JP2006073354A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大面積にわたって均一な密度のプラズマを低電力で発生可能なプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】 プラズマ処理装置は、その内部に基板４２が配置された真空容器１１、真空容器１１の上部を形成し、かつ誘電体からなる複数の窓部２３を備える支持枠体１５、及び複数のプラズマユニット３１を備える。各プラズマユニット３１は、単一又は複数の窓部２３に対応して配置されたコイル３２、コイル３２に高周波電力を供給する高周波電源３８と、コイル３２と高周波電源３８の間に介設されたマッチング回路３７とをそれぞれ有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドライエッチング、プラズマＣＶＤ等に使用される誘導結合型のプラズマ処理装置に関する。

ドライエッチング、プラズマＣＶＤ等のための種々の誘導結合型のプラズマ処理装置が知られており、半導体デバイスの製造プロセス等の種々のプロセスにおいて使用されている。

例えば、特許文献１〜４には、単一のコイルを備える誘導結合型のプラズマ処理装置が記載されている。図２０を参照すると、この種のプラズマ処理装置では、コイル１の直下付近に発生する扁平なリング状のプラズマ２を拡散させることで、基板上のプラズマ密度の均一化を図っている。この図２０において、曲線３が基板の中心位置からの距離とプラズマ密度の関係を概念的に示している。

液晶基板の大版化に代表されるように、プラズマ処理装置で処理される基板は著しく大型化する傾向がある。しかし、単一のコイルを備えるプラズマ処理装置で大型化した基板を処理するには、プラズマ密度の均一性を確保するためにプラズマと基板の間の距離（ギャップ距離）を大きく設定する必要がある。以下に詳細に説明するように、ギャップ距離を大きくすると、装置の大型化、高コスト化、信頼性の低下等につながる。

まず、基板の大型化に伴ってギャップ距離を多くすると、真空容器内の容積は３乗則で増加する（基板の面積×ギャップ距離）。

次に、真空容器中でのガスの滞留時間（レジデンスタイム）は、一般に以下の式（１）で表される。

従って、ギャップ距離の増加に伴い３乗則で真空容器内の体積Ｖが増加すると、レジデンスタイムτが長くなる。レジデンスタイムτが長くなると反応生成ガスが効果的に排出できなくなる。また、特に基板中央部で反応生成ガスが排出される時間が長くなり、基板中央部と周辺部とで、反応ガスと反応生成ガスの比が変化する。これによってエッチング速度の低下やエッチング速度分布やエッチング形状分布の悪化が発生する。レジデンスタイムτを短時間に維持するためには、排気量Ｑを大流量化する必要があるが、そのためにはガス流量や排気流量を増加させる必要があり、装置の大型化とコストの増加を招く。

次に、プラズマを発生するために投入される電力の電力密度は、一般に以下の式（２）で表される。

従って、ギャップ距離の増加に伴い３乗則で真空容器の容積Ｖが増加すると、それに比例して電力密度Ｐｉが減少する。電力密度Ｐｉが減少すると、エッチング速度の低下等のプロセス特性の悪化が発生する。電力密度Ｐｉを高密度に維持するためには、投入する電力Ｗ０を大きくする必要があるが、そのためには高出力で大型の高周波電源を使用する必要があり、装置の大型化とコストの増加を招く。また、高周波電源を大型化した場合、故障発生等のリスクが特に大きくなる信頼性に欠ける。

図２１を参照すると、単一のコイルを備えるプラズマ処理装置では、基板サイズが１００mm×１２００mmとなると、ギャップ距離を１１６０mm程度に設定する必要が生じる場合もあり、以上に詳述した理由により大版の基板の処理は実用化が困難である。

特許文献５には、複数のコイルを備える誘導結合型のプラズマ処理装置が記載されている。しかし、複数のコイルに対して単一の高周波電源から電力を供給しているので、高出力で大型の高周波電源を使用する必要がある。

特開平１０−２７７８２号公報 特開２００１−６８２９９号公報 特開２００１−１１０７７７号公報 特開２００３−２４７７３号公報 特開平８−１９５２９６号公報

本発明は、大面積にわたって均一な密度のプラズマを低電力で発生可能な、小型、低コスト、高信頼性のプラズマ処理装置を提供することを課題とする。

本発明の第１の態様は、その内部に基板が配置される真空容器と、前記真空容器の上部を形成し、かつ誘電体からなる複数の窓部を備える支持枠体と、前記支持枠体の単一又は複数の前記窓部に対応して配置されたコイルと、このコイルに高周波電力を供給する高周波電源と、前記コイルと前記高周波電源の間に介設されたマッチング回路とをそれぞれ有する複数のプラズマユニットとを備えるプラズマ処理装置を提供する。

複数のプラズマユニットがそれぞれコイルを備えるので、個々のコイルが発生するプラズマと基板の距離（ギャップ距離）を比較的小さく設定しても、大面積にわたって均一なプラズマ密度が得られる。換言すれば、プラズマ密度の均一性を維持しつつ、ギャップ距離を低減することができ、真空容器内の容積を比較的小容積に抑制できる。真空容器の小容積化により、レジデンスタイムを短時間に維持するためにガス流量を大流量化する必要がなく、大流量化に伴うガス供給及び排気のための設備の大型化及びコスト上昇を回避できる。また、真空容器の小容量化により、電力密度を高密度に維持するために投入電力を増大する必要がなく、高周波電源の大型化及びコスト上昇を回避できる。また、大型の高周波電源を使用する必要がないので、故障発生等のリスクを抑制し信頼性を向上できる。

複数のプラズマユニットがそれぞれ高周波電源とマッチング回路を備える。換言すれば、コイル毎に独立の高周波電源が設けられている。そのため、複数のコイルに対して単一の高周波電源を設ける場合と比較すると、個々の高周波電源の高周波出力を低減でき、比較的小型で低出力の高周波電源を使用することができる。

以上の点で、本発明に係るプラズマ処理装置は、大面積にわたって均一な密度のプラズマを低電力で発生可能であり、小型、かつ低コストで信頼性も高い。

本発明に係るプラズマ処理装置は、ドライエッチング及びプラズマＣＶＤを含む種々の用途に使用することができる。

プラズマ処理装置は、前記複数のプラズマユニットが備える前記高周波電源が出力する高周波電力の位相を調整する位相調整器をさらに備えることが好ましい。

具体的には、前記位相調整器は、前記複数のプラズマユニットの誘導電界がそれらが隣接する領域において互いに同方向を向くように、隣接する前記プラズマユニットの前記高周波電源の位相を１８０度シフトさせる。

隣接する前記プラズマユニットのコイルが発生する誘導電界が互いに同方向とすることで、隣接する誘導電界が互いに相殺することによるプラズマ発生効率の低下を抑制ないしは防止できる。

代案としては、前記複数のプラズマユニットの誘導電界がそれらが隣接する領域において互いに同方向を向くように、隣接する前記プラズマユニットの前記コイルの巻回方向を互いに反対方向としてもよい。

プラズマ処理装置は、個々の前記コイルを覆い、かつ接地された電磁波シールドを備えてもよい。

電磁波シールドを設けることにより、隣接するプラズマユニットのコイルが発生する誘電電界が互いに影響し合うことによるプラズマ発生効率の低下をより効果的に抑制ないしは防止することができる。

代案としては、電磁波シールドは、コイルだけでなくマッチング回路及び高周波電源を含むプラズマユニット全体を覆ってもよい。

好ましくは、プラズマ処理装置は、前記複数のプラズマユニットの前記高周波電源が出力する高周波電力を調整する制御部をさらに備える。

さらに好ましく、プラズマ処理装置は、前記基板の少なくとも中央部と周辺部を含む複数箇所の膜厚を測定する複数の膜厚測定器をさらに備え、前記制御部は、前記膜厚測定器の検出結果に基づいて、前記複数のプラズマユニットの前記高周波電源が出力する高周波電力をプラズマ処理中に調整する。

膜厚測定器の測定結果に基づいて高周波電源が出力する高周波電力をプラズマ処理中に調整することで、基板に対してより均一なプラズマ処理を施すことができる。

本発明の第２の態様は、その内部に基板が配置される真空容器と、前記真空容器の上部に配置され、かつ下端側が前記真空容器の内部に開放されている誘電体からなる複数の筒状体と、前記筒状体に巻回されたコイルと、このコイルに高周波電力を供給する高周波電源と、前記コイルと前記高周波電源の間に介設されたマッチング回路とをそれぞれ有する複数のプラズマユニットとを備えるプラズマ処理装置を提供する。

本発明に係るプラズマ処理装置は、大面積にわたって均一な密度のプラズマを低電力で発生可能であり、小型、かつ低コストで高信頼性も高い。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の実施形態に係るドライエッチング用のプラズマ処理装置１０を示す。プラズマ処理装置１０はチャンバないしは真空容器１１を備える。真空容器１１は、上部が開口した容器本体１２と、この容器本体１２の開口を開閉可能に密閉する蓋体１３とを備える。蓋体１３は、格子状の支持枠体１５と、この支持枠体１５上に配置された２枚の誘電体板１６ａ，１６ｂを備える。支持枠体１５は、例えばアルミニウムのような金属材料からなり、導電性を有する。誘電体板１６は、例えば石英からなる。

図２から図４を併せて参照すると、支持枠体１５には閉鎖流路であるガス流路１７が設けられている。支持枠体１５の下面には、ガス流路１７と真空容器１１の内部１８を連通させる複数のガス噴出口１９が設けられている。これらのガス噴出口１９は平面視で真空容器１１の内部１８に対して均等に配置されており、後述するステージ４１上の基板４２の表面に対して均一にガスが供給できるようになっている。

支持枠体１５に設けられたガス流路１７の入口２０には、エッチングガスを供給するためのガス供給源２１が接続されている。ガス供給源２１はＭＦＣ（マスフローコントローラ）等を備え、ガス流路１７に対して所望の流量でガスを供給することができる。ガス供給源２１から供給されるガスは、ガス流路１７からガス噴出口１９を介して真空容器１１の内部１８に供給される。

支持枠体１５には長方形状の８個の窓部２３ａ〜２３ｈが形成されている。これらの窓部２３ａ〜２３ｈを介して、２枚の誘電体板１６ａ，１６ｂが真空容器１１の内部１８に臨んでいる。詳細には、一方の誘電体板１６ａが４個の窓部２３ａ〜２３ｄに対応し、他方の誘電体板１６ｂが残りの４個の窓部２３ｅ〜２３ｈに対応している。また、支持枠体１５の上面側には周壁２５と１個の仕切壁２６が上向きに突出するように形成されている。周壁２５は支持枠体１５の周縁付近を取り囲み、仕切壁２６は周壁２５で囲まれた領域をさらに２つの領域に分割している。支持枠体１５の上部にはカバー２７が配置されている。このカバー２７は例えばアルミニウムのような金属材料からなり、導電性を有する。カバー２７と支持枠体１５の周壁２５及び仕切壁２６によって２個の実質的に閉鎖された空間２９ａ，２９ｂが形成されており、カバー２７と支持枠体１５の周壁２５及び仕切壁２６は個々の空間２９ａ，２９ｂを覆う電磁波シールド３０ａ，３０ｂを構成している。図１に概略的に示すように、各電磁波シールド３０ａ，３０ｂは接地されている。図４に最も明瞭に示されているように、一方の空間２９ａには４個の窓部２３ａ〜２３ｄが対応し、他方の空間２９ｂには残りの４個の空間２９ｅ〜２３ｈが対応している。

プラズマ処理装置１０は、２個のプラズマユニット３１ａ，３１ｂを備える。一方のプラズマユニット３１ａは、電磁波シールド３０ａで覆われた空間２９ａに配置されたアンテナないしはコイル３２ａを備える。換言すれば、コイル３２ａは４個の窓部２３ａ〜２３ｄに対応している。図５を併せて参照すると、コイル３２ａは複数本（本実施形態では４本）の帯状の導体３４を螺旋状に配置してなる。各導体３４の一端はインピーダンス調整のためのマッチング回路３７ａを介して高周波電源３８ａに電気的に接続され、他端は接地されている。高周波電源３８ａとマッチング回路３７ａは空間２９ａの外部に配置されており、電磁波シールド３０ａで覆われていない。他方のプラズマユニット３１ｂも同様の構成である。すなわち、プラズマユニット３１ｂは、電磁波シールド３０ａで覆われた空間２９ｂに配置されたアンテナないしはコイル３２ｂと、空間２９ｂの外部に配置された高周波電源３８ｂ及びマッチング回路３７ｂを備える。本実施形態では、コイル３２ａとコイル３２ｂの巻回方向は同方向である。

個々のプラズマユニット３１ａ，３１ｂが備える高周波電源３８ａ，３８ｂの高周波位相を調整するための位相調整器３９が設けられている。位相調整器３９の詳細については後述する。

真空容器１１の容器本体１２の底側には、下部電極として機能するステージ４１が配設されている。このステージ４１上に処理対象である基板４２が着脱可能に保持される。ステージ４１の内部にはヒータ等の加熱機構（図示せず）が内蔵されている。ステージ４１はマッチング回路１３７を介してバイアス電圧印加用の高周波電源１３８に接続されている。ステージ４１は単に接地されていてもよい。

真空容器１１の容器本体１２には２個の排気口４４ａ，４４ｂが設けられている。これらの排気口４４ａ，４４ｂには、バルブ、ＴＭＰ（ターボ分子ポンプ）、真空ポンプ（例えば、ロータリーポンプやドライポンプ）等を備える真空排気装置４５ａ，４５ｂが接続されている。

図１にのみ概略的に示すコントローラ４６は、ガス供給源２１、高周波電源３８ａ，３８ｂ，１３８、マッチング回路３７ａ，３７ｂ，１３７、位相調整器３９、及び真空排気装置３４を含む、プラズマ処理装置全体の動作を制御する。

エッチング処理時には、ガス供給源２１から所定流量でエッチングガスを供給しつつ、真空排気装置４５ａ，４５ｂにより所定流量での排気を行い、真空容器１１の内部１８を所定圧力に維持する。この状態で、各プラズマユニット３１ａ，３１ｂのコイル３２ａ，３２ｂに対して、高周波電源３８ａ，３８ｂから高周波電力を供給する。また、高周波電源３８によりステージ４１にバイアス電圧を印加する。その結果、図１及び図６に示すように、扁平なリング状の高密度のプラズマ４８ａ，４８ｂが発生し、ステージ４１上の基板４２に衝突するイオンやラジカルによりエッチングが行われる。

図６の曲線５１は、基板４２の中心位置からの距離とプラズマ密度の関係を概念的に示している。この曲線５１と図２０の曲線３を比較すれば明らかなように、２個のコイル３２ａ，３２ｂがそれぞれプラズマ４８ａ，４８ｂを発生することにより、プラズマ密度の分布が均一化されている。換言すれば、単一のコイルのみによりプラズマを発生させる場合と比較し、基板４２の中央部と周辺部でプラズマ密度の差が大幅に低減されている。従って、本実施形態のプラズマ処理装置１０では、プラズマ４８ａ，４８ｂと基板４２の間のギャップ距離Ｇを、単一のコイルのみによりプラズマを発生させる場合よりも小さく設定できる。

前述のようにギャップ距離Ｇを小さく設定できれば、真空容器１１の容積Ｖを小さく設定できる。式（１）を再度参照すれば明らかなように、真空容器１１の容積Ｖが小さくなると、それだけレジデンスタイムτが短くなるので、排気量Ｑを比較的小流量に抑制することができる。従って、ガス流量増加のために大流量で大型のガス供給源２１を使用する必要も、排気流量を増加させるために排気能力の高い大型の真空排気装置４５ａ，４５ｂを使用する必要もなく、装置の大型化とコスト上昇を回避できる。

また、式（２）を再度参照すれば明らかなように、真空容器１１の容積Ｖが小さくなると、それに比例して電力密度Ｐｉが増加するので、高周波電源３８ａ，３８ｂからコイル３２ａ，３２ｂに供給する高周波電力を低減できる。従って、高周波電源３８ａ，３８ｂとして高出力で大型のものを使用する必要がなく、装置の大型化とコスト上昇を回避でき、故障発生等のリスクを低減して信頼性を向上することができる。

さらに、２個のコイル３２ａ，３２ｂについてそれぞれ高周波電源３８ａ，３８ｂを設けている。従って、複数のコイルに対して単一の高周波電源を設ける場合と比較すると、個々の高周波電源３８ａ，３８ｂの高周波出力を低減でき、この点からも比較的小型で低出力の高周波電源の使用が可能である。

前述のように個々のプラズマユニット３１ａ，３１ｂのコイル３２ａ，３２ｂは電磁波シールド３０ａ，３０ｂで覆われている。そのため、個々のコイル３２ａ，３２ｂが発生する誘導電界が互いに干渉ないしは相殺するのを防止することができ、高周波電源３８ａ，３８ｂからコイル３２ａ，３２ｂに供給される高周波電力に対するプラズマ発生効率を高めることができる。

また、位相調整器３９は、高周波電源３８ａ，３８ｂが出力する高周波電力の位相を互いに１８０°シフトさせる。その結果、図７に概略的に示すように、２つのコイル３２ａ，３２ｂが発生する誘導電界５２ａ，５２ｂが隣接する領域５３において、誘導電界５２ａ，５２ｂが同方向を向く。従って、この領域５３において誘導電界５２ａ，５２ｂが互いに打ち消し合う現象が抑制される。この点でも、高周波電源３８ａ，３８ｂからコイル３２ａ，３２ｂに供給される高周波電力に対するプラズマ発生効率を高めることができる。

以上のように、本実施形態のプラズマ処理装置１０は、大面積にわたって均一な密度のプラズマを低電力で発生可能であり、小型、かつ低コストで高信頼性も高い。図８を参照すると、本実施形態のプラズマ処理装置１０を使用すれば、基板サイズが６００mm×７２０mmよりも大きくなっても、ギャップ距離を３８０mm程度の比較的小さい距離に維持することができる。

次に、第１実施形態の種々の変形例について説明する。

まず、位相調整器３９をなくし（高周波電源３８ａ，３８ｂからコイル３２ａ，３２ｂに供給される高周波電力を同一位相とし）、その代わりにコイル３２ａ，３２ｂの巻回方向を互いに反対方向としてもよい。このような構成しても、コイル３２ａ，３２ｂが発生する誘導電界５２ａ，５２ｂはそれらが隣接する領域５３において同方向を向く。

図９に示すように、１個の窓部２３毎に一枚の誘電体板１６を配置してもよい。

図１０に示すように、個々の窓部２３を底面視又は平面視で三角形状としてもよい。

図１１Ａに示す変形例では、４個のプラズマユニット３１ａ〜３１ｄ（コイル３２ａ〜３２ｄ）を設けている。また、互いに直交する一対の仕切壁２６ａ，２６ｂを設け、４個の電磁波シールド３０ａ〜３０ｄを設けている。各電磁波シールド３０ａ〜３０ｄで覆われた空間２９ａ〜２９ｄにそれぞれコイル３２ａ〜３２ｄが収容されている。各空間２９ａ〜２９ｄに対応して少なくとも１個の窓部（図示せず。）が設けられている

図１１Ａの構成を採用する場合には、図１１Ｂに示すように各コイル３２ａ〜３２ｄが発生する誘導電界５２ａ〜５２ｄがそれらが隣接する領域において同方向を向くように設定される。このような誘電電界５２ａ〜５２ｄの向きは、前述のように位相調整器３９を設けるか、又はコイル３２ａ〜３２ｂの巻回方向を異ならせることで実現することができる。

図１２に示すように、コイル３２ａ，３２ｂに加え、マッチング回路３７ａ，３７ｂを電磁波シールド３０ａ，３０ｂで覆ってもよい。また、高周波電源３８ａ，３８ｂを含む個々のプラズマユニット３１ａ，３１ｂ全体をそれぞれ電磁波シールド３０ａ，３０ｂで覆ってもよい。

（第２実施形態）
図１３から図１６は、本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０を示す。９個のプラズマユニット３１ａ〜３１ｉが設けられている。図１３及び図１５に示すように、支持枠体１５の周壁２５内は、４つの仕切壁２６ａ〜２６ｄにより９個の空間２９ａ〜２９ｄに仕切られている。これらの空間２９ａ〜２９ｄはそれぞれ電磁波シールドで覆われている（図１３に３個の電磁波シールド３０ａ〜３０ｃのみを図示する）。各空間２９ａ〜２９ｄには個々のプラズマユニット３１ａ〜３１ｉのコイル３２ａ〜３２ｉが収容されている。また、図１４に示すように、支持枠体１５には、それぞれ誘電体板１６ａ〜１６ｉが配置された９個の窓部２３ａ〜２３ｉが設けられている。個々の窓部２３ａ〜２３ｉはそれぞれ個々の空間２９ａ〜２９ｄに対応している。

図１６に示すようにコイル３２ａ〜３２ｉの発生する誘電電界５２ａ〜５２ｉが隣接する領域において同方向を向くように、位相調整器３９がプラズマユニット３１ａ〜３１ｉの高周波電源３８ａ〜３８ｉからコイル３２ａ〜３２ｉに供給される高周波電力の位相をシフトさせている。

９個のプラズマユニット３１ａ〜３１ｉの高周波電源３８ａ〜３８ｉの出力を調節することで、大版の基板４２に対してより均一な処理を施すことができる。例えば、実験的ないしは試験的な処理の結果、基板４２の中央付近では所望値よりもエッチン速度が低く、基板４２の周辺部では所望値よりもエッチング速度が高い場合には、図１５において斜線の密度で概略的に示すように、基板４２の中央部に対応するコイル３２ｅに対して、残りのコイル３２ａ〜３２ｄ，３２ｆ〜３２ｉよりも大きな高周波電力が供給されるように、高周波電源３８ａ〜３８ｉの出力を調節する。逆に、基板４２の中央付近では所望値よりもエッチン速度が高く、基板４２の周辺部では所望値よりもエッチング速度が低い場合には、基板４２の中央部に対応するコイル３２ｅに対して、残りのコイル３２ａ〜３２ｄ，３２ｆ〜３２ｉよりも小さい高周波電力が供給されるように、高周波電源３８ａ〜３８ｉの出力を調節する。

第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

（第３実施形態）
図１７及び図１８に示す本発明の第３実施形態では、エッチング処理中に基板４２の膜厚を検出する複数の膜厚センサ（膜厚測定器）５５を備えている。この膜厚センサ５５は誘電体板１６を介してレーザ光をステージ４１上の基板４２に照射し、その反射光に基づいて基板４２の膜厚を検出する。膜厚センサ５５は検出した膜厚をコントローラ４６に出力する。

図１８において符号Ａ，Ｂは膜厚センサ５５の配置位置を示す。これらの符号Ａ，Ｂで示すように、個々のプラズマユニット３１ａ〜３１ｉのコイル３２ａ〜３２ｉに対して２個の膜厚センサ５５が配置されている。詳細には、一方の膜厚センサ５５がコイル３２ａ〜３２ｉの中央付近に配置され、他方の膜厚センサ５５がコイル３２ａ〜３２ｉの周辺部に配置されている。ただし、膜厚センサ５５は基板４２の少なくとも中央部と周辺部を含む複数箇所の膜厚を測定できるように配置すればよい。

コントローラ４６は、エッチング処理中に膜厚センサ５５から入力される基板４２の膜厚に基づいて、プラズマユニット３１ａ〜３１ｉの高周波電源３８ａ〜３８ｉが出力する高周波電力をエッチング処理中に調整する。例えば、コントローラ４６は、膜厚センサ５５からの入力に基づいて基板４２の中央部の膜厚の減少が十分でないと判断すると、プラズマユニット３１ｅの高周波電源３８ｅの出力を増加させる。逆に、基板４２の中央部の膜厚が過度に減少していると判断すれば、プラズマユニット３１ｅの高周波電源３８ｅの出力を低下させる。このようにエッチング処理中にリアルタイムでプラズマユニット３１ａ〜３１ｉの高周波電源３８ａ〜３８ｉの出力を調整することにより、基板４２に対してより均一なエッチング処理を施すことができる。

第３実施形態のその他の構成及び作用は第１及び第２実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

（第４実施形態）
図１９に示す本発明の第４実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、プラズマユニット３１ａ〜３１ｃの構造が第１から第３実施形態と異なる。詳細には、プラズマユニット３１ａ〜３１ｃは、例えば石英のような誘電体からなるベルジャーないしは筒状体５７ａ〜５７ｃを備える。筒状体５７ａ〜５７ｃは真空容器１１の蓋体１３に取り付けられ、下端側が真空容器１１の内部１８に開放されている。一方、筒状体５７ａ〜５７ｃの上端側に流入口５８はガス供給源２１に接続されている。また、各プラズマユニット３１ａ〜３１ｃの筒状体５７ａ〜５７ｃにはコイル３２ａ〜３２ｃが巻回されている。コイル３２ａ〜３２ｃは、マッチング回路３７ａ〜３７ｃを介して高周波電源３８ａ〜３８ｃに接続されている。

第４実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

ドライエッチング用のプラズマ処理装置を例に本発明を説明したが、プラズマＣＶＤ用等の他のプラズマ処理装置にも本発明を適用できる。

本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図。 支持構造体を示す断面図。 支持構造体を示す底面図。 ＩＣＰコイルの配置を示す概略平面図。 ＩＣＰコイルを示す概略斜視図。 第１実施形態におけるプラズマ密度の分布を示す概念的な線図。 誘導電界の向きを示す概略平面図。 第１実施形態における基板サイズとギャップ距離の関係を示す線図。 支持構造体の他の例を示す断面図。 支持構造体のさらに他の例を示す底面図。 ＩＣＰコイルの配置の他の例を示す概略平面図。 誘導電界の向きを示す概略平面図。 他の構造のアースシールドを備えるプラズマ処理装置の概略断面図。 本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図。 支持構造体を示す平面図。 ＩＣＰコイルの配置を示す概略平面図。 誘導電界の向きを示す概略平面図。 本発明の第３実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図。 ＩＣＰコイルの配置を示す概略平面図。 本発明の第４実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図。 ＩＣＰコイルが単一である場合のプラズマ密度の分布を示す概念的な線図。 ＩＣＰコイルが単一である場合の基板サイズとギャップ距離の関係を示す線図。

符号の説明

１０ プラズマ処理装置
１１ 真空容器
１２ 容器本体
１３ 蓋体
１５ 支持枠体
１６ 誘電板
１７ ガス流路
１８ 内部
１９ ガス噴出口
２０ 入口
２１ ガス供給源
２３ａ〜２３ｉ 窓部
２５ 周壁
２６，２６ａ〜２６ｄ 仕切壁
２７ カバー
２９ａ〜２９ｉ 空間
３０ａ〜３０ｉ 電磁波シールド
３１ａ〜３１ｉ プラズマユニット
３２ａ〜３２ｉ コイル
３４ 導体
３７ａ〜３７ｉ マッチング回路
３８ａ〜３８ｉ 高周波電源
３９ 位相調整器
４１ ステージ
４２ 基板
４４ａ，４４ｂ 排気口
４５ａ，４５ｂ 真空排気装置
４６ コントローラ
４８ａ プラズマ
５２ａ〜５２ｉ 誘導電界
５５ 膜厚センサ
５７ 筒状体
５８ 流入口

Claims (9)

1. その内部（１８）に基板（４２）が配置される真空容器（１１）と、
   前記真空容器の上部を形成し、かつ誘電体からなる複数の窓部（２３ａ〜２３ｈ）を備える支持枠体（１５）と、
   前記支持枠体の単一又は複数の前記窓部に対応して配置されたコイル（３２ａ〜３２ｈ）と、このコイルに高周波電力を供給する高周波電源（３８ａ，３８ｂ）と、前記コイルと前記高周波電源の間に介設されたマッチング回路（３７ａ，３７ｂ）とをそれぞれ有する複数のプラズマユニット（３１ａ，３１ｂ）と
   を備えるプラズマ処理装置。
2. 前記複数のプラズマユニットが備える前記高周波電源が出力する高周波電力の位相を調整する位相調整器（３９）をさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記位相調整器は、前記複数のプラズマユニットの誘導電界がそれらが隣接する領域において互いに同方向を向くように、隣接する前記プラズマユニットの前記高周波電源の位相を１８０度シフトさせる、請求項２に記載にプラズマ処理装置。
4. 前記複数のプラズマユニットの誘導電界がそれらが隣接する領域において互いに同方向を向くように、隣接する前記プラズマユニットの前記コイルの巻回方向を互いに反対方向としている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
5. 個々の前記コイルを覆い、かつ接地された電磁波シールド（３０ａ，３０ｂ）を備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
6. 個々の前記プラズマユニットを覆い、かつ接地された電磁波シールド（３０ａ，３０ｂ）を備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記複数のプラズマユニットの前記高周波電源が出力する高周波電力を調整する制御部（４６）をさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記基板の少なくとも中央部と周辺部を含む複数箇所の膜厚を測定する複数の膜厚測定器（５５）をさらに備え、
   前記制御部は、前記膜厚測定器の検出結果に基づいて、前記複数のプラズマユニットの前記高周波電源が出力する高周波電力をプラズマ処理中に調整する、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
9. その内部（１８）に基板（４２）が配置される真空容器（１１）と、
   前記真空容器の上部に配置され、かつ下端側が前記真空容器の内部に開放されている誘電体からなる複数の筒状体（５７ａ〜５７ｃ）と、
   前記筒状体に巻回されたコイル（３２ａ〜３２ｃ）と、このコイルに高周波電力を供給する高周波電源（３８ａ〜３８ｃ）と、前記コイルと前記高周波電源の間に介設されたマッチング回路（３７ａ〜３７ｃ）とをそれぞれ有する複数のプラズマユニット（３１ａ〜３１ｃ）と
   を備えるプラズマ処理装置。

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