JP2023119621A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルの発生を抑えると共に、プラズマ処理の均一性を向上させる。【解決手段】プラズマ処理装置は、チャンバと、誘電体窓と、アンテナと、電力供給部とを備える。アンテナは、誘電体窓を介してチャンバの上方に設けられ、導電性の材料により線状に形成されている。アンテナは、アンテナの一端である第１の端部が開放され、アンテナの他端である第２の端部が接地され、第２の端部の近傍に電力供給部からＲＦ電力が供給され、電力供給部から供給されたＲＦ波電力の１／４波長で共振するように構成されている。また、アンテナは、第１の端部から第２の端部へ向かって第１の距離離れた第１の位置よりも第１の端部側のアンテナの部分である第１の部分と、第１の位置から第２の端部までのアンテナの部分である第２の部分とを有する。第１の部分と誘電体窓の下面との間の距離は、第２の部分と誘電体窓の下面との間の距離よりも長い。【選択図】図２

Description

本開示の種々の側面および実施形態は、プラズマ処理装置に関する。

下記の特許文献１には、渦巻形状を有する渦巻アンテナに、高周波電源６からマッチングボックス５を介して高周波電流を印加することにより、効率よく交番電界を形成することができるプラズマ装置が開示されている。

特開平１１－３５４５１１号公報

本開示は、パーティクルの発生を抑えると共に、プラズマ処理の均一性を向上させることができるプラズマ処理装置を提供する。

本開示の一側面は、プラズマ処理装置であって、チャンバと、誘電体窓と、アンテナと、電力供給部とを備える。チャンバは、基板を収容する。誘電体窓は、チャンバの上部を構成する。アンテナは、誘電体窓を介してチャンバの上方に設けられ、導電性の材料により線状に形成されている。電力供給部は、アンテナにＲＦ（Radio Frequency）電力を供給する。アンテナは、アンテナの一端である第１の端部が開放され、アンテナの他端である第２の端部が接地され、第２の端部の近傍に電力供給部からＲＦ電力が供給され、電力供給部から供給されたＲＦ波電力の１／４波長で共振するように構成されている。また、アンテナは、第１の端部から第２の端部へ向かって第１の距離離れた第１の位置よりも第１の端部側のアンテナの部分である第１の部分と、第１の位置から第２の端部までのアンテナの部分である第２の部分とを有する。第１の部分と誘電体窓の下面との間の距離は、第２の部分と誘電体窓の下面との間の距離よりも長い。

本開示の種々の側面および実施形態によれば、パーティクルの発生を抑えると共に、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。

図１は、第１の実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。 図２は、第１の実施形態におけるアンテナの配置の一例を示す概略斜視図である。 図３は、第１の実施形態におけるアンテナの形状の一例を説明するための模式図である。 図４は、第１の実施形態におけるアンテナの各部の長さの関係の一例を説明するための模式図である。 図５は、アンテナから放射される電界の分布を説明するための図である。 図６Ａは、アンテナと誘電体窓の下面との距離の分布の一例を示す図である。 図６Ｂは、誘電体窓の下面における電界強度の分布の一例を示す図である。 図７は、アンテナと誘電体窓の下面との距離の分布の一例、および、誘電体窓の下面における電界強度の分布の一例を示す図である。 図８は、アンテナの形状の他の例を示す模式図である。 図９は、アンテナの形状の他の例を示す模式図である。 図１０は、第２の実施形態におけるアンテナの構成の一例を示す模式図である。 図１１Ａは、アンテナの構成の他の例を示す模式図である。 図１１Ｂは、アンテナの構成の他の例を示す模式図である。 図１１Ｃは、アンテナの構成の他の例を示す模式図である。 図１２は、第３の実施形態におけるアンテナおよび誘電体窓の形状の一例を示す模式図である。 図１３は、第３の実施形態における誘電体窓の下面の形状の一例を示す概略斜視図である。 図１４は、アンテナに沿う方向から見た場合のアンテナの周辺における誘電体窓の突条部の形状の一例を示す断面図である。 図１５は、アンテナに直交する方向から見た場合のアンテナの端部付近における誘電体窓の突条部の形状の一例を示す断面図である。 図１６は、第４の実施形態におけるアンテナの配置の一例を示す概略斜視図である。

以下に、開示されるプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示されるプラズマ処理装置が限定されるものではない。

ところで、アンテナから電磁波を放射する方式として、アンテナの共振現象を用いた方式が知られている。このような方式では、例えば、アンテナの一端を開放し、アンテナの他端を接地し、他端の近傍にＲＦ電力を供給し、ＲＦ電力の波長の１／４倍の波長でアンテナを共振させる。この場合、アンテナの中央部よりもアンテナの開放端の方がアンテナから放射さる電界の強度が高くなる。そのため、アンテナの開放端において、アンテナから放射される電界によりイオン等の荷電粒子が引き寄せられ、引き寄せられた荷電粒子によりアンテナの開放端の近傍の部材がスパッタリングされる場合がある。これにより、アンテナの開放端の近傍の部材からパーティクルが発生する場合がある。

また、アンテナの開放端の近傍では、アンテナから放射される電界の強度分布が急激に変化するため、アンテナから放射される電界の強度分布が乱れる。これにより、アンテナの開放端の近傍においてプラズマの分布が乱れ、プラズマを用いた基板の処理の均一性が低下する場合がある。

そこで、本開示は、パーティクルの発生を抑えると共に、プラズマ処理の均一性を向上させることができる技術を提供する。

（第１の実施形態）
［プラズマ処理装置１０の構成］
図１は、第１の実施形態におけるプラズマ処理装置１０の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１０は、アルミニウム等の導電体により形成されたチャンバ１１を備える。チャンバ１１の側壁には、基板Ｗを搬入および搬出するための開口１１０が形成されており、ゲートバルブ１１１により開閉可能となっている。チャンバ１１は接地されている。

チャンバ１１の底の略中央には、アルミニウム等の導電性の材料で構成され、処理対象の基板Ｗが載せられる略円板形状のサセプタ２１が設けられている。サセプタ２１は、プラズマ中のイオンの引き込み用（バイアス用）の電極としても機能する。サセプタ２１は、絶縁体からなる略円筒形状のサセプタ支持部２２によって支持されている。

また、サセプタ２１には、給電棒３２および整合器３１を介してバイアス用のＲＦ電源３０が接続されている。サセプタ２１には、ＲＦ電源３０から、例えば１３ＭＨｚの周波数のＲＦ電力が供給される。ＲＦ電源３０からサセプタ２１に供給されるＲＦ電力の周波数および電力は、後述する制御装置１００によって制御される。

サセプタ２１の上面には、静電吸着力により基板Ｗを保持するための静電チャック２３が設けられており、静電チャック２３の外周側には、基板Ｗの周囲を囲むようにエッジリング２４が設けられている。エッジリング２４は、フォーカスリングと呼ばれることもある。

また、サセプタ２１の内部には、例えば冷却水等の冷媒を通流させるための流路２１２が形成されている。流路２１２は、配管２１３を介して不図示のチラーユニットに接続されており、当該チラーユニットから温度調節された冷媒が配管２１３を介して流路２１２内に供給される。チラーユニットにおける冷媒の温度は、後述する制御装置１００によって制御される。

サセプタ２１の内部には、静電チャック２３と基板Ｗとの間に、例えばＨｅガス等の伝熱ガスを供給するためのガス供給管２１４が設けられている。ガス供給管２１４は、静電チャック２３を貫通しており、ガス供給管２１４内の空間は、静電チャック２３と基板Ｗとの間の空間に連通している。

また、サセプタ支持部２２の外側壁とチャンバ１１の内側壁との間には、多数の貫通孔が形成された環状のバッフル板１２が設けられている。また、チャンバ１１の底には、排気口１３が形成されている。排気口１３は、排気管１４を介して排気装置１５に接続されている。排気装置１５は、後述する制御装置１００によって制御される。

チャンバ１１の上部には、例えば石英等の誘電体により略円板状に形成された誘電体窓５３が設けられている。誘電体窓５３は、チャンバ１１の上部を構成する。誘電体窓５３の上方側の空間は、アルミニウム等の導電体により略円筒状に形成されたシールドボックス５１によって覆われている。シールドボックス５１は、チャンバ１１を介して接地されている。シールドボックス５１および誘電体窓５３の中央には開口が形成されており、当該開口には、チャンバ１１内に処理ガスを供給するためのガス供給管４１が設けられている。

ガス供給管４１には、バルブ４６およびＭＦＣ（Mass Flow Controller）４５を介してガス供給源４４が接続されている。本実施形態において、ガス供給源４４は、例えばＣＦ₄ガスや塩素ガス等のエッチング用の処理ガスの供給源である。ＭＦＣ４５は、ガス供給源４４から供給される処理ガスの流量を制御する。バルブ４６は、ＭＦＣ４５によって流量が制御された処理ガスのガス供給管４１内への供給および供給遮断を制御する。ガス供給管４１内に供給された処理ガスは、噴射部４２を介してチャンバ１１内に供給される。

チャンバ１１の上方であって、誘電体窓５３とシールドボックス５１とで囲まれた空間内には、導電性の材料により線状に形成されたアンテナ５４が収容されている。アンテナ５４は、ガス供給管４１を囲むようにガス供給管４１の周囲に設けられている。

本実施形態において、アンテナ５４は、例えば銅等の導電性の線状の材料により渦巻状に形成されている。アンテナ５４の一端は開放されており、アンテナ５４の他端は接地されている。また、アンテナ５４の他端の近傍には、整合器６２を介して、プラズマ生成用のＲＦ電力を供給するためのＲＦ電源６１が接続されている。ＲＦ電源６１は、例えば２７ＭＨｚの周波数のＲＦ電力を整合器６２を介してアンテナ５４に供給する。ＲＦ電源６１は、電力供給部の一例である。

アンテナ５４は、ＲＦ電源６１から供給されたＲＦ電力の波長の１／４倍の波長で共振することにより、誘電体窓５３を介してチャンバ１１内にＲＦ電力を放射し、チャンバ１１内の処理ガスをプラズマ化させる。

制御装置１００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサとを有する。制御装置１００内のメモリには、レシピ等のデータやプログラム等が格納されている。制御装置１００内のプロセッサは、制御装置１００内のメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置１００内のメモリに格納されたレシピ等のデータに基づいてプラズマ処理装置１０の各部を制御する。

［アンテナ５４の配置］
図２は、第１の実施形態におけるアンテナ５４の配置の一例を示す概略斜視図である。本実施形態において、アンテナ５４の一端である第１の端部Ｐ_Oは開放されており、アンテナ５４の他端である第２の端部Ｐ_Gは接地されている。第２の端部Ｐ_Gは、例えばシールドボックス５１に接続されている。第２の端部Ｐ_Gの近傍のノードＰ_Sには、整合器６２を介してＲＦ電源６１に接続されている。

本実施形態において、アンテナ５４は、ガス供給管４１の周囲に、２周以上、略円形の渦巻状に形成されている。また、本実施形態におけるアンテナ５４の第１の端部Ｐ_O付近は、例えば図２に示されるように、第１の端部Ｐ_Oから予め定められた長さの範囲において、誘電体窓５３から離れるような形状となっている。

図３は、第１の実施形態におけるアンテナ５４の形状の一例を説明するための模式図である。図３には、アンテナ５４の延在方向に沿ってアンテナ５４および誘電体窓５３を展開した場合のアンテナ５４および誘電体窓５３の一例が模式的に示されている。本実施形態において、誘電体窓５３の下面（アンテナ５４側の面と反対側の面）は、平坦である。

図３の例において、第１の端部Ｐ_Oからアンテナ５４に沿って予め定められた距離Ｌ₁離れたアンテナ５４上の位置を位置Ｐ₁と定義する。本実施形態において、第２の端部Ｐ_Gからアンテナ５４に沿って予め定められた距離Ｌ_G離れたアンテナ５４上の位置がノードＰ_Sである。また、図３の例において、端部部分５４１は、位置Ｐ₁よりも第１の端部Ｐ_O側の範囲のアンテナ５４の部分であり、端部部分５４２は、ノードＰ_Sよりも第２の端部Ｐ_G側の範囲のアンテナ５４の部分である。また、図３の例において、中間部分５４３は、位置Ｐ₁からノードＰ_Sまでの距離Ｌ₂の範囲のアンテナ５４の部分である。位置Ｐ₁は第１の位置の一例であり、距離Ｌ₁は第１の距離の一例であり、距離Ｌ_Gは第２の距離の一例である。また、端部部分５４１は第１の部分の一例であり、中間部分５４３および端部部分５４２は第２の部分の一例である。

本実施形態において、アンテナ５４の端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離Δｄ₁は、例えば図３に示されるように、アンテナ５４の中間部分５４３および端部部分５４２と誘電体窓５３の下面との間の距離Δｄ₂よりも長い。本実施形態において、端部部分５４１では、アンテナ５４に沿って位置Ｐ₁から第１の端部Ｐ_Oへ進むに従って、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離が長くなるように構成されている。なお。本実施形態において、アンテナ５４の中間部分５４３および端部部分５４２と誘電体窓５３の下面との間の距離Δｄ₂は、例えば図３に示されるように略一定となるように構成されている。

図４は、第１の実施形態におけるアンテナ５４の各部の長さの関係の一例を説明するための模式図である。ＲＦ電源６１は、整合器６２を介して、第２の端部Ｐ_Gの近傍のノードＰ_SにＲＦ電力を供給する。本実施形態において、第２の端部Ｐ_GとノードＰ_Sとの間のアンテナ５４の長さＬ_Gは、ＲＦ電力の波長の０．７％未満の長さである。例えば、ＲＦ電力の周波数が２７ＭＨｚである場合、長さＬ_Gは、例えば７０ｍｍ未満である。これにより、アンテナ５４を、ＲＦ電源６１から供給されたＲＦ電力の波長の１／４倍の波長で効率よく共振させることができる。

ここで、例えば図５に示されるように、アンテナ５４から電界Ｅ0の電磁波が放射された場合、アンテナ５４から距離ｒの地点における電束密度Ｄrは、例えば下記の（１）式のように表される。

上記（１）式におけるαは、比例定数である。

アンテナ５４を構成する線路の長さを２Ｌとした場合、線路の中央部を基準として、線路の中央部から線路に沿って距離ｘ離れた位置において線路上に発生する電圧Ｖ（ｘ）は、例えば下記の（２）式のように表される。

上記（２）式におけるＶ_mは、線路に発生する電圧の最大値である。

ここで、線路から放射される電界の強度Ｅ₀（ｘ）は、線路に発生する電圧Ｖ（ｘ）に比例する。また、アンテナ５４と誘電体窓５３の下面との距離をｚ（ｘ）と定義すると、誘電体窓５３の下面における電界の強度Ｅ（ｘ）は、距離ｚ（ｘ）に反比例する。従って、誘電体窓５３の下面における電界の強度Ｅ（ｘ）は、例えば下記の（３）式のように表される。

例えば図６Ａに示されるように、アンテナ５４と誘電体窓５３の下面との距離ｚ（ｘ）がアンテナ５４の線路全体にわたって一定である場合、誘電体窓５３の下面における電界強度Ｅ（ｘ）は、例えば図６Ｂのように分布する。図６Ａは、アンテナ５４と誘電体窓５３の下面との距離ｚ（ｘ）の分布の一例を示す図である。図６Ｂは、誘電体窓５３の下面における電界強度Ｅ（ｘ）の分布の一例を示す図である。

図６Ａの縦軸では、アンテナ５４と誘電体窓５３の下面との距離ｚ（ｘ）が１に規格化されている。また、図６Ａの横軸では、長さ２Ｌのアンテナ５４の線路の中央部を基準として、中央部から線路の端部までの線路上の距離が長さＬで規格化されている。また、図６Ｂの縦軸では、アンテナ５４の線路に対応する誘電体窓５３の下面の各位置における電界強度Ｅ（ｘ）が、アンテナ５４の線路の端部に対応する誘電体窓５３の下面の位置の電界強度で規格化されている。また、図６Ｂの横軸では、長さ２Ｌのアンテナ５４の線路の中央部に対応する誘電体窓５３の下面の位置を基準として、中央部から線路の端部までの線路に対応する誘電体窓５３の下面の各位置までの距離が長さＬで規格化されている。

ここで、誘電体窓５３の下面がスパッタリングされても誘電体窓５３の下面からパーティクルが発生しない最大の電界強度をＥ_maxと定義する。誘電体窓５３の下面からパーティクルが発生しないようにするためには、例えば下記の（４）式に示されるように、誘電体窓５３の下面における電界の強度Ｅ（ｘ）は、電界強度Ｅ_max以下である必要がある。

上記（４）式により、アンテナ５４と誘電体窓５３の下面との距離ｚ（ｘ）は、下記の（５）式を満たす必要がある。

例えば図６Ｂに示された電界強度Ｅ（ｘ）の分布において、誘電体窓５３の下面からパーティクルが発生しない最大の電界強度Ｅ_maxを、誘電体窓５３の下面における電界強度Ｅ（ｘ）の最大値の０．８倍であると仮定する。図６Ｂを参照すると、誘電体窓５３の下面における電界強度Ｅ（ｘ）の最大値の０．８倍以上となるアンテナ５４の線路の範囲は、線路の端部からΔＬまでの範囲である。この範囲において、アンテナ５４と誘電体窓５３の下面との距離を増加させれば、誘電体窓５３の下面における電界強度Ｅ（ｘ）を低く抑えることができる。

そこで、線路の端部からΔＬまでの範囲において、線路の形状を、誘電体窓５３の下面の電界強度Ｅ（ｘ）の増加を相殺するような曲線状にすることが考えられる。即ち、端部部分５４１の形状を、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との距離ｚ（ｘ）が、端部部分５４１の線路上の位置毎に、当該位置に発生した電圧の大きさに応じた距離となる形状とすることが考えられる。同様に、端部部分５４２の形状を、端部部分５４２と誘電体窓５３の下面との距離ｚ（ｘ）が、端部部分５４２の線路上の位置毎に、当該位置に発生した電圧の大きさに応じた距離である形状とすることが考えられる。このような曲線は、例えば下記の（６）式で表される。

上記（６）式において、Ｅ_maxを、例えばアンテナ５４と誘電体窓５３の下面との距離が一定である場合における誘電体窓５３の下面の電界強度の最大値の０．８倍に設定すると、端部からΔＬまでの範囲のアンテナ５４の形状は、例えば図７の上のグラフの実線のようになる。この場合、線路の端部からΔＬまでの範囲に対応する誘電体窓５３の下面の電界強度Ｅ（ｘ）は、例えば図７の下のグラフに示されるように、誘電体窓５３の下面における電界強度Ｅ（ｘ）の最大値の０．８倍に抑えられる。このように、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との距離は、端部部分５４１に発生した電圧によって端部部分５４１の下方の誘電体窓５３の下面に発生する電界の強度が予め定められた強度以下となる距離である。同様に、端部部分５４２と誘電体窓５３の下面との距離は、端部部分５４２に発生した電圧によって端部部分５４１の下方の誘電体窓５３の下面に発生する電界の強度が予め定められた強度以下となる距離である。

なお、例えば図７の上のグラフの点線で示されるように、距離ｚ（ｘ）が（６）式で表される距離ｚ（ｘ）よりも長くなる形状であれば、例えば図７の下のグラフの点線で示されるように、誘電体窓５３の下面における電界強度Ｅ（ｘ）の最大値の０．８倍よりもさらに低くなる。なお、アンテナ５４の加工の容易性の観点では、アンテナ５４と誘電体窓５３の下面との距離ｚ（ｘ）が一定の増加率で増加させる形状の方が好ましい。そのため、本実施形態のアンテナ５４では、アンテナ５４と誘電体窓５３の下面との距離ｚ（ｘ）を一定の増加率で増加させる形状が採用されている。即ち、本実施形態において、端部部分５４１は、アンテナ５４の線路に沿って位置Ｐ₁から端部Ｐ_oへ進むに従って誘電体窓５３の下面から離れるように延在している。

また、誘電体窓５３の下面における電界強度Ｅ（ｘ）が低くなりすぎると、チャンバ１１内においてプラズマの着火が難しくなる場合がある。そのため、アンテナ５４と誘電体窓５３の下面との距離ｚ（ｘ）は、プラズマが容易に着火する範囲内の電界強度をチャンバ１１内に放射可能な距離であることが好ましい。

なお、本実施形態のアンテナ５４において、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離は、例えば図３に示されるように、アンテナ５４に沿って位置Ｐ₁から第１の端部Ｐ_Oへ進むに従って直線的に長くなっている。しかし、開示の技術はこれに限られない。例えば図８に示されるように、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離は、アンテナ５４に沿って位置Ｐ₁から第１の端部Ｐ_Oへ進むに従って曲線的に長くなっていてもよい。あるいは、例えば図９に示されるように、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離は、アンテナ５４に沿って位置Ｐ₁から第１の端部Ｐ_Oへ進むに従ってステップ状に長くなっていてもよい。ただし、いずれの場合であっても、端部部分５４１は、誘電体窓５３の下面に発生する電界の強度が予め定められた強度となる位置５４０よりも、誘電体窓５３の下面から離れた位置にあることが好ましい。

このように、アンテナ５４に沿って第１の端部Ｐ_Oへ進むに従って、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離が長くなることで、第１の端部Ｐ_Oの近傍において、誘電体窓５３の下面に発生する電界の強度を、予め定められた強度以下とすることができる。また、これにより、アンテナ５４の第１の端部Ｐ_O付近の下方において、電界強度の急激な変化を抑制することができ、チャンバ１１内のプラズマの分布の偏りを抑制することができる。従って、チャンバ１１内におけるプラズマ処理の均一性を向上させることができる。

以上、第１の実施形態について説明した。上記説明から明らかなように、本実施形態のプラズマ処理装置１０は、チャンバ１１と、誘電体窓５３と、アンテナ５４と、ＲＦ電源６１とを備える。チャンバ１１は、基板Ｗを収容する。誘電体窓５３は、チャンバ１１の上部を構成する。アンテナ５４は、誘電体窓５３を介してチャンバ１１の上方に設けられ、導電性の材料により線状に形成されている。ＲＦ電源６１は、アンテナ５４にＲＦ電力を供給する。アンテナ５４は、アンテナ５４の一端である第１の端部Ｐ_Oが開放され、アンテナ５４の他端である第２の端部Ｐ_Gが接地され、第２の端部Ｐ_Gの近傍にＲＦ電源６１からＲＦ電力が供給され、ＲＦ電源６１から供給されたＲＦ波電力の１／４波長で共振するように構成されている。また、５４は、第１の端部Ｐ_Oから第２の端部Ｐ_Gへ向かって距離Ｌ₁離れた位置Ｐ₁よりも第１の端部Ｐ_O側のアンテナ５４の部分である端部部分５４１と、位置Ｐ₁から第２の端部Ｐ_Gまでのアンテナ５４の部分である中間部分５４３および端部部分５４２とを有する。端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離Δｄ₁は、中間部分５４３および端部部分５４２と誘電体窓５３の下面との間の距離Δｄ₃よりも長い。これにより、パーティクルの発生を抑えると共に、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。

また、上記した第１の実施形態において、端部部分５４１では、アンテナ５４に沿って位置Ｐ₁から第１の端部Ｐ_Oへ進むに従って、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離が長くなる。これにより、第１の端部Ｐ_Oの近傍において、誘電体窓５３の下面に発生する電界の強度を小さくすることができる。

また、上記した第１の実施形態において、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離は、端部部分５４１のアンテナ５４上の位置毎に、当該位置に発生した電圧の大きさに応じた距離である。これにより、第１の端部Ｐ_Oの近傍において、誘電体窓５３の下面に発生する電界の強度を予め定められた強度以下にすることができる。

また、上記した第１の実施形態において、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離は、端部部分５４１に発生した電圧によって端部部分５４１の下方の誘電体窓５３の下面に発生する電界の強度が予め定められた強度以下となる距離である。これにより、誘電体窓５３の下面に発生する電界の強度を予め定められた強度以下にすることができる。

また、上記した第１の実施形態において、誘電体窓５３の下面は平坦であり、端部部分５４１は、アンテナ５４に沿って位置Ｐ₁から第１の端部Ｐ_Oへ進むに従って誘電体窓５３の下面から離れるように延在している。これにより、第１の端部Ｐ_Oの近傍において、誘電体窓５３の下面に発生する電界の強度を小さくすることができる。

また、上記した第１の実施形態において、ＲＦ電源６１は、第２の端部Ｐ_Gから距離Ｌ_G離れたアンテナ５４の位置にＲＦ電力を供給する。また、距離Ｌ_Gは、ＲＦ電力の波長の０．７％未満の長さである。これにより、アンテナ５４を、ＲＦ電源６１から供給されたＲＦ電力の波長の１／４倍の波長で効率よく共振させることができる。

また、上記した第１の実施形態において、アンテナ５４は、導電性の線状の材料により渦巻状に形成されている。これにより、アンテナ５４からチャンバ１１内に放射される電磁波の偏りを抑制することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態のアンテナ５４では、端部部分５４１と中間部分５４３とがなす角度は固定であるが、本実施形態のアンテナ５４では、端部部分５４１と中間部分５４３とがなす角度が変更可能である。図１０は、第２の実施形態におけるアンテナの構成の一例を示す模式図である。図１０には、アンテナ５４の延在方向に沿ってアンテナ５４を展開した場合のアンテナ５４の形状の一例が模式的に示されている。

アンテナ５４上の位置Ｐ₁には、例えば図１０に示されるように、可動部５４８が設けられており、端部部分５４１は、位置Ｐ₁を中心として回動可能である。これにより、プラズマの着火時には、端部部分５４１の第１の端部Ｐ_Oと誘電体窓５３の下面とが近付くように、端部部分５４１を回動させることができる。これにより、アンテナ５４の第１の端部Ｐ_Oから放射される電界により、プラズマを容易に着火させることができる。

そして、プラズマの着火後は、端部部分５４１の第１の端部Ｐ_Oと誘電体窓５３の下面とが離れるように端部部分５４１を回動させる。これにより、プラズマ処理中におけるパーティクルの発生を抑えることができる。

なお、プラズマ処理の累積時間が長くなると、誘電体窓５３の下面に反応副生成物が付着し、アンテナ５４から放射された電界が、チャンバ１１内の処理ガスに届きにくくなる場合がある。その場合には、プラズマ処理の累積時間に応じて、端部部分５４１の第１の端部Ｐ_Oと誘電体窓５３の下面とが近付くように、端部部分５４１を回動させてもよい。これにより、プラズマの状態の変動を抑えることができる。

また、例えば図１１Ａ～図１１Ｃに示されるように、アンテナ５４上に可動部５４８が複数設けられてもよい。図１１Ａ～図１１Ｃは、アンテナ５４の構成の他の例を示す模式図である。そして、プラズマ着火時には、アンテナ５４の形状を例えば図１１Ａに示されるような形状とし、端部部分５４１の第１の端部Ｐ_Oと誘電体窓５３の下面との距離を短くする。これにより、プラズマをより容易に着火させることができる。また、プラズマの着火後は、アンテナ５４の形状を例えば図１１Ｂに示されるような形状とし、端部部分５４１の第１の端部Ｐ_Oと誘電体窓５３の下面との距離を長くする。これにより、チャンバ１１内のパーティクルの発生を抑えることができる。また、誘電体窓５３の下面への反応副生成物の付着等によりチャンバ１１内に放射される電界の強度が低下した場合には、アンテナ５４の形状を例えば図１１Ｃのような形状とし、端部部分５４１の第１の端部Ｐ_Oと誘電体窓５３の下面との距離を短くする。これにより、プラズマの状態の変動を抑えることができる。

以上、第３の実施形態について説明した。本実施形態において、アンテナ５４の端部部分５４１は、位置Ｐ₁を中心として誘電体窓５３から離れる方向および誘電体窓５３に近付く方向に回動可能である。これにより、プラズマをより容易に着火させることができると共に、プラズマ処理中におけるパーティクルの発生を抑えることができる。また、プラズマの状態の変動を抑えることができる。

（第３の実施形態）
上記した第１の実施形態におけるアンテナ５４は、下面が平坦な誘電体窓５３に対して、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離が、中間部分５４３および端部部分５４２と誘電体窓５３の下面との間の距離よりも長くなるように構成されている。これに対し、本実施形態では、１つの平面に含まれる形状に構成されたアンテナ５４に対して、端部部分５４１に対応する誘電体窓５３の下面がアンテナ５４から離れる方向に突出する形状となっている。このようにしても、端部部分５４１と誘電体窓５３の下面との間の距離を、中間部分５４３および端部部分５４２と誘電体窓５３の下面との間の距離よりも長くすることができる。

図１２は、第３の実施形態におけるアンテナ５４および誘電体窓５３の形状の一例を示す模式図である。図１３は、第３の実施形態における誘電体窓５３の下面の形状の一例を示す概略斜視図である。図１２には、アンテナ５４を構成する線路の延在方向に沿ってアンテナ５４および誘電体窓５３を展開した場合のアンテナ５４および誘電体窓５３の一例が模式的に示されている。本実施形態において、アンテナ５４は、銅等の導電性の線状の部材により、１つの平面に含まれる略円形の渦巻き状に形成されている。

本実施形態において、誘電体窓５３には、例えば図１２および図１３に示されるように、アンテナ５４の端部部分５４１に対応する誘電体窓５３の下面において、アンテナ５４から離れる方向に突出する突条部５３１が形成されている。突条部５３１は、アンテナ５４に沿って位置Ｐ₁から第１の端部Ｐ_Oに対応する位置に近づくに従って、アンテナ５４から離れる方向への突出量が大きくなるように形成されている。

なお、端部部分５４１に沿う方向における突条部５３１の断面形状は、例えば図１４に示されるように、端部部分５４１の表面と誘電体窓５３の下面との間の距離がΔｄ₁となるような形状に形成されることが好ましい。また、端部部分５４１の第１の端部Ｐ_O付近における突条部５３１の断面形状についても、例えば図１５に示されるように、端部部分５４１の表面と誘電体窓５３の下面との間の距離がΔｄ₁となるような形状に形成されることが好ましい。

以上、第３の実施形態について説明した。上記説明から明らかなように、本実施形態において、端部部分５４１の下方の誘電体窓５３の下面は、アンテナ５４から離れる方向へ突出しており、アンテナ５４に沿って位置Ｐ₁の下方から第１の端部Ｐ_Oの下方へ進むに従って突出量が大きくなっている。このような構成でも、第１の端部Ｐ_O付近における誘電体窓５３の下面の電界の強度を抑えることができる。従って、プラズマ処理中におけるパーティクルの発生を抑えることができる。

（第４の実施形態）
第１の実施形態におけるアンテナ５４は、内側（ガス供給管４１側）から外側（誘電体窓５３の外縁側）に渦巻状に形成され、ＲＦ電源６１からＲＦ電力が供給されるノードＰ_Sが内側に配置され、開放端の第１の端部Ｐ_Oが外側に配置されている。これに対し、本実施形態におけるアンテナ５４は、例えば図１６に示されるように、外側から内側に渦巻状に形成され、ＲＦ電源６１からＲＦ電力が供給されるノードＰ_Sが外側に配置され、開放端の第１の端部Ｐ_Oが内側に配置されている。図１６は、第４の実施形態におけるアンテナ５４の配置の一例を示す概略斜視図である。このような構成であっても、プラズマ処理中におけるパーティクルの発生を抑えることができる。

［その他］
なお、本開示は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した各実施形態におけるアンテナ５４は、導電性の線状の部材により略円形の渦巻状に形成されているが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、アンテナ５４の全長が、供給されるＲＦ波電力の波長の１／４倍の整数倍の長さであれば、アンテナ５４の形状は、リング状（１周のみの略円形の形状）、直線状、十字状、放射状、ジグザグ状等の形状であってもよい。

なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

Ｗ 基板
１０ プラズマ処理装置
１００ 制御装置
１１ チャンバ
１１０ 開口
１１１ ゲートバルブ
１２ バッフル板
１３ 排気口
１４ 排気管
１５ 排気装置
２１ サセプタ
２１２ 流路
２１３ 配管
２１４ ガス供給管
２２ サセプタ支持部
２３ 静電チャック
２４ エッジリング
３０ ＲＦ電源
３１ 整合器
３２ 給電棒
４１ ガス供給管
４２ 噴射部
４４ ガス供給源
４５ ＭＦＣ
４６ バルブ
５１ シールドボックス
５３ 誘電体窓
５３１ 突条部
５４ アンテナ
５４０ 位置
５４１ 端部部分
５４２ 端部部分
５４３ 中間部分
５４８ 可動部
６１ ＲＦ電源
６２ 整合器

Claims (9)

1. 基板を収容するチャンバと、
   前記チャンバの上部を構成する誘電体窓と、
   前記誘電体窓を介して前記チャンバの上方に設けられ、導電性の材料により線状に形成されたアンテナと、
   前記アンテナにＲＦ（Radio Frequency）電力を供給する電力供給部と
   を備え、
   前記アンテナは、
   前記アンテナの一端である第１の端部が開放され、前記アンテナの他端である第２の端部が接地され、前記第２の端部の近傍に前記電力供給部からＲＦ電力が供給され、前記電力供給部から供給されたＲＦ波電力の１／４波長で共振するように構成されており、
   前記第１の端部から前記第２の端部へ向かって前記アンテナに沿って第１の距離離れた第１の位置よりも前記第１の端部側の前記アンテナの部分である第１の部分と、
   前記第１の位置から前記第２の端部までの前記アンテナの部分である第２の部分と
   を有し、
   前記第１の部分と前記誘電体窓の下面との間の距離は、前記第２の部分と前記誘電体窓の下面との間の距離よりも長いプラズマ処理装置。
2. 前記第１の部分では、前記アンテナに沿って前記第１の位置から前記第１の端部へ進むに従って、前記第１の部分と前記誘電体窓の下面との間の距離が長くなる請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記第１の部分と前記誘電体窓の下面との間の距離は、前記第１の部分の前記アンテナ上の位置毎に、当該位置に発生した電圧の大きさに応じた距離である請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記第１の部分と前記誘電体窓の下面との間の距離は、前記第１の部分に発生した電圧によって前記第１の部分の下方の前記誘電体窓の下面に発生する電界の強度が予め定められた強度以下となる距離である請求項１から３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記誘電体窓の下面は平坦であり、
   前記第１の部分は、前記アンテナに沿って前記第１の位置から前記第１の端部へ進むに従って前記誘電体窓の下面から離れるように延在している請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記第１の部分は、前記第１の位置を中心として前記誘電体窓から離れる方向および前記誘電体窓に近付く方向に回動可能である請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記第１の部分の下方の前記誘電体窓の下面は、前記アンテナから離れる方向へ突出しており、前記アンテナに沿って前記第１の位置の下方から前記第１の端部の下方へ進むに従って突出量が大きくなっている請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記電力供給部は、前記第２の端部から第２の距離離れた前記アンテナの位置にＲＦ電力を供給し、
   前記第２の距離は、ＲＦ電力の波長の０．７％未満の長さである請求項１から７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記アンテナは、導電性の線状の材料により渦巻状に形成されている請求項１から８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

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