラズマ処理装置
１０１０…チャンバー
１０２０…ガス引入口
１０３０…ガス引出口
１０４０…真空ポンプ
１０５０…チャック
１０６０…高周波電源
１１００…アンテナ
１１００…プラズマ発生用アンテナ
１１１０…ブランチ
１１１１、１１２１、１１３１…第１同心パターン形成部
１１１２、１１２２、１１３２…連結部
１１１３、１１２３、１１３３…第２同心パターン形成部
１２００…プラズマ処理装置
１２１０…チャンバー
１２２０…ガス引入口
１２３０…ガス引出口
１２４０…真空ポンプ
１２５０…チャック
１２６０…高周波電源
１２７０…ドーム形状
１３００…アンテナ
１３１０…ブランチ

Claims (12)

1. 同じ形状を有するブランチを含み、前記ブランチは互いに対称的に配置され、同一中心を有する少なくとも２個の同心パターンを形成するプラズマ発生用アンテナ。
2. 前記同心パターンは、同心円であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生用アンテナ。
3. 前記ブランチは、
   前記同心円の中心から段階的に増加する半径を有し、前記同心円を形成する同心パターン形成部と、
   前記同心パターン形成部を連結する連結部と、を含むことを特徴とする請求項２記載のプラズマ発生用アンテナ。
4. 前記同心パターン形成部は、同一平面上に位置することを特徴とする請求項３記載のプラズマ発生用アンテナ。
5. 前記同心パターン形成部は、互いに異なる平行な平面上に位置することを特徴とする請求項３記載のプラズマ発生用アンテナ。
6. 前記同心パターン形成部間の間隔は、ほぼ同じであることを特徴とする請求項３記載のプラズマ発生用アンテナ。
7. 前記同心パターン形成部は、１／２円弧形状、１／３円弧形状、または１／４円弧形状であることを特徴とする請求項３記載のプラズマ発生用アンテナ。
8. 前記ブランチの両端に入出力ポートが設けられたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生用アンテナ。
9. 反応ガスが注入されるチャンバーと、
   前記チャンバー内の下部に配置されたチャックと、
   前記チャンバー外部の上部に配置され、同じ形状を有するブランチを有し、前記ブランチは互いに対称的に配置され、同一中心を有する少なくとも２個の同心パターンを形成するアンテナと、を含むプラズマ処理装置。
10. 前記同心パターンは同心円であり、
    前記ブランチは、
    前記同心円の中心から段階的に増加する半径を有し、前記同心円を形成する同心パターン形成部と、
    前記同心パターン形成部を連結する連結部と、を含むことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
11. 前記チャンバーは円形の上部壁を有し、前記同心パターン形成部は同一平面上に位置することを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理装置。
12. 前記チャンバーはドーム形状の上部壁を有し、前記同心パターン形成部は、互いに異なる平行な平面上に位置することを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理装置。