JPH0878191A - プラズマ処理方法及びその装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及びその装置Info
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- JPH0878191A JPH0878191A JP6212369A JP21236994A JPH0878191A JP H0878191 A JPH0878191 A JP H0878191A JP 6212369 A JP6212369 A JP 6212369A JP 21236994 A JP21236994 A JP 21236994A JP H0878191 A JPH0878191 A JP H0878191A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＩＣＰプラズマ処理装置におけるプラズマ密
度分布の不均一性を改善させたプラズマ処理方法及びそ
の装置を提供する。 【構成】 被処理物１０を配した真空容器２内にＩＰＣ
によるプラズマを生成するためのアンテナを複数配置し
て，各アンテナＡ１，Ａ２に供給する高周波電力の電力
配分を調整することにより，真空容器内に誘起する高周
波電場の強度分布を可変とすることができ，プラズマ生
成域におけるプラズマ密度分布の状態を調整することが
できる。又，各アンテナＡ１，Ａ２に供給する高周波電
力の位相を調整すると，各アンテナから放射される電磁
波の重ね合わせの状態を変化させることができるので，
プラズマの誘導電磁場へのカップリング状態の面内均一
性が増し，プラズマ生成域におけるプラズマ密度分布の
状態を調整することができる。
度分布の不均一性を改善させたプラズマ処理方法及びそ
の装置を提供する。 【構成】 被処理物１０を配した真空容器２内にＩＰＣ
によるプラズマを生成するためのアンテナを複数配置し
て，各アンテナＡ１，Ａ２に供給する高周波電力の電力
配分を調整することにより，真空容器内に誘起する高周
波電場の強度分布を可変とすることができ，プラズマ生
成域におけるプラズマ密度分布の状態を調整することが
できる。又，各アンテナＡ１，Ａ２に供給する高周波電
力の位相を調整すると，各アンテナから放射される電磁
波の重ね合わせの状態を変化させることができるので，
プラズマの誘導電磁場へのカップリング状態の面内均一
性が増し，プラズマ生成域におけるプラズマ密度分布の
状態を調整することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，主として半導体集積回
路の製造プロセスに用いられるプラズマ処理方法及びそ
の装置に係り，プラズマ生成の手段として高周波誘導結
合により真空容器内に高周波電場を誘起させ，真空容器
内に導入した処理ガスをプラズマ化するＩＣＰ（Induct
ively Coupled Plasma）方式を用いてプラズマ処理装置
を構成するものである。
路の製造プロセスに用いられるプラズマ処理方法及びそ
の装置に係り，プラズマ生成の手段として高周波誘導結
合により真空容器内に高周波電場を誘起させ，真空容器
内に導入した処理ガスをプラズマ化するＩＣＰ（Induct
ively Coupled Plasma）方式を用いてプラズマ処理装置
を構成するものである。
【０００２】
【従来の技術】上記ＩＣＰを用いたプラズマ処理装置
は，固定磁場によるプラズマの閉じ込め作用を用いるこ
となくプラズマを発生させることができる特長を有して
いる。しかし，ＩＣＰでは基本的にアンテナ近傍でしか
プラズマが発生しない。そのため，円筒形の石英管にア
ンテナコイルを巻き付け，その電磁誘導により石英管内
にプラズマを発生させる初期のＩＣＰでは，プラズマの
円筒に関する径方向の均一性を確保することができず，
大口径の被処理物に対する処理ができない欠点があっ
た。近年，上記のごときソレノイド型のアンテナに代わ
り平面状のループアンテナを用いることにより，高密度
で大面積のプラズマを得ることができるＩＣＰが開発さ
れたことによって再び注目されている。このＩＣＰによ
って得られるプラズマは，固定磁場を用いる必要がない
ため，集積回路の高集積化，半導体基板の大口径化が著
しい近来の集積回路製造プロセスに有利な条件を備えて
おり，ＩＣＰによるプラズマ処理装置に期待がよせられ
ている。図５は，上記ループアンテナを用いたＩＣＰに
よるプラズマ処理装置２９の構成を示す模式図である。
真空容器３０に設けられた高周波導入窓３１の近傍にル
ープアンテナ３２を配置して，該ループアンテナ３２に
高周波電力を印加すると，ループアンテナ３２に直交し
て高周波磁場が発生する。この高周波磁場により真空容
器３０内に高周波電場が誘起され，高周波電場は真空容
器３０内に導入された処理ガスから自然放射線等により
発生した電子を加速する。加速された電子の運動エネル
ギーは，電子が中性原子と衝突することによって中性原
子に与えられ，中性原子をイオン化してイオンと電子と
が生成される。新たに生成された電子が高周波電場Ｅに
よって加速される過程が繰り返されることによって発生
したプラズマの密度が上昇する。プラズマ密度がある程
度に上昇すると，プラズマ中の電子の応答周波数が上昇
するために，プラズマがあたかも導電体のように作用し
て電磁波を遮断しはじめ，磁場を用いた特殊なモード以
外の電磁波はプラズマ内部に入れないので，プラズマ表
面のみが密度を上昇させ，プラズマ内部に拡散させる。
上記のようにＩＣＰによるプラズマでは，アンテナから
誘起される高周波電場によってプラズマを発生させ，発
生させたプラズマの維持がなされるため，固定磁場を用
いたプラズマ生成の場合のプラズマ挙動の複雑さがな
く，簡単な装置で高密度のプラズマを得ることができ
る。
は，固定磁場によるプラズマの閉じ込め作用を用いるこ
となくプラズマを発生させることができる特長を有して
いる。しかし，ＩＣＰでは基本的にアンテナ近傍でしか
プラズマが発生しない。そのため，円筒形の石英管にア
ンテナコイルを巻き付け，その電磁誘導により石英管内
にプラズマを発生させる初期のＩＣＰでは，プラズマの
円筒に関する径方向の均一性を確保することができず，
大口径の被処理物に対する処理ができない欠点があっ
た。近年，上記のごときソレノイド型のアンテナに代わ
り平面状のループアンテナを用いることにより，高密度
で大面積のプラズマを得ることができるＩＣＰが開発さ
れたことによって再び注目されている。このＩＣＰによ
って得られるプラズマは，固定磁場を用いる必要がない
ため，集積回路の高集積化，半導体基板の大口径化が著
しい近来の集積回路製造プロセスに有利な条件を備えて
おり，ＩＣＰによるプラズマ処理装置に期待がよせられ
ている。図５は，上記ループアンテナを用いたＩＣＰに
よるプラズマ処理装置２９の構成を示す模式図である。
真空容器３０に設けられた高周波導入窓３１の近傍にル
ープアンテナ３２を配置して，該ループアンテナ３２に
高周波電力を印加すると，ループアンテナ３２に直交し
て高周波磁場が発生する。この高周波磁場により真空容
器３０内に高周波電場が誘起され，高周波電場は真空容
器３０内に導入された処理ガスから自然放射線等により
発生した電子を加速する。加速された電子の運動エネル
ギーは，電子が中性原子と衝突することによって中性原
子に与えられ，中性原子をイオン化してイオンと電子と
が生成される。新たに生成された電子が高周波電場Ｅに
よって加速される過程が繰り返されることによって発生
したプラズマの密度が上昇する。プラズマ密度がある程
度に上昇すると，プラズマ中の電子の応答周波数が上昇
するために，プラズマがあたかも導電体のように作用し
て電磁波を遮断しはじめ，磁場を用いた特殊なモード以
外の電磁波はプラズマ内部に入れないので，プラズマ表
面のみが密度を上昇させ，プラズマ内部に拡散させる。
上記のようにＩＣＰによるプラズマでは，アンテナから
誘起される高周波電場によってプラズマを発生させ，発
生させたプラズマの維持がなされるため，固定磁場を用
いたプラズマ生成の場合のプラズマ挙動の複雑さがな
く，簡単な装置で高密度のプラズマを得ることができ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，ＩＣＰ
によるプラズマでは，上記したようにアンテナにより誘
起される高周波電場によってプラズマが生成されるた
め，高周波電場の強度分布によってプラズマ密度分布が
影響される。即ち，電磁誘導の法則に従ってアンテナに
より生じる電磁場の変異を打ち消すのに適した形にプラ
ズマが発生するので，単巻きアンテナの場合には，その
ループとほぼ同径で環状のプラズマがアンテナ直下の真
空容器内に発生する。図４は単巻きアンテナにより生成
されたプラズマの飽和イオン電流密度分布の計測グラフ
で，これはプラズマ密度分布にほぼ対応している。複数
巻きのアンテナの場合でも最外周のループより直径の小
さい１つの環状プラズマが発生する。プラズマの形状は
圧力などで多少の変化はあるが，基本的にはアンテナの
形状に依存する。上記のごときプラズマ生成域における
不均一なプラズマ密度分布の影響を避けるため，現状で
は被処理物をプラズマ生成域から離し，プラズマの拡散
によって不均一の緩和が図られている。この場合，プラ
ズマ密度分布は生成されたプラズマ密度と，そこからの
距離のみに依存することになるので，生成密度を固定し
た場合，つまりアンテナ形状を変えない場合，均一性最
大の位置が一意的に決定され，それに被処理物の位置を
合わせることになる。アンテナの形状を変えて生成密度
を変えることもできるが，条件が頻繁に変わる場合は現
実的な方法とはいえない。又，高周波電力の投入パワ
ー，処理圧力，使用ガス種により，同じ装置構成でもプ
ラズマ生成の密度分布が異なるので，それに合わせた被
処理物の配置位置の上下移動，あるいはアンテナ形状の
改変が必要となる難点がある。又，高周波電力パワーを
大きくすると，図４に示すようにプラズマ密度分布の差
が大きくなり，拡散により均一化させるのに大きな距離
が必要となり，処理領域におけるプラズマ密度が失活や
拡散により低下する問題も生じる。本発明は，上記ＩＣ
Ｐによるプラズマを利用してプラズマ処理装置を構成す
るにあたり，ＩＣＰがかかえる上記問題点を解決すべ
く，その要因となるプラズマ密度分布の不均一性を改善
させたプラズマ処理方法及びその装置を提供することを
目的とするものである。
によるプラズマでは，上記したようにアンテナにより誘
起される高周波電場によってプラズマが生成されるた
め，高周波電場の強度分布によってプラズマ密度分布が
影響される。即ち，電磁誘導の法則に従ってアンテナに
より生じる電磁場の変異を打ち消すのに適した形にプラ
ズマが発生するので，単巻きアンテナの場合には，その
ループとほぼ同径で環状のプラズマがアンテナ直下の真
空容器内に発生する。図４は単巻きアンテナにより生成
されたプラズマの飽和イオン電流密度分布の計測グラフ
で，これはプラズマ密度分布にほぼ対応している。複数
巻きのアンテナの場合でも最外周のループより直径の小
さい１つの環状プラズマが発生する。プラズマの形状は
圧力などで多少の変化はあるが，基本的にはアンテナの
形状に依存する。上記のごときプラズマ生成域における
不均一なプラズマ密度分布の影響を避けるため，現状で
は被処理物をプラズマ生成域から離し，プラズマの拡散
によって不均一の緩和が図られている。この場合，プラ
ズマ密度分布は生成されたプラズマ密度と，そこからの
距離のみに依存することになるので，生成密度を固定し
た場合，つまりアンテナ形状を変えない場合，均一性最
大の位置が一意的に決定され，それに被処理物の位置を
合わせることになる。アンテナの形状を変えて生成密度
を変えることもできるが，条件が頻繁に変わる場合は現
実的な方法とはいえない。又，高周波電力の投入パワ
ー，処理圧力，使用ガス種により，同じ装置構成でもプ
ラズマ生成の密度分布が異なるので，それに合わせた被
処理物の配置位置の上下移動，あるいはアンテナ形状の
改変が必要となる難点がある。又，高周波電力パワーを
大きくすると，図４に示すようにプラズマ密度分布の差
が大きくなり，拡散により均一化させるのに大きな距離
が必要となり，処理領域におけるプラズマ密度が失活や
拡散により低下する問題も生じる。本発明は，上記ＩＣ
Ｐによるプラズマを利用してプラズマ処理装置を構成す
るにあたり，ＩＣＰがかかえる上記問題点を解決すべ
く，その要因となるプラズマ密度分布の不均一性を改善
させたプラズマ処理方法及びその装置を提供することを
目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する第１の方法は，真空容器内に導入さ
れた処理ガスをアンテナからの電磁誘導によって誘起さ
れた高周波電場によりプラズマ化し，該プラズマにより
上記真空容器内に配置された被処理物をプラズマ処理す
るプラズマ処理方法において，上記アンテナを複数配置
し，各アンテナに供給する高周波電力の配分を調整する
ことにある。第２の方法は，同上プラズマ処理方法にお
いて，上記アンテナを複数配置し，各アンテナに供給す
る高周波電力の位相を調整することにある。第３の方法
は，同上プラズマ処理方法において，上記アンテナを複
数配置し，各アンテナに供給する高周波電力の電力配分
及び位相を調整することにある。又，上記目的を達成す
るために本発明が採用する第１の手段は，真空容器内に
導入された処理ガスをアンテナからの電磁誘導によって
誘起された高周波電場によりプラズマ化し，該プラズマ
により上記真空容器内に配置された被処理物をプラズマ
処理するプラズマ処理装置において，上記アンテナを複
数配置し，電力配分手段により各アンテナに供給する高
周波電力の配分を調整するようにしたことを特徴とする
プラズマ処理装置として構成されている。第２の手段
は，同上プラズマ処理装置において，上記アンテナを複
数配置し，移相調整手段により各アンテナに供給する高
周波電力の位相を調整するようにしたことを特徴とする
プラズマ処理装置として構成されている。第３の手段
は，同上プラズマ処理装置において，上記アンテナを複
数配置し，電力配分手段により各アンテナに供給する高
周波電力の配分を調整すると共に，移相調整手段により
各アンテナに供給する高周波電力の位相を調整するよう
にしたことを特徴とするプラズマ処理装置として構成さ
れている。
に本発明が採用する第１の方法は，真空容器内に導入さ
れた処理ガスをアンテナからの電磁誘導によって誘起さ
れた高周波電場によりプラズマ化し，該プラズマにより
上記真空容器内に配置された被処理物をプラズマ処理す
るプラズマ処理方法において，上記アンテナを複数配置
し，各アンテナに供給する高周波電力の配分を調整する
ことにある。第２の方法は，同上プラズマ処理方法にお
いて，上記アンテナを複数配置し，各アンテナに供給す
る高周波電力の位相を調整することにある。第３の方法
は，同上プラズマ処理方法において，上記アンテナを複
数配置し，各アンテナに供給する高周波電力の電力配分
及び位相を調整することにある。又，上記目的を達成す
るために本発明が採用する第１の手段は，真空容器内に
導入された処理ガスをアンテナからの電磁誘導によって
誘起された高周波電場によりプラズマ化し，該プラズマ
により上記真空容器内に配置された被処理物をプラズマ
処理するプラズマ処理装置において，上記アンテナを複
数配置し，電力配分手段により各アンテナに供給する高
周波電力の配分を調整するようにしたことを特徴とする
プラズマ処理装置として構成されている。第２の手段
は，同上プラズマ処理装置において，上記アンテナを複
数配置し，移相調整手段により各アンテナに供給する高
周波電力の位相を調整するようにしたことを特徴とする
プラズマ処理装置として構成されている。第３の手段
は，同上プラズマ処理装置において，上記アンテナを複
数配置し，電力配分手段により各アンテナに供給する高
周波電力の配分を調整すると共に，移相調整手段により
各アンテナに供給する高周波電力の位相を調整するよう
にしたことを特徴とするプラズマ処理装置として構成さ
れている。
【０００５】
【作用】本発明によれば，被処理物を配した真空容器内
にＩＰＣによるプラズマを生成するためのアンテナを複
数配置して，各アンテナに供給する高周波電力の電力配
分を調整することにより，真空容器内に誘起する高周波
電場の強度分布を可変とすることができ，プラズマ生成
域におけるプラズマ密度分布の状態を調整することがで
きる（請求項１）。又，各アンテナに供給する高周波電
力の位相を調整すると，各アンテナから放射される電磁
波の重ね合わせの状態を変化させることができるので，
プラズマの誘導電磁場へのカップリング状態の面内均一
性が増し，プラズマ生成域におけるプラズマ密度分布の
状態を調整することができる（請求項２）。更に，上記
電力配分の調整と位相の調整とを組み合わせると，それ
ぞれの調整による効果をより詳細に利用することができ
る（請求項３）。上記プラズマ処理方法を実施するため
の構成は，複数配置された各アンテナに電力配分手段を
介して高周波電力を供給する。電力配分手段により各ア
ンテナに供給される高周波電力は個々に調整されるの
で，真空容器内に誘起する高周波電場の強度分布を可変
とすることができ，プラズマ生成域におけるプラズマ密
度分布の状態を調整することができる（請求項４）。
又，移相調整手段を介して各アンテナに高周波電力を供
給すると，各アンテナに供給される高周波電力の位相差
を調整することができるので，各アンテナから放射され
る電磁波の重ね合わせの状態を変化させることができる
ので，プラズマの誘導電磁場へのカップリング状態の面
内均一性が増し，プラズマ生成域におけるプラズマ密度
分布の状態を調整することができる（請求項５）。更
に，上記電力配分手段及び移相調整手段を介して各アン
テナに高周波電力を供給すると，電力配分の調整と位相
の調整とを組み合わせることができ，それぞれの調整に
よる効果をより詳細に利用することができる（請求項
６）。
にＩＰＣによるプラズマを生成するためのアンテナを複
数配置して，各アンテナに供給する高周波電力の電力配
分を調整することにより，真空容器内に誘起する高周波
電場の強度分布を可変とすることができ，プラズマ生成
域におけるプラズマ密度分布の状態を調整することがで
きる（請求項１）。又，各アンテナに供給する高周波電
力の位相を調整すると，各アンテナから放射される電磁
波の重ね合わせの状態を変化させることができるので，
プラズマの誘導電磁場へのカップリング状態の面内均一
性が増し，プラズマ生成域におけるプラズマ密度分布の
状態を調整することができる（請求項２）。更に，上記
電力配分の調整と位相の調整とを組み合わせると，それ
ぞれの調整による効果をより詳細に利用することができ
る（請求項３）。上記プラズマ処理方法を実施するため
の構成は，複数配置された各アンテナに電力配分手段を
介して高周波電力を供給する。電力配分手段により各ア
ンテナに供給される高周波電力は個々に調整されるの
で，真空容器内に誘起する高周波電場の強度分布を可変
とすることができ，プラズマ生成域におけるプラズマ密
度分布の状態を調整することができる（請求項４）。
又，移相調整手段を介して各アンテナに高周波電力を供
給すると，各アンテナに供給される高周波電力の位相差
を調整することができるので，各アンテナから放射され
る電磁波の重ね合わせの状態を変化させることができる
ので，プラズマの誘導電磁場へのカップリング状態の面
内均一性が増し，プラズマ生成域におけるプラズマ密度
分布の状態を調整することができる（請求項５）。更
に，上記電力配分手段及び移相調整手段を介して各アン
テナに高周波電力を供給すると，電力配分の調整と位相
の調整とを組み合わせることができ，それぞれの調整に
よる効果をより詳細に利用することができる（請求項
６）。
【０００６】
【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明
の技術的範囲を限定するものではない。ここに，図１は
本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置の構成を示す
模式図，図２は実施例に係るアンテナの構成を示す斜視
図，図３はアンテナ配置の別実施態様を示す模式図であ
る。図１において，実施例構成になるプラズマ処理装置
１は，真空排気のための排気ポート７と処理ガスを導入
するガス導入ポート８とを備えた真空容器２の中心軸上
に高周波導入窓３を設けて，この高周波導入窓３の外側
に直径が異なる第１のアンテナＡ１と第２のアンテナＡ
２とを同軸に配して構成されている。上記アンテナＡ
１，Ａ２は，図２に示すように，それぞれ６mmφの銅管
を第１のアンテナＡ１は直径２００mmφ，第２のアンテ
ナＡ２は直径１５０mmφの単巻きループに形成して，高
周波電源６から１３．５６ＭＨｚ，最大電力２ＫＷの高
周波電力を供給する。このアンテナＡ１，Ａ２からの誘
導結合により誘起させた高周波電場により，真空容器２
内に導入したＡｒガスをプラズマ化させる。本実施例に
係るプラズマ処理装置１は，半導体基板に対するプラズ
マ処理を目的として構成されており，上記真空容器２内
の中心軸上に配設された載置台１１上に処理対象とする
基板（被処理物）１０が載置される。
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明
の技術的範囲を限定するものではない。ここに，図１は
本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置の構成を示す
模式図，図２は実施例に係るアンテナの構成を示す斜視
図，図３はアンテナ配置の別実施態様を示す模式図であ
る。図１において，実施例構成になるプラズマ処理装置
１は，真空排気のための排気ポート７と処理ガスを導入
するガス導入ポート８とを備えた真空容器２の中心軸上
に高周波導入窓３を設けて，この高周波導入窓３の外側
に直径が異なる第１のアンテナＡ１と第２のアンテナＡ
２とを同軸に配して構成されている。上記アンテナＡ
１，Ａ２は，図２に示すように，それぞれ６mmφの銅管
を第１のアンテナＡ１は直径２００mmφ，第２のアンテ
ナＡ２は直径１５０mmφの単巻きループに形成して，高
周波電源６から１３．５６ＭＨｚ，最大電力２ＫＷの高
周波電力を供給する。このアンテナＡ１，Ａ２からの誘
導結合により誘起させた高周波電場により，真空容器２
内に導入したＡｒガスをプラズマ化させる。本実施例に
係るプラズマ処理装置１は，半導体基板に対するプラズ
マ処理を目的として構成されており，上記真空容器２内
の中心軸上に配設された載置台１１上に処理対象とする
基板（被処理物）１０が載置される。
【０００７】上記各アンテナＡ１，Ａ２への高周波電力
は，高周波電源６からの電力の分配比率を調整するパワ
ースプリッタ（電力分配手段）４と，各アンテナＡ１，
Ａ２に供給する電力の位相を調整する位相シフタ（移相
調整手段）５とを介して各アンテナＡ１，Ａ２への電力
及び位相を調整し，整合器９ａ，９ｂを通して供給され
る。上記構成において，各アンテナＡ１，Ａ２に供給す
る高周波電力の分配比率をパワースプリッタ４により調
整すると，プラズマ生成域でのプラズマ密度分布のピー
ク位置を真空容器２の径方向に変化させることができ
る。例えば，分配比率を均等にしたときには，各アンテ
ナＡ１，Ａ２と同一の中心をもち，各アンテナＡ１，Ａ
２それぞれの直径を平均した直径を有する円上にピーク
位置が生じる。直径の大きい第１のアンテナＡ１側への
供給電力の方が大きくなるようにすると，ピーク位置の
直径は大きくなる。逆に第２のアンテナＡ２側の供給電
力を大きくすると，ピーク位置の直径は小さくなる。こ
の各アンテナＡ１，Ａ２への電力分配の調整により，プ
ラズマ生成域と基板１０との間の距離に適したプラズマ
をアンテナ形状を代えることなく生成できる。又，従来
構成ではプラズマ密度分布の均一性はプラズマの拡散に
頼っていたため，最大の均一性が得られる高さ位置は一
意に決定されてしまうが，電力分配比率の調整により，
最大の均一性が得られる高さ位置がコントロールできる
ことになる。又，各アンテナＡ１，Ａ２に供給する高周
波電力の位相差を位相シフタ５により調整すると，プラ
ズマ分布密度の径方向の均一性を向上させることができ
る。これは各アンテナＡ１，Ａ２から放射される電磁波
の重ね合わせ状態を変えることになり，プラズマの誘導
電磁場へのカップリング状態の面内均一性が向上する。
これにより，より高い位置でプラズマ密度分布の均一な
状態が得られることになり，基板１０をプラズマ生成域
に近い位置に配置できることになる。
は，高周波電源６からの電力の分配比率を調整するパワ
ースプリッタ（電力分配手段）４と，各アンテナＡ１，
Ａ２に供給する電力の位相を調整する位相シフタ（移相
調整手段）５とを介して各アンテナＡ１，Ａ２への電力
及び位相を調整し，整合器９ａ，９ｂを通して供給され
る。上記構成において，各アンテナＡ１，Ａ２に供給す
る高周波電力の分配比率をパワースプリッタ４により調
整すると，プラズマ生成域でのプラズマ密度分布のピー
ク位置を真空容器２の径方向に変化させることができ
る。例えば，分配比率を均等にしたときには，各アンテ
ナＡ１，Ａ２と同一の中心をもち，各アンテナＡ１，Ａ
２それぞれの直径を平均した直径を有する円上にピーク
位置が生じる。直径の大きい第１のアンテナＡ１側への
供給電力の方が大きくなるようにすると，ピーク位置の
直径は大きくなる。逆に第２のアンテナＡ２側の供給電
力を大きくすると，ピーク位置の直径は小さくなる。こ
の各アンテナＡ１，Ａ２への電力分配の調整により，プ
ラズマ生成域と基板１０との間の距離に適したプラズマ
をアンテナ形状を代えることなく生成できる。又，従来
構成ではプラズマ密度分布の均一性はプラズマの拡散に
頼っていたため，最大の均一性が得られる高さ位置は一
意に決定されてしまうが，電力分配比率の調整により，
最大の均一性が得られる高さ位置がコントロールできる
ことになる。又，各アンテナＡ１，Ａ２に供給する高周
波電力の位相差を位相シフタ５により調整すると，プラ
ズマ分布密度の径方向の均一性を向上させることができ
る。これは各アンテナＡ１，Ａ２から放射される電磁波
の重ね合わせ状態を変えることになり，プラズマの誘導
電磁場へのカップリング状態の面内均一性が向上する。
これにより，より高い位置でプラズマ密度分布の均一な
状態が得られることになり，基板１０をプラズマ生成域
に近い位置に配置できることになる。
【０００８】上記のように各アンテナＡ１，Ａ２に対す
る電力配分又は位相差の調整を行うことにより，アンテ
ナに寄り近い位置にプラズマ密度分布が均一となる領域
を設定できるので，基板１０に対するプラズマ処理作用
を及ぼすプラズマの失活量が低減され，より高速で投入
パワーに対して効率のよい処理が実施できる。特に，エ
ッチング処理には効果的である。上記電力配分の調整と
位相差の調整とは，上記のようにそれぞれ個別に実施す
ることもできるが，両者を併用することによりプラズマ
密度分布が均一となる位置の調整を効果的に実施するこ
とができる。以上説明した構成では，２つのアンテナＡ
１，Ａ２を同心円状に配置するアンテナ構成を示した
が，３以上のアンテナの同心円配置，あるいは，図３に
示すように，複数のアンテナＡ１，Ａ２，Ａ３…を分散
配置することもできる。これらのアンテナは，同一径の
アンテナの組み合わせでも，異径のアンテナの組み合わ
せでもよく，その配列も所望のプラズマ生成領域の範
囲，形状に合わせて配置して，それぞれの電力配分又は
位相差の調整を行うことができる。
る電力配分又は位相差の調整を行うことにより，アンテ
ナに寄り近い位置にプラズマ密度分布が均一となる領域
を設定できるので，基板１０に対するプラズマ処理作用
を及ぼすプラズマの失活量が低減され，より高速で投入
パワーに対して効率のよい処理が実施できる。特に，エ
ッチング処理には効果的である。上記電力配分の調整と
位相差の調整とは，上記のようにそれぞれ個別に実施す
ることもできるが，両者を併用することによりプラズマ
密度分布が均一となる位置の調整を効果的に実施するこ
とができる。以上説明した構成では，２つのアンテナＡ
１，Ａ２を同心円状に配置するアンテナ構成を示した
が，３以上のアンテナの同心円配置，あるいは，図３に
示すように，複数のアンテナＡ１，Ａ２，Ａ３…を分散
配置することもできる。これらのアンテナは，同一径の
アンテナの組み合わせでも，異径のアンテナの組み合わ
せでもよく，その配列も所望のプラズマ生成領域の範
囲，形状に合わせて配置して，それぞれの電力配分又は
位相差の調整を行うことができる。
【０００９】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば，被処
理物を配した真空容器内にＩＰＣによるプラズマを生成
するためのアンテナを複数配置して，各アンテナに供給
する高周波電力の電力配分を調整することにより，真空
容器内に誘起する高周波電場の強度分布を可変とするこ
とができ，プラズマ生成域におけるプラズマ密度分布の
状態を調整することができる（請求項１）。又，各アン
テナに供給する高周波電力の位相を調整すると，各アン
テナから放射される電磁波の重ね合わせの状態を変化さ
せることができるので，プラズマの誘導電磁場へのカッ
プリング状態の面内均一性が増し，プラズマ生成域にお
けるプラズマ密度分布の状態を調整することができる
（請求項２）。更に，上記電力配分の調整と位相の調整
とを組み合わせると，それぞれの調整による効果をより
詳細に利用することができる（請求項３）。上記プラズ
マ処理方法を実施するための構成は，複数配置された各
アンテナに電力配分手段を介して高周波電力を供給す
る。電力配分手段により各アンテナに供給される高周波
電力は個々に調整されるので，真空容器内に誘起する高
周波電場の強度分布を可変とすることができ，プラズマ
生成域におけるプラズマ密度分布の状態を調整すること
ができる（請求項４）。又，移相調整手段を介して各ア
ンテナに高周波電力を供給すると，各アンテナに供給さ
れる高周波電力の位相差を調整することができるので，
各アンテナから放射される電磁波の重ね合わせの状態を
変化させることができるので，プラズマの誘導電磁場へ
のカップリング状態の面内均一性が増し，プラズマ生成
域におけるプラズマ密度分布の状態を調整することがで
きる（請求項５）。更に，上記電力配分手段及び移相調
整手段を介して各アンテナに高周波電力を供給すると，
電力配分の調整と位相の調整とを組み合わせることがで
き，それぞれの調整による効果をより詳細に利用するこ
とができる（請求項６）。上記のように本発明によれ
ば，ＩＣＰによるプラズマを利用したプラズマ処理にお
いて，プラズマ密度分布の面内均一性を向上させ，面内
均一性の高いプラズマのアンテナからの距離を制御でき
るので，プラズマ処理の自由度，効率の向上を図ること
ができる。
理物を配した真空容器内にＩＰＣによるプラズマを生成
するためのアンテナを複数配置して，各アンテナに供給
する高周波電力の電力配分を調整することにより，真空
容器内に誘起する高周波電場の強度分布を可変とするこ
とができ，プラズマ生成域におけるプラズマ密度分布の
状態を調整することができる（請求項１）。又，各アン
テナに供給する高周波電力の位相を調整すると，各アン
テナから放射される電磁波の重ね合わせの状態を変化さ
せることができるので，プラズマの誘導電磁場へのカッ
プリング状態の面内均一性が増し，プラズマ生成域にお
けるプラズマ密度分布の状態を調整することができる
（請求項２）。更に，上記電力配分の調整と位相の調整
とを組み合わせると，それぞれの調整による効果をより
詳細に利用することができる（請求項３）。上記プラズ
マ処理方法を実施するための構成は，複数配置された各
アンテナに電力配分手段を介して高周波電力を供給す
る。電力配分手段により各アンテナに供給される高周波
電力は個々に調整されるので，真空容器内に誘起する高
周波電場の強度分布を可変とすることができ，プラズマ
生成域におけるプラズマ密度分布の状態を調整すること
ができる（請求項４）。又，移相調整手段を介して各ア
ンテナに高周波電力を供給すると，各アンテナに供給さ
れる高周波電力の位相差を調整することができるので，
各アンテナから放射される電磁波の重ね合わせの状態を
変化させることができるので，プラズマの誘導電磁場へ
のカップリング状態の面内均一性が増し，プラズマ生成
域におけるプラズマ密度分布の状態を調整することがで
きる（請求項５）。更に，上記電力配分手段及び移相調
整手段を介して各アンテナに高周波電力を供給すると，
電力配分の調整と位相の調整とを組み合わせることがで
き，それぞれの調整による効果をより詳細に利用するこ
とができる（請求項６）。上記のように本発明によれ
ば，ＩＣＰによるプラズマを利用したプラズマ処理にお
いて，プラズマ密度分布の面内均一性を向上させ，面内
均一性の高いプラズマのアンテナからの距離を制御でき
るので，プラズマ処理の自由度，効率の向上を図ること
ができる。
【図１】 本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置の
構成を示す模式図。
構成を示す模式図。
【図２】 実施例に係るアンテナの構成を示す斜視図。
【図３】 アンテナ構成の別実施態様を示す模式図。
【図４】 単巻きループアンテナによる径方向飽和イオ
ン電流密度分布のグラフ。
ン電流密度分布のグラフ。
【図５】 従来例に係るプラズマ処理装置の構成を示す
模式図。
模式図。
１…プラズマ処理装置 ２…真空容器 ３…高周波導入窓 ４…パワースプリッタ（電力分配手段） ５…位相シフタ（移相調整手段） ６…高周波電源 １０…基板（被処理物）
Claims (6)
- 【請求項１】 真空容器内に導入された処理ガスをアン
テナからの電磁誘導によって誘起された高周波電場によ
りプラズマ化し，該プラズマにより上記真空容器内に配
置された被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理方法
において，上記アンテナを複数配置し，各アンテナに供
給する高周波電力の配分を調整することを特徴とするプ
ラズマ処理方法。 - 【請求項２】 真空容器内に導入された処理ガスをアン
テナからの電磁誘導によって誘起された高周波電場によ
りプラズマ化し，該プラズマにより上記真空容器内に配
置された被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理方法
において，上記アンテナを複数配置し，各アンテナに供
給する高周波電力の位相を調整することを特徴とするプ
ラズマ処理方法。 - 【請求項３】 真空容器内に導入された処理ガスをアン
テナからの電磁誘導によって誘起された高周波電場によ
りプラズマ化し，該プラズマにより上記真空容器内に配
置された被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理方法
において，上記アンテナを複数配置し，各アンテナに供
給する高周波電力の電力配分及び位相を調整することを
特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項４】 真空容器内に導入された処理ガスをアン
テナからの電磁誘導によって誘起された高周波電場によ
りプラズマ化し，該プラズマにより上記真空容器内に配
置された被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置
において，上記アンテナを複数配置し，電力配分手段に
より各アンテナに供給する高周波電力の配分を調整する
ようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項５】 真空容器内に導入された処理ガスをアン
テナからの電磁誘導によって誘起された高周波電場によ
りプラズマ化し，該プラズマにより上記真空容器内に配
置された被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置
において，上記アンテナを複数配置し，移相調整手段に
より各アンテナに供給する高周波電力の位相を調整する
ようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項６】 真空容器内に導入された処理ガスをアン
テナからの電磁誘導によって誘起された高周波電場によ
りプラズマ化し，該プラズマにより上記真空容器内に配
置された被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置
において，上記アンテナを複数配置し，電力配分手段に
より各アンテナに供給する高周波電力の配分を調整する
と共に，移相調整手段により各アンテナに供給する高周
波電力の位相を調整するようにしたことを特徴とするプ
ラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6212369A JPH0878191A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6212369A JPH0878191A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0878191A true JPH0878191A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16621427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6212369A Pending JPH0878191A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0878191A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0756309A1 (en) * | 1995-07-26 | 1997-01-29 | Applied Materials, Inc. | Plasma systems for processing substrates |
| JPH1092598A (ja) * | 1996-05-13 | 1998-04-10 | Applied Materials Inc | 上部にソレノイドアンテナを有する電磁結合ｒｆプラズマリアクター |
| EP0860855A1 (en) * | 1997-02-10 | 1998-08-26 | Applied Materials, Inc. | Antenna for generating a plasma and HDP-CVD processing chamber having such antenna |
| JPH10241897A (ja) * | 1996-12-27 | 1998-09-11 | Anelva Corp | プラズマ処理装置 |
| JPH10284291A (ja) * | 1997-04-02 | 1998-10-23 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置及び処理方法 |
| US5907221A (en) * | 1995-08-16 | 1999-05-25 | Applied Materials, Inc. | Inductively coupled plasma reactor with an inductive coil antenna having independent loops |
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| JP2002519861A (ja) * | 1998-06-30 | 2002-07-02 | ラム リサーチ コーポレーション | 誘導結合型プラズマ発生システム用の複数コイル・アンテナ |
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| KR20190138374A (ko) * | 2018-06-05 | 2019-12-13 | 인베니아 주식회사 | 안테나 유닛 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 |
| KR20190138371A (ko) * | 2018-06-05 | 2019-12-13 | 인베니아 주식회사 | 안테나 유닛 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 |
-
1994
- 1994-09-06 JP JP6212369A patent/JPH0878191A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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