JP4928077B2 - プラズマ処理の均一性を改善する方法、プラズマ処理装置ならびにこれに用いるアンテナ装置 - Google Patents
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Description
Claims (31)
- プラズマ処理装置の処理チャンバのチャンバ壁の内部のプラズマ発生領域において高周波(以下、rf)電磁界分布を発生するアンテナ装置であって、
rf電源が接続されることでrf電流を供給することによって前記プラズマ発生領域内に伸びる第1高周波電磁界を発生するrf誘導性アンテナ、および受動アンテナを備え、
rf誘導性アンテナは、ループ状のループアンテナエレメントを有し、
前記受動アンテナは誘導的に前記rf誘導性アンテナに結合されることによって、第2高周波電磁界を生成するよう構成され、該第2高周波電磁界は、前記プラズマ発生領域における前記高周波電磁界の半径方向分布および方位角方向分布を変化させ、前記受動アンテナがないときと比較して前記処理装置の処理均一性を増すように前記第1高周波電磁界を変更し、前記プラズマ発生領域における前記高周波電磁界分布は、前記ループアンテナエレメントに対して前記受動アンテナがないときより高い方位角対称性を有する
アンテナ装置。 - 請求項1記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナは、前記第1受動アンテナと第2受動アンテナを有し、
前記第1受動アンテナは、前記ループアンテナエレメントの内側の第1の方位角位置に配置され、
前記第2受動アンテナは、前記ループアンテナエレメントの外側の、前記第1の方位角位置とは異なる第2の方位角位置に配置された
アンテナ装置。 - 請求項2に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナは、前記プラズマ発生領域における前記高周波電磁界分布の方位角的対称性を変化させるように受動アンテナの配置を可変できるアンテナ装置。 - 請求項1に記載のアンテナ装置であって、
複数の受動アンテナを含み、それぞれの受動アンテナは誘導的に前記rf誘導性アンテナに結合され、前記ループアンテナエレメントに対して異なる方位角対称性を有する状態でそれぞれの高周波電磁界を発生するように構成されており、前記プラズマ発生領域における前記高周波電磁界分布が、前記受動アンテナがないときと比較して前記処理装置の前記処理均一性を高めるように、前記第1高周波電磁界をさらに変更するアンテナ装置。 - 請求項1に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナは、誘導された電流が流れることによって少なくとも前記第2高周波電磁界の一部を発生する、電気的に伝導性のパスを提供するアンテナ装置。 - 請求項5に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナは、前記誘導性アンテナの長さの少なくとも一部に沿って伸びるアンテナ装置。 - 請求項5に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナは、前記誘導性アンテナの一部の周囲に少なくとも部分的に伸びるチャネル形状を有するアンテナ装置。 - 請求項5に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナは、前記誘導性アンテナの一部を囲むアンテナ装置。 - 請求項8に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナは、前記誘導性アンテナを前記誘導性アンテナの長さの実質的に全てに沿って囲むアンテナ装置。 - 請求項5に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナは、前記第1高周波電磁界の対称性において不完全性がなければ前記第1高周波電磁界が前記受動アンテナの位置において持つであろう磁力線の形状と実質的に合う断面形状を有するアンテナ装置。 - 請求項5に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナは、エッジを持つ端部領域を有し、前記受動アンテナの前記端部領域の前記エッジは、前記受動アンテナがなければ前記受動アンテナの前記端部領域の前記エッジの位置において前記第1高周波電磁界が持つであろう磁力線の形状と実質的に合う断面形状を有するアンテナ装置。 - 請求項5に記載のアンテナ装置であって、
複数の受動アンテナ群をさらに備え、前記受動アンテナおよび複数の受動アンテナ群は、前記rf誘導性アンテナの周囲に角度を空けて配置されるアンテナ装置。 - 請求項12に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナおよび複数の受動アンテナ群は、前記rf誘導性アンテナの周囲に実質的に等角に配置されるアンテナ装置。 - 請求項2に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナを保持する支持部をさらに備え、前記支持部は、前記rf誘導性アンテナに対する前記第1,第2受動アンテナの前記第1,第2の方位角位置の調節のために移動可能であるアンテナ装置。 - 請求項1に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナを保持する支持部をさらに備え、前記支持部は、前記rf誘導性アンテナに対する前記受動アンテナの向きを調節可能であるように移動可能であるアンテナ装置。 - 請求項1に記載のアンテナ装置であって、
前記受動アンテナは、前記rf誘導性アンテナについて容量性シールドを提供するアンテナ装置。 - 請求項1に記載のアンテナ装置であって、
前記プラズマチャンバ内にDC磁界を発生する電磁石構成を備えるアンテナ装置。 - プラズマ処理デバイスのプラズマ処理チャンバ内にプラズマを維持するためのプラズマ領域において高周波電磁界分布を発生するアンテナ装置であって、
ループ状のループアンテナエレメントを有し、第1高周波電磁界を生成するためにrf電源の供給によって励起されるrf誘導性アンテナと、受動アンテナと、前記受動アンテナを移動可能に支持する支持デバイスとを備え、
前記受動アンテナは、前記rf誘導性アンテナに誘導的に結合されることで、第2高周波電磁界を生成するよう構成され、前記第2高周波電磁界は、前記プラズマ領域における前記高周波電磁界分布の半径方向および方位角方向の分布を均一化するよう変更し、
前記支持デバイスは、前記プラズマ処理チャンバ内の処理均一性を高めるように、前記ループアンテナエレメントに対して前記半径方向および方位角方向に前記受動アンテナを移動する
アンテナ装置。 - チャンバ壁および高周波電磁界分布を前記処理チャンバ内のプラズマ発生領域において発生するアンテナ装置を持つ処理チャンバを有するプラズマ処理デバイスにおいて、前記アンテナ装置は、rf電流を供給することによって前記プラズマ発生領域内に第1高周波電磁界を発生するようrf電源に接続されたrf誘導性アンテナ、および受動アンテナを備え、プラズマ処理均一性を改善する方法であって、
前記rf誘導性アンテナは、ループ状のループアンテナエレメントを有し、
前記受動アンテナは、第2高周波電磁界を発生するよう構成された第1受動アンテナエレメントと第2受動アンテナエレメントとを有し、
前記受動アンテナおよび前記rf誘導性アンテナを、前記第2高周波電磁界を生成するよう誘導的に結合し、
前記第1高周波電磁界を変化させることによって、前記第2高周波電磁界は、前記プラズマ発生領域における前記高周波電磁界の半径方向分布および方位角方向分布を変化させ、前記プラズマ発生領域における前記高周波電磁界分布が前記受動アンテナがないときに比較して前記処理デバイスの処理均一性を増し、かつ第2高周波電磁界は、前記プラズマ発生領域における前記高周波電磁界分布が前記受動アンテナがないときより高い方位角対称性を有するように前記第1高周波電磁界を変更するように、前記ループアンテナエレメント内側の第1の方位角位置にある前記第1受動アンテナエレメントと前記ループアンテナエレメントの外側の第2の方位角位置にある前記第2受動アンテナエレメントとを位置付け、
前記プラズマ処理チャンバの処理均一性を高めるよう、前記第1,第2の方位角位置を前記ループアンテナに対して半径方向および方位角方向に調整する
方法。 - 請求項19に記載の方法であって、
DC磁界を印加するステップをさらに含む方法。 - 請求項20に記載の方法であって、
前記DC磁界は、電磁石によって印加され、前記DC磁界は、プラズマ処理均一性に影響を与える効果を持つ半径方向の変化を有する方法。 - 請求項20に記載の方法であって、
前記DC磁界は、永久磁石による磁性バケットによって印加される方法。 - ループアンテナエレメントを有するrfアンテナであり、プラズマ発生領域を有するプラズマ処理デバイスで用いられるrfアンテナの高周波電磁界分布を調整する方法であって、
(a)前記rfアンテナの前記高周波電磁界分布を決定すること、
(b)誘導的に前記rfアンテナに結合された少なくとも1つの受動アンテナを前記rfアンテナに対して第1の方位角位置に設けること、および
(c)前記プラズマ発生領域における前記高周波電磁界の半径方向分布および方位角方向分布を変化させることで、前記受動アンテナの前記高周波電磁界分布に対する効果として、前記プラズマ発生領域における前記高周波電磁界分布が前記受動アンテナがないときより高い方位角対称性を有するように決定すること
を含む方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記ステップ(b)および(c)を反復するステップを含む方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記方法は計算によって実行される方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記ステップ(a)および(c)は、rf磁界に感応するデバイスを用いてrfアンテナの界分布を計測することによって実行される方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記ステップ(a)および(c)は、ワークピースのプラズマ処理に対する高周波電磁界分布の効果を決定することによって実行される方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記rfアンテナに対する前記受動アンテナの位置を固定するステップをさらに含む方法。 - 請求項24に記載の方法であって、前記受動アンテナとして、第1,第2受動アンテナを備え、
前記ステップ(b)を反復することは、前記ループアンテナエレメントの内側に前記第1受動アンテナを第1の方位角位置に配置すると共に、前記第2受動アンテナを前記ループアンテナエレメントの外側の第2の方位角位置に追加することを含む方法。 - 請求項24に記載の方法であって、
前記ステップ(b)を反復することは、前記受動アンテナの位置を再度異なる位置に配置することを含む方法。 - プラズマ処理装置であって、
プラズマ処理が行なわれる処理チャンバと、
ループ状のループアンテナエレメントを有し、高周波(以下、rf)電源が接続されることでrf電流を供給することによって前記処理チャンバ内のプラズマ発生領域内に伸びる第1高周波電磁界を発生するrf誘導性アンテナと、
受動アンテナと
を備え、
当該受動アンテナは、誘導的に前記rf誘導性アンテナに結合されることで第2高周波電磁界を生成するよう構成され、前記第2高周波電磁界は、前記プラズマ発生領域における前記高周波電磁界の半径方向分布および方位角方向分布を変化させ、当該受動アンテナがないときに比較して前記処理装置の処理均一性を増すよう前記第1高周波電磁界を変更し、前記プラズマ発生領域における前記高周波電磁界分布が前記ループアンテナに対する前記受動アンテナがないときより高い方位角対称性を有し、
前記rf誘導性アンテナと前記受動アンテナから成るアンテナ装置は、前記処理チャンバのチャンバ壁の内部のプラズマ発生領域において高周波界分布を発生するプラズマ処理装置。
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