JP3165356B2

JP3165356B2 - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP3165356B2
Application number: JP25855795A
Authority: JP
Inventors: 智洋奥村; 一郎中山; 義弘柳
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 2001-05-14
Anticipated expiration: 2015-10-05
Also published as: JPH0982692A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体および薄膜
回路の製造過程におけるドライエッチング、スパッタリ
ング、プラズマＣＶＤ等に利用できるプラズマ処理装置
に関し、特に高周波誘導結合方式のプラズマ処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子の微細化に対応して、
ドライエッチング技術においては高アスペクト比の加工
等を実現するために、またプラズマＣＶＤ技術において
は高アスペクト比の埋め込み等を実現するために、より
高真空でプラズマ処理を行うことが求められている。

【０００３】例えば、ドライエッチングの場合において
は、高真空において高密度プラズマを発生させると、基
板表面に形成されるイオンシース中でイオンが中性ラジ
カル粒子と衝突する確率が少なくなるために、イオンの
方向性が基板に向かって揃い、また電離度が高いために
基板に到着するイオン対中性ラジカルの入射粒子束の比
が大きくなる。このことから、高真空において高密度プ
ラズマを発生することによってエッチング異方性が高め
られ、高アスペクト比の加工が可能となる。

【０００４】また、プラズマＣＶＤの場合においては、
高真空において高密度プラズマを発生させると、イオン
によるスパッタリング効果によって微細パターンの埋め
込み・平坦化作用が得られ、高アスペクト比の埋め込み
が可能になる。

【０００５】従来の一般的な平行平板型のプラズマ処理
装置の構成を、図７を参照して説明する。図７におい
て、真空容器３内に基板５を載置する基板電極４と対向
電極３０とを配設し、これらの電極４、３０間に電極用
高周波電源６にて高周波電圧を印加することによって真
空容器３内にプラズマを発生させるように構成されてい
る。なお、電極用マッチング回路７は負荷インピーダン
スを電極用接続ケーブル８の特性インピーダンスにマッ
チングさせるための回路である。

【０００６】この方式では、真空度が高くなるにつれて
電子とイオンの衝突確率が減少するため、高真空におい
て高密度プラズマを発生することが難しく、十分な処理
速度が得られず、また高周波電圧を無理に高くしてプラ
ズマ密度を高くしようとすると、イオンエネルギーが大
きくなり、エッチング選択比が低下したり、基板にダメ
ージを与えることになる。

【０００７】この平行平板型のプラズマ処理装置に対し
て、高真空において高密度プラズマを発生させることが
できるプラズマ処理装置の１つとして、放電コイルに高
周波電圧を印加することによって真空容器内にプラズマ
を発生させる高周波誘導結合方式のプラズマ処理装置が
ある。この方式のプラズマ処理装置は、真空容器内に高
周波磁界を発生させ、その高周波磁界によって真空容器
内に誘導電界を発生させて電子の加速を行い、プラズマ
を発生させるもので、コイル電流を大きくすれば高真空
においても高密度プラズマを発生することができ、十分
な処理速度を得ることができる。

【０００８】高周波誘導結合方式のプラズマ処理装置と
しては、主として図８に示すような平板型と、図９に示
すような円筒型が知られている。図８、図９において、
３１は平板型放電コイル、３２は円筒型放電コイルであ
り、９は放電コイル用高周波電源、１０は放電コイル用
マッチング回路、１１は放電コイル用接続ケーブルであ
る。放電コイル用マッチング回路１０と放電コイル３
１、３２とは導線１２にて接続されている。なお、真空
容器３、基板電極４、基板５、電極用高周波電源６、電
極用マッチング回路７、電極用接続ケーブル８は図７と
同様である。

【０００９】図８、図９において、真空容器３内に適当
なガスを導入しつつ排気を行い、真空容器３内を適当な
圧力に保ちながら、放電コイル用高周波電源９により高
周波電圧を放電コイル３１、３２に印加すると、真空容
器３内にプラズマが発生し、基板電極４上に載置された
基板５に対してエッチング、堆積、表面改質等のプラズ
マ処理を行うことができる。このとき、図８、図９に示
すように、基板電極４にも電極用高周波電源６により高
周波電圧を印加することで、基板５に到達するイオンエ
ネルギーを制御することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８、
図９に示した従来の方式では、放電コイル用マッチング
回路１０内での電力損失が大きく、電力効率が低下する
のみならず、放電コイル用マッチング回路１０の温度上
昇が生じることがあるという問題がある。

【００１１】以下に詳しく説明すると、図１０は代表的
な放電コイル用マッチング回路１０の回路図である。１
３は入力端子、１４、１５は可変コンデンサ、１６はマ
ッチング用直列コイルである。可変コンデンサ１４、１
５の容量をフィードバック制御することで、負荷インピ
ーダンスの微変動に対応することができる。負荷インピ
ーダンスの大きさによっては、マッチング用直列コイル
１６の巻数を変えたり、あるいはマッチング用直列コイ
ル１６を取り外したり、固定コンデンサ１７又は１８を
挿入したりする必要がある。なお、１９は出力端子であ
る。

【００１２】図１１はスミスチャートで、斜線部分は図
１０に示した放電コイル用マッチング回路１０の整合範
囲を示す。当然のことながら、放電コイル用マッチング
回路１０内の各素子の定数によって図１１に示す整合範
囲も変化するが、ここでは代表的な場合を例示してい
る。放電コイル３１又は３２のインピーダンスの複素表
現において、その虚数部分が放電コイル用接続ケーブル
１１の特性インピーダンスの５倍の場合の放電コイル３
１又は３２のインピーダンスを曲線Ａに示す。図１１か
ら曲線Ａの大部分が整合範囲から外れていることがわか
る。

【００１３】そこで、放電コイル用マッチング回路１０
において、図１２に示すように、放電コイル３１又は３
２のインピーダンスの複素表現における虚数部分と同一
インピーダンスを持つマッチング用並列コイル２０を接
続したものがあり、その場合可変コンデンサ１５の負荷
側端子から負荷側をみたインピーダンスは、その虚数成
分が曲線Ａの半分、すなわち放電コイル用接続ケーブル
１１の特性インピーダンスの２．５倍となるから、図１
１の曲線Ｂで表される。通常、放電コイル３１又は３２
のインピーダンスの実数成分はきわめて小さいので、曲
線Ｂの一部（実数成分が放電コイル用接続ケーブル１１
の特性インピーダンスの１．３倍以下の大部分の範囲）
が整合範囲内にあることから、マッチング用並列コイル
２０を用いることで、マッチングがとれるようになるこ
とがわかる。

【００１４】以上の説明では、マッチング用並列コイル
２０のインピーダンスが放電コイル３１又は３２のイン
ピーダンスと同一である場合について述べたが、放電コ
イル３１又は３２のインピーダンスが大きい場合はマッ
チング用並列コイル２０のインピーダンスをかなり小さ
くしないとマッチングがとれない。また、放電コイル３
１又は３２のインピーダンスがさほど大きくなくても、
可変コンデンサ１５の負荷側端子から負荷側をみたイン
ピーダンスの虚数成分は小さければ小さいほどマッチン
グに対するマージンが広くなるから、できるだけマッチ
ング用並列コイル２０のインピーダンスは小さくした
い。このようなケースでは、回路的にマッチング用並列
コイル２０と放電コイル３１または３２とは並列に接続
されているので、放電コイル３１又は３２よりもマッチ
ング用並列コイル２０により大きな電流が流れることに
なる。したがって、マッチング用並列コイル２０のイン
ピーダンスの実数成分がたとえ小さな値であっても、そ
こでの電力損失は無視できなくなるとともに電力効率は
低下する。そして、この電力損失はマッチング用並列コ
イル２０の発熱量と等価であるから、放電コイル用マッ
チング回路１０内の温度上昇を招くことになる。

【００１５】また、平板型高周波誘導結合方式プラズマ
処理装置の場合、真空容器３内に基板面内均一性よくプ
ラズマを発生させようとすれば、少なくとも基板５の大
きさと同じ大きさの放電コイル３１が必要である。放電
コイル３１の形状としては、図１３に示すような１巻コ
イルが考えられる。一般にコイルのインダクタンスはコ
イルの直径が大きいほど大きくなるから、結局、基板５
が大きいときには放電コイル３１のインダクタンスも大
きくならざるを得ない。また、更に基板面内均一性を改
善しようとすれば、放電コイル３１の形状は、図１４に
示すような渦形コイルにするのが望ましい。渦形コイル
と１巻コイルを比較すると、放電コイル３１の最外径が
同程度なら、渦形コイルの方が当然インダクタンスは大
きい。我々の測定では、直径１５０mm内におけるプラズ
マ密度の均一性が３％以内となるような渦形の放電コイ
ル３１のインダクタンスは、ある放電条件において、
１．１μＨであった。放電コイル用高周波電源９の周波
数が１３．５６ＭＨｚのとき、放電コイル３１のインピ
ーダンスの虚数成分は９４Ωであるから、放電コイル用
接続ケーブル１１の特性インピーダンスの一般的な値で
ある５０Ωの２倍弱となる。この程度の値であれば、マ
ッチング用並列コイル２０無しでもマッチングをとるの
は可能であるが、先に述べたように、マッチングに対す
るマージンを考えると、マッチング用並列コイル２０と
して０．５〜１μＨ程度のコイルを挿入した方が、マッ
チングに対するマージンという観点からは望ましい。

【００１６】ところで、放電コイル３１のインピーダン
スは周波数に比例するから、例えば放電コイル用高周波
電源９の周波数が４０ＭＨｚのときは、上記１．１μＨ
の放電コイル３１のインピーダンスは２７６Ω（＝５０
Ω×５．５）となり、マッチングをとるためにはマッチ
ング用並列コイル２０が不可欠となる。

【００１７】また、基板５が大きい場合や、バッチ処理
したい場合に、大面積に均一なプラズマを発生させるた
めには、当然放電コイル３１を大きくする必要があり、
コイル用高周波電源９の周波数が１３．５６ＭＨｚであ
っても、放電コイル３１のインピーダンスが数百Ωにな
ることもある。この場合も、マッチングをとるためには
マッチング用並列コイル２０が不可欠となる。

【００１８】そこで、大面積に均一なプラズマを発生さ
せることができ、かつ放電コイル３１のインピーダンス
を小さくできるような放電コイルの構成として、図１５
に示すように、複数の渦形コイルを並列接続する方法が
考えられる。しかし、このような放電コイル構成にする
と、隣合うコイル同志の作る高周波磁界が一部相殺する
ため、十分なプラズマ密度を得ることができないという
問題を生じる。我々の測定によれば、１．３μＨの渦形
コイルの１つを用いた場合に比較して、同じ渦形コイル
４つを並列接続で用いた場合には、放電コイルのトータ
ルインダクタンスは０．５１μＨとなり、５９％に低減
できたが、プラズマ密度は１１％に低下してしまった。

【００１９】円筒型高周波誘導結合方式プラズマ処理装
置の場合、真空容器３の外側に螺旋形放電コイル３２を
配置しているので、少なくとも真空容器３の外形と同じ
大きさの螺旋形放電コイル３２を用いることになる。し
たがって、一般的に平板型高周波誘導結合方式プラズマ
処理装置に比べて放電コイル３２のインダクタンスは大
きくなる。よって、マッチングをとるため、あるいはマ
ッチングに対するマージン確保のため、マッチング用並
列コイル２０が必要となるケースは多い。我々の測定で
は、円筒の直径が３００mmの場合、螺旋形放電コイル２
のインダクタンスは１．８μＨ（＝１５０Ω、１３．５
６ＭＨｚ）であった。

【００２０】以上の説明からわかるように、処理面積の
大型化、印加周波数の高周波数化のための放電コイル３
１又は３２のインダクタンス増大、あるいはマッチング
に対するマージンの拡大化のために、マッチング用並列
コイル２０が必要となるが、マッチング用並列コイル２
０を用いると、特にそのインピーダンスの虚数成分が小
さい場合に、そこでは必然的に電力損失が生じるととも
に、電力効率が低下する。そして、この電力損失はマッ
チング用並列コイル２０の発熱量と等価であるから、放
電コイル用マッチング回路１０内の温度上昇を招くこと
になるという問題があった。

【００２１】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、マッ
チング用並列コイルとして特にインピーダンスの虚数成
分が小さいコイルを用いる必要がないか、又はマッチン
グ用並列コイルを必要とせず、したがって電力効率の低
下が小さく、放電コイル用マッチング回路の温度上昇が
小さい誘導結合方式プラズマ処理装置を提供することを
目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明のプラズ
マ処理装置は、真空容器と、基板電極と、放電コイル
と、高周波電源と、放電コイルに導線にて接続され高周
波電源に接続ケーブルにて接続されたマッチング回路と
を備え、放電コイルに高周波電圧を印加することにより
真空容器内にプラズマを発生させて基板電極上の基板を
処理するプラズマ処理装置において、放電コイルをその
一部又は全部を多重の渦形に形成すると共に、放電コイ
ルの中心側の上記放電コイルを構成する導線の互いに隣
合う間隔が、放電コイルの周辺部の放電コイルを構成す
る導線の互いに隣合う間隔より大きいように構成し、か
つ前記放電コイルの中心側を前記高周波電源に接続し、
周辺側を接地するように構成したことを特徴とする。

【００２３】本願の第２発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、基板電極と、放電コイルと、高周波電源と、
放電コイルに導線にて接続され高周波電源に接続ケーブ
ルにて接続されたマッチング回路とを備え、放電コイル
に高周波電圧を印加することにより真空容器内にプラズ
マを発生させて基板電極上の基板を処理するプラズマ処
理装置において、放電コイルをその一部又は全部を多重
の渦形に形成すると共に、放電コイルの中心側の上記放
電コイルの中心側の上記放電コイルを構成する導線の互
いに隣合う間隔が、放電コイルの周辺側の放電コイルを
構成する導線の互いに隣合う間隔より大きいように構成
し、かつ前記放電コイルの中心側を前記高周波電源に接
続し、周辺側を接地するように構成し、さらに前記放電
コイルを釣り鐘形の立体的構造に形成したことを特徴と
する。

【００２４】本願の第１発明によれば、放電コイルの一
部又は全部が多重の渦形であるため、放電コイルのイン
ピーダンスを小さくすることができ、その結果特にイン
ピーダンスの虚数成分が小さいマッチング用並列コイル
を用いなくてもマッチングをとることができる。また本
願の第１発明によれば、放電コイルの中心側の上記放電
コイルを構成する導線の互いに隣合う間隔が、放電コイ
ルの周辺側の放電コイルを構成する導線の互いに隣合う
間隔より大きいようにしているので、プラズマ密度の基
板面内の分布を著しく向上させることができる。したが
って、本願の第１発明によれば、電力効率の低下が小さ
く、プラズマ密度の基板面内の分布が良好で、放電コイ
ル用マッチング回路の温度上昇が小さい誘導結合方式プ
ラズマ処理装置を提供することができる。

【００２５】本願の第２発明によれば、放電コイルの一
部又は全部が多重の渦形であるため、放電コイルのイン
ピーダンスを小さくすることができ、その結果特にイン
ピーダンスの虚数成分が小さいマッチング用並列コイル
を用いなくともマッチングをとることができる。また本
願の第２発明によれば前記放電コイルを釣り鐘形の立体
的構造に形成しているので、放電コイルの外径を一定範
囲内におさめることができながら、均一なプラズマを発
生させることができる。したがって、本願の第２発明に
よれば、電力効率の低下が小さく、放電コイルの外径が
小でありながらプラズマ発生密度の均一性が良好で、放
電コイル用マッチング回路の温度上昇が小さい誘導結合
方式プラズマ処理装置を提供することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、第１の実施形態のプラズマ
処理装置について図１と図８を参照して説明する。な
お、プラズマ処理装置の全体構成は、従来例について図
８を参照して説明したものと同一であり、その説明を援
用してここでの説明を省略する。

【００２７】本実施形態では、図８の放電コイル３１の
代わりに図１に示すように、多重渦形の放電コイル１を
用いている。この放電コイル１は４つの渦形の放電コイ
ル（導線）１ａを中心部で１つに結合して周方向に等間
隔に配列したものであり、中心部が高周波電源９に接続
され、外周端がそれぞれ接地されている。

【００２８】このように構成されたプラズマ処理装置に
おいて、アルゴン流量３０ＳＣＣＭ、圧力１０ｍＴｏｒ
ｒ、放電コイル用高周波電源９及び基板電極用高周波電
源６の周波数はともに１３．５６ＭＨｚ、投入電力がそ
れぞれ１０００Ｗ、３００Ｗのときの放電コイル１のイ
ンピーダンスを測定すると、１．５Ω＋ｊ５１Ωであっ
た。なお、放電コイル用接続ケーブル１１は、特性イン
ピーダンス５０Ωのものを使用したので、放電コイル１
のインピーダンスの虚数成分は放電コイル用接続ケーブ
ル１１の特性インピーダンスにほぼ等しい。従って、図
１１のスミスチャートから明らかなように、マッチング
用並列コイル２０を用いなくてもマッチングをとること
ができ、しかも十分なマッチングに対するマージンを確
保できる。また、プラズマ密度の面内均一性も、直径１
５０mm内において３％以下で、プラズマ密度としても従
来例で示した平板型放電コイル３１（図１４）の場合と
大差なかった。従来例で示した平板型放電コイル３１の
場合では、放電コイルのインピーダンスの虚数成分は９
４Ωであったから、この実施形態では従来例と比較して
同等のプラズマが得られている一方で、放電コイルのイ
ンピーダンスの虚数成分を５４％に抑えることができた
ことになる。

【００２９】また、放電コイル用高周波電源９の周波数
を４０ＭＨｚに変えて実験を行ったところ、従来の渦形
放電コイル３１の場合にはマッチング用並列コイル２０
無しではマッチングがとれなかったが、多重渦形放電コ
イル１ではそのインピーダンスの虚数成分は１５０Ω
（＝５０Ω×３）であるから、マッチング用並列コイル
２０を用いずにマッチングをとることができた。より広
いマッチングに対するマージンを確保するために、マッ
チング用並列コイル２０を用いてもよいが、同程度のマ
ージン確保に必要となるマッチング用並列コイル２０の
インピーダンスは多重渦形放電コイル１を用いた方がは
るかに大きくて済むため、マッチング用並列コイル２０
での電力損失もはるかに小さくて済む。なお、多重渦形
放電コイル１のインピーダンスの虚数成分が２５０Ω
（＝５０Ω×５）になるのは電源周波数が６７ＭＨｚの
場合であるから、マージンを無視すれば、６０ＭＨｚ程
度以下の周波数に対しては、図１の多重渦形放電コイル
１でマッチング用並列コイル２０無しでのマッチングが
可能である。

【００３０】図１では放電コイルの中心Ａ₀を通る直線
が、放電コイル１を構成する導線（放電コイル１ａ）と
交点Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，・・・，Ａ_nで交差し、中心Ａ
₀と交点Ａ₁との間の間隔が他の交点Ａ₁，Ａ₂，
Ａ₃，・・・，Ａ_n間の間隔のいずれよりも大きくなっ
ている。このように構成すれば、そうでない場合に比べ
て、プラズマ密度の基板面内の分布を著しく向上させる
ことができる。すなわち、このような効果を達成するた
めに、放電コイルの中心側の上記放電コイルを構成する
導線の互いに隣合う間隔が、放電コイルの周辺側の放電
コイルを構成する導線の互いに隣合う間隔より大きいよ
うに構成しているのである。

【００３１】次に、第２の実施形態のプラズマ処理装置
について図２と図９を参照して説明する。なお、プラズ
マ処理装置の全体構成は、従来例について図９を参照し
て説明したものと同一であり、その説明を援用してここ
での説明を省略する。

【００３２】本実施形態では、図９の放電コイル３２の
代わりに図２に示すように、多重螺旋形の放電コイル２
を用いている。この放電コイル２は４つの螺旋形の放電
コイル２ａを周方向に等間隔に配列し、それらの両端が
環状コイル２ｂ、２ｃに接続され、一方の環状コイル２
ｂが高周波電源９に接続され、他方の環状コイル２ｃが
接地されている。

【００３３】このように構成されたプラズマ処理装置に
おいて、アルゴン流量３０ＳＣＣＭ、圧力１０ｍＴｏｒ
ｒ、放電コイル用高周波電源９及び基板電極用高周波電
源６の周波数はともに１３．５６ＭＨｚ、投入電力がそ
れぞれ１０００Ｗ、３００Ｗのときの放電コイル２のイ
ンピーダンスを測定すると、１．８Ω＋ｊ７９Ωであっ
た。なお、放電コイル用接続ケーブル１１は、特性イン
ピーダンス５０Ωのものを使用したので、放電コイル２
のインピーダンスの虚数成分は放電コイル用接続ケーブ
ル１１の特性インピーダンスの１．６倍である。従っ
て、図１１のスミスチャートから明らかなように、マッ
チング用並列コイル２０を用いなくてもマッチングをと
ることができ、しかも十分なマッチングに対するマージ
ンを確保できる。プラズマ密度としても従来例で示した
円筒型放電コイル３２の場合と大差なかった。従来例で
示した円筒型放電コイル３２の場合では、放電コイルの
インピーダンスの虚数成分は１５０Ωであったから、こ
の実施形態では従来例と比較して同等のプラズマが得ら
れている一方で、放電コイルのインピーダンスの虚数成
分を５３％に抑えることができたことになる。

【００３４】また、放電コイル用高周波電源９の周波数
を２７ＭＨｚに変えて実験を行ったところ、従来の円筒
型放電コイル３２の場合にはマッチング用並列コイル２
０無しではマッチングがとれなかったが、多重螺旋形放
電コイル２ではそのインピーダンスの虚数成分は１５８
Ω（＝５０Ω×３．２）であるから、マッチング用並列
コイル２０を用いずにマッチングをとることができた。
より広いマッチングに対するマージンを確保するため
に、マッチング用並列コイル２０を用いてもよいが、同
程度のマージン確保に必要となるマッチング用並列コイ
ル２０のインピーダンスは多重螺旋形放電コイル２を用
いた方がはるかに大きくて済むため、マッチング用並列
コイル２０での電力損失もはるかに小さくて済む。な
お、多重螺旋形放電コイル２のインピーダンスの虚数成
分が２５０Ω（＝５０Ω×５）になるのは電源周波数が
４３ＭＨｚの場合であるから、マージンを無視すれば、
４０ＭＨｚ程度以下の周波数に対しては、図２の多重螺
旋形放電コイル２でマッチング用並列コイル２０無しで
のマッチングが可能である。

【００３５】上記各実施形態において、放電コイルの形
状はこれらに限定されるものではない。例えば、渦形コ
イル、螺旋形コイルの多重度は４でなくてもよく、何重
であってもかまわない。多重度が高いほど放電コイルの
インピーダンスは小さくできるため、より大きな処理面
積への対応、より高い電源周波数への対応が可能とな
る。また、放電コイルが多重の渦形、あるいは多重の螺
旋形であるのは、必ずしも放電コイル全部である必要は
ない。図３、図４、図５、図６に示すような放電コイル
の一部が多重の渦形、あるいは多重の螺旋形であっても
よい。

【００３６】図３の例では、中心部が多重渦形コイル１
にて構成され、各渦形コイル１ａの外端が環状コイル１
ｂに接続され、その外側に通常の渦形コイル１ｃが接続
されている。図４の例では外周部が多重渦形コイル１に
て構成され、各渦形コイル１ａの内周端が環状コイル１
ｄに接続され、その内側に通常の渦形コイル１ｅが接続
されている。

【００３７】図５の例では、多重螺旋形コイル２の下部
に通常の螺旋形コイル２ｄが接続されている。図６の例
では多重螺旋形コイル２の上部と下部の両方に通常の螺
旋形コイル２ｄ、２ｅが接続されている。

【００３８】図１の放電コイル１では、同一形状の４つ
の渦形の導線１ａ，・・・，１ａの中心側の端部を互い
に９０度の角度をなすように中心Ａ₀で接続し、放電コ
イル１は中心に対して対象になっているが、この構成に
限ることはない。すなわち、例えば、図１６に示すよう
に、異なる形状を持つ渦形の導線１０１ａ、１０１ｂ、
１０１ｃ、１０１ｄを放電コイル１０１の中心で接続す
るようにしてもよい。

【００３９】また、図１７に示すように、導線１０２
ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの中心側の端部を互
いに放電コイル１０２の中心で任意の角度で接続するよ
うにしてもよい。これらの放電コイル１０１、１０２は
中心に対して非対称になっている。さらに、図１８、図
１９に示すように、多重の渦形に形成された放電コイル
１０３を釣り鐘形の立体的構造に構成するようにしても
よい。このように構成することにより、放電コイル１０
３の外径を一定範囲内におさめることができながら、均
一なプラズマを発生させることができるという効果も生
ずる。

【００４０】また、本発明において、放電コイルの導線
の数は４本に限定されるものではなく、２本にしてもよ
い。また、放電コイルの外周端を接地するものに限ら
ず、中心端を接地してもよい。

【００４１】

【発明の効果】本願の第１発明のプラズマ処理装置によ
れば、電力効率の低下が小さく、プラズマ密度の基板面
内の分布が良好で、放電コイル用マッチング回路の温度
上昇が小さい誘導結合方式プラズマ処理装置を提供する
ことができる。

【００４２】また、本願の第２発明のプラズマ処理装置
によれば、電力効率の低下が小さく、放電コイルの外径
が小でありながらプラズマ発生密度の均一性が良好で、
放電コイル用マッチング回路の温度上昇が小さい誘導結
合方式プラズマ処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態におけるプラズマ処理装置の放
電コイル形状を示す平面図である。

【図２】第２の実施形態におけるプラズマ処理装置の放
電コイル形状を示す斜視図である。

【図３】他の形態の放電コイル形状を示す平面図であ
る。

【図４】さらに別の形態の放電コイル形状を示す平面図
である。

【図５】さらに別の形態の放電コイル形状を示す斜視図
である。

【図６】さらに別の形態の放電コイル形状を示す斜視図
である。

【図７】従来例の平行平板型のプラズマ処理装置の構成
図である。

【図８】従来例の平板型高周波誘導結合方式プラズマ処
理装置の構成図である。

【図９】従来例の円筒型高周波誘導結合方式プラズマ処
理装置の構成図である。

【図１０】代表的な放電コイル用マッチング回路の構成
図である。

【図１１】図１０のマッチング回路の整合範囲を示すス
ミスチャートである。

【図１２】マッチング用並列コイルを用いた放電コイル
用マッチング回路の構成図である。

【図１３】従来例の放電コイルの詳細を示す平面図であ
る。

【図１４】他の従来例の放電コイルの詳細を示す平面図
である。

【図１５】さらに別の従来例の放電コイルの詳細を示す
平面図である。

【図１６】本発明の他の実施形態におけるプラズマ処理
装置の放電コイル形状を示す平面図である。

【図１７】他の実施形態におけるプラズマ処理装置の放
電コイル形状を示す平面図である。

【図１８】他の実施形態におけるプラズマ処理装置を示
す斜視図である。

【図１９】図１８のプラズマ処理装置の放電コイルの側
面図である。

【符号の説明】

１、１０１、１０２、１０３多重渦形の放電コイル１ａ導線３真空容器４基板電極５基板９放電コイル用高周波電源１０放電コイル用マッチング回路１１放電コイル用接続ケーブル１２導線２０マッチング用並列コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｌ (56)参考文献特開平８−227878（ＪＰ，Ａ) 特開平７−130491（ＪＰ，Ａ) 特開平６−267903（ＪＰ，Ａ) 特開平２−235332（ＪＰ，Ａ) 特開平４−901（ＪＰ，Ａ) 米国特許5401350（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23C 16/56 C23F 4/00 H01L 21/203 H01L 21/205 H05H 1/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器と、基板電極と、放電コイル
と、高周波電源と、放電コイルに導線にて接続され高周
波電源に接続ケーブルにて接続されたマッチング回路と
を備え、放電コイルに高周波電圧を印加することにより
真空容器内にプラズマを発生させて基板電極上の基板を
処理するプラズマ処理装置において、放電コイルをその
一部又は全部を多重の渦形に形成すると共に、放電コイ
ルの中心側の上記放電コイルを構成する導線の互いに隣
合う間隔が、放電コイルの周辺側の放電コイルを構成す
る導線の互いに隣合う間隔より大きいように構成し、か
つ前記放電コイルの中心側を前記高周波電源に接続し、
周辺側を接地するように構成したことを特徴とするプラ
ズマ処理装置。
【請求項２】真空容器と、基板電極と、放電コイル
と、高周波電源と、放電コイルに導線にて接続され高周
波電源に接続ケーブルにて接続されたマッチング回路と
を備え、放電コイルに高周波電圧を印加することにより
真空容器内にプラズマを発生させて基板電極上の基板を
処理するプラズマ処理装置において、放電コイルをその
一部又は全部を多重の渦形に形成すると共に、放電コイ
ルの中心側の上記放電コイルの中心側の上記放電コイル
を構成する導線の互いに隣合う間隔が、放電コイルの周
辺側の放電コイルを構成する導線の互いに隣合う間隔よ
り大きいように構成し、かつ前記放電コイルの中心側を
前記高周波電源に接続し、周辺側を接地するように構成
し、さらに前記放電コイルを釣り鐘形の立体的構造に形
成したことを特徴とするプラズマ処理装置。