JPH1070107A - プラズマ励起用アンテナ、プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ励起用アンテナ、プラズマ処理装置Info
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- JPH1070107A JPH1070107A JP8242648A JP24264896A JPH1070107A JP H1070107 A JPH1070107 A JP H1070107A JP 8242648 A JP8242648 A JP 8242648A JP 24264896 A JP24264896 A JP 24264896A JP H1070107 A JPH1070107 A JP H1070107A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】端子間の電圧差を小さくできるプラズマ励起用
アンテナを提供する。 【解決手段】 複数の部分アンテナ２１〜２５と複数の
コンデンサ７１〜７４とを交互に接続してプラズマ励起
用アンテナ２を構成する。このプラズマ励起用アンテナ
２に交流電流を流して各部分アンテナ２１〜２５から電
磁波を放射させ、プラズマ発生槽内のガスをプラズマ化
する際、部分アンテナ２１〜２５とコンデンサ１２、７
１〜７４とで構成される部分的なＬＣ直列回路が共振状
態になるようにしておく。インピーダンスが下がり、端
子４１a、４５b間の電圧差を小さくできるので、端子４
１a、４５b間で放電が生じたり、プラズマ中に不純物が
混入することがなくなる。
アンテナを提供する。 【解決手段】 複数の部分アンテナ２１〜２５と複数の
コンデンサ７１〜７４とを交互に接続してプラズマ励起
用アンテナ２を構成する。このプラズマ励起用アンテナ
２に交流電流を流して各部分アンテナ２１〜２５から電
磁波を放射させ、プラズマ発生槽内のガスをプラズマ化
する際、部分アンテナ２１〜２５とコンデンサ１２、７
１〜７４とで構成される部分的なＬＣ直列回路が共振状
態になるようにしておく。インピーダンスが下がり、端
子４１a、４５b間の電圧差を小さくできるので、端子４
１a、４５b間で放電が生じたり、プラズマ中に不純物が
混入することがなくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを発生さ
せる技術に関し、特に、プラズマ発生槽内に導入された
ガスに電磁波を放射してプラズマ化させるプラズマ励起
用アンテナに関する。
せる技術に関し、特に、プラズマ発生槽内に導入された
ガスに電磁波を放射してプラズマ化させるプラズマ励起
用アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、エッチング工程や薄膜の形成
工程において、所望ガスのプラズマを利用して処理対象
物の加工を行う装置が広く用いられている。例えば、図
３(ａ)のエッチング装置１００は、プラズマを用いて基
板表面の薄膜をエッチングする装置であり、金属で構成
された反応槽１０５と、誘電体で構成されたプラズマ発
生槽１０６と、ループアンテナ１０２とを有している。
工程において、所望ガスのプラズマを利用して処理対象
物の加工を行う装置が広く用いられている。例えば、図
３(ａ)のエッチング装置１００は、プラズマを用いて基
板表面の薄膜をエッチングする装置であり、金属で構成
された反応槽１０５と、誘電体で構成されたプラズマ発
生槽１０６と、ループアンテナ１０２とを有している。
【０００３】プラズマ発生槽１０６は、反応槽１０５の
上部に取り付けられており、ループアンテナ１０２は、
同図(ｂ)に示すように、プラズマ発生槽１０６の外周に
設けられており、一端がマッチングボックス１１１を介
して高周波電源１１０に接続され、他端が接地電位に接
続されている。
上部に取り付けられており、ループアンテナ１０２は、
同図(ｂ)に示すように、プラズマ発生槽１０６の外周に
設けられており、一端がマッチングボックス１１１を介
して高周波電源１１０に接続され、他端が接地電位に接
続されている。
【０００４】このエッチング装置１００内に予め基板１
０８を配置しておき、図示しない真空ポンプを起動し、
反応槽１０５内とプラズマ発生槽１０６内とを高真空状
態にした後エッチングガスを導入し、高周波電源１１０
を起動してループアンテナ１０２に高周波電圧を印加す
ると、ループアンテナ１０２から放射される電磁波によ
ってエッチングガスが励起され、エッチングガスプラズ
マ１０７が発生する。
０８を配置しておき、図示しない真空ポンプを起動し、
反応槽１０５内とプラズマ発生槽１０６内とを高真空状
態にした後エッチングガスを導入し、高周波電源１１０
を起動してループアンテナ１０２に高周波電圧を印加す
ると、ループアンテナ１０２から放射される電磁波によ
ってエッチングガスが励起され、エッチングガスプラズ
マ１０７が発生する。
【０００５】反応槽１０５とプラズマ発生槽１０６の外
部には、電磁石１１４1、１１４2が設けられ、発生した
エッチングガスプラズマ１０７がウェハー１０８表面に
輸送されるような磁界が形成されており、ウェハー１０
８表面がエッチングガスプラズマ１０７に接触すると、
薄膜のエッチング加工が行われる。
部には、電磁石１１４1、１１４2が設けられ、発生した
エッチングガスプラズマ１０７がウェハー１０８表面に
輸送されるような磁界が形成されており、ウェハー１０
８表面がエッチングガスプラズマ１０７に接触すると、
薄膜のエッチング加工が行われる。
【０００６】このようなエッチング装置１００におい
て、ウェハー１０８表面のエッチングばらつきを小さく
するためには、エッチングガスプラズマ１０７を均一に
する必要がある。そのためにはループアンテナ１０２全
体から均一に電磁波が放射されることが望ましいので、
ループアンテナ１０２の両端は、符号１１５で示すよう
に、互いに近接させ、ループ状にしておく必要がある。
て、ウェハー１０８表面のエッチングばらつきを小さく
するためには、エッチングガスプラズマ１０７を均一に
する必要がある。そのためにはループアンテナ１０２全
体から均一に電磁波が放射されることが望ましいので、
ループアンテナ１０２の両端は、符号１１５で示すよう
に、互いに近接させ、ループ状にしておく必要がある。
【０００７】他方、エッチング処理すべき基板は近年次
第に大型化しており、それに対応するために、上述した
ループアンテナ１０２も大型化し、投入すべき電力も大
きくなっている。
第に大型化しており、それに対応するために、上述した
ループアンテナ１０２も大型化し、投入すべき電力も大
きくなっている。
【０００８】ループアンテナ１０２と、高周波電源１１
０と、マッチングボックス１１１とは、同図(ｃ)に示す
ような等価回路を形成しているが、大型化したループア
ンテナ１０２に大電流を流すために、マッチングボック
ス１１１を介して印加する高周波電圧Ｖを大きくした場
合には、電源側の端子と接地側の端子とが近接した部分
１１５において、端子間に放電が発生し、プラズマが不
安定になるという問題があった。
０と、マッチングボックス１１１とは、同図(ｃ)に示す
ような等価回路を形成しているが、大型化したループア
ンテナ１０２に大電流を流すために、マッチングボック
ス１１１を介して印加する高周波電圧Ｖを大きくした場
合には、電源側の端子と接地側の端子とが近接した部分
１１５において、端子間に放電が発生し、プラズマが不
安定になるという問題があった。
【０００９】また、ループアンテナに印加する高周波電
圧が大きくなると、ループアンテナ１０２の電源側端子
近傍のプラズマ発生槽１０６内壁がスパッタされる場合
があり、エッチングガスプラズマ中に不純物として混入
してしまうという問題も生じていた。
圧が大きくなると、ループアンテナ１０２の電源側端子
近傍のプラズマ発生槽１０６内壁がスパッタされる場合
があり、エッチングガスプラズマ中に不純物として混入
してしまうという問題も生じていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたもので、その目的
は、小さな印加電圧で大きな電流を流すことができるプ
ラズマ励起用アンテナを提供することにある。
の不都合を解決するために創作されたもので、その目的
は、小さな印加電圧で大きな電流を流すことができるプ
ラズマ励起用アンテナを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、高周波電圧が印加される端
子間が近接したプラズマ励起用アンテナであって、電磁
波を放射できるように構成された複数の部分アンテナ
と、複数のコンデンサとを有し、前記部分アンテナと前
記コンデンサとが電気的に交互に接続されて構成され、
その両端が前記端子にされて交流電流が流されたときに
前記各部分アンテナから電磁波を放射できるように構成
されたことを特徴とする。
に、請求項１記載の発明は、高周波電圧が印加される端
子間が近接したプラズマ励起用アンテナであって、電磁
波を放射できるように構成された複数の部分アンテナ
と、複数のコンデンサとを有し、前記部分アンテナと前
記コンデンサとが電気的に交互に接続されて構成され、
その両端が前記端子にされて交流電流が流されたときに
前記各部分アンテナから電磁波を放射できるように構成
されたことを特徴とする。
【００１２】この場合、請求項２記載の発明のように、
プラズマ励起用アンテナの一端がコンデンサを有するマ
ッチングボックスを介して電源に接続される場合には、
前記マッチングボックス内のコンデンサを含め、互いに
接続されたコンデンサと部分アンテナの各１個で構成さ
れる部分的なＬＣ直列回路が、印加される高周波電圧の
周波数に対して共振状態に置かれるように構成しておく
とよい。
プラズマ励起用アンテナの一端がコンデンサを有するマ
ッチングボックスを介して電源に接続される場合には、
前記マッチングボックス内のコンデンサを含め、互いに
接続されたコンデンサと部分アンテナの各１個で構成さ
れる部分的なＬＣ直列回路が、印加される高周波電圧の
周波数に対して共振状態に置かれるように構成しておく
とよい。
【００１３】他方、請求項３記載の発明は、プラズマ処
理装置であって、請求項１又は請求項２のいずれか１項
記載のプラズマ励起用アンテナと、プラズマ化すべきガ
スを導入するプラズマ発生槽とを有することを特徴とす
る。
理装置であって、請求項１又は請求項２のいずれか１項
記載のプラズマ励起用アンテナと、プラズマ化すべきガ
スを導入するプラズマ発生槽とを有することを特徴とす
る。
【００１４】この請求項３記載の発明については、請求
項４記載の発明のように、前記プラズマ励起用アンテナ
を複数有しており、各プラズマ励起用アンテナで同じプ
ラズマ発生槽内のガスをプラズマ化する場合には、各プ
ラズマ励起用アンテナの固有共振周波数が、互いに１ｋ
Ｈｚ以上異なるように構成しておくとよい。
項４記載の発明のように、前記プラズマ励起用アンテナ
を複数有しており、各プラズマ励起用アンテナで同じプ
ラズマ発生槽内のガスをプラズマ化する場合には、各プ
ラズマ励起用アンテナの固有共振周波数が、互いに１ｋ
Ｈｚ以上異なるように構成しておくとよい。
【００１５】従来、プラズマ励起に用いられていたよう
なループアンテナでは、周波数ωで電流Ｉを流したい場
合、ループアンテナのインダクタンス値をＬ'とする
と、 Ｖ ＝ ω・Ｌ'・Ｉ の大きさの高周波電圧Ｖを印加する必要があった。
なループアンテナでは、周波数ωで電流Ｉを流したい場
合、ループアンテナのインダクタンス値をＬ'とする
と、 Ｖ ＝ ω・Ｌ'・Ｉ の大きさの高周波電圧Ｖを印加する必要があった。
【００１６】大径のループアンテナを用い、高密度のプ
ラズマを発生させたい場合には、周波数ωの値が大きく
なり、また、電流Ｉの値も大きくなるため、印加する高
周波電圧Ｖの値も大きくなってしまう。
ラズマを発生させたい場合には、周波数ωの値が大きく
なり、また、電流Ｉの値も大きくなるため、印加する高
周波電圧Ｖの値も大きくなってしまう。
【００１７】ところが、一般にループアンテナは、高周
波電圧を印加する端子間が近接しているため、大きな高
周波電圧Ｖを印加した場合には、電源側端子と接地側端
子間で放電が生じてしまう。
波電圧を印加する端子間が近接しているため、大きな高
周波電圧Ｖを印加した場合には、電源側端子と接地側端
子間で放電が生じてしまう。
【００１８】上述の本発明の構成によれば、ループアン
テナを複数の部分アンテナに分割し、各部分アンテナ同
士をコンデンサによって電気的に接続している。この場
合、合計のインダクタンス値がＬ0であるｎ個の部分ア
ンテナと、ｎ−１個のコンデンサによってプラズマ励起
用アンテナを構成した場合、マッチングボックス内のコ
ンデンサを含めて、部分アンテナとコンデンサ各１個で
構成されるｎ個の部分的なＬＣ直列回路が形成される。
従って、それら部分的なＬＣ直列回路の両端に生じる電
圧は全体に印加される電圧の１／ｎになる。
テナを複数の部分アンテナに分割し、各部分アンテナ同
士をコンデンサによって電気的に接続している。この場
合、合計のインダクタンス値がＬ0であるｎ個の部分ア
ンテナと、ｎ−１個のコンデンサによってプラズマ励起
用アンテナを構成した場合、マッチングボックス内のコ
ンデンサを含めて、部分アンテナとコンデンサ各１個で
構成されるｎ個の部分的なＬＣ直列回路が形成される。
従って、それら部分的なＬＣ直列回路の両端に生じる電
圧は全体に印加される電圧の１／ｎになる。
【００１９】そのような部分アンテナ１個当たりのイン
ダクタンスをＬn、コンデンサ１個当たりのキャパシタ
ンスをＣnとした場合、印加される高周波電圧の周波数
ωに対し、 ω2・Ｌ・Ｃ の値を可及的に１に近づける
と、部分アンテナとコンデンサの各１個で構成される部
分的なＬＣ直列回路を共振状態に置くことができる。
ダクタンスをＬn、コンデンサ１個当たりのキャパシタ
ンスをＣnとした場合、印加される高周波電圧の周波数
ωに対し、 ω2・Ｌ・Ｃ の値を可及的に１に近づける
と、部分アンテナとコンデンサの各１個で構成される部
分的なＬＣ直列回路を共振状態に置くことができる。
【００２０】部分的なＬＣ直列回路が共振状態にある場
合、その部分のインピーダンスは最も小さくなる。従っ
て、マッチングボックス内のコンデンサを含めて構成さ
れるｎ個の部分的なＬＣ直列回路ができるだけ共振状態
に近づくように部分アンテナのインダクタンス値とコン
デンサのキャパシタンス値を選択すれば、プラズマ励起
用アンテナ全体のインピーダンスが小さくなる。従っ
て、小さな高周波電圧で大きな電流を流すことができる
ようになるので、大電力を投入した場合であってもプラ
ズマ励起用アンテナの電源側の端子と接地側の端子間の
電圧差が小さくなり、放電が生じなくなる。
合、その部分のインピーダンスは最も小さくなる。従っ
て、マッチングボックス内のコンデンサを含めて構成さ
れるｎ個の部分的なＬＣ直列回路ができるだけ共振状態
に近づくように部分アンテナのインダクタンス値とコン
デンサのキャパシタンス値を選択すれば、プラズマ励起
用アンテナ全体のインピーダンスが小さくなる。従っ
て、小さな高周波電圧で大きな電流を流すことができる
ようになるので、大電力を投入した場合であってもプラ
ズマ励起用アンテナの電源側の端子と接地側の端子間の
電圧差が小さくなり、放電が生じなくなる。
【００２１】ところで、プラズマ励起用アンテナをプラ
ズマ発生槽に取り付ける場合、従来ではプラズマ発生槽
とプラズマ励起用アンテナ間の間隔を、電源に接続され
た方を遠く、接地電位に接続された方を近くなるように
配置し、プラズマ発生槽内の電界が均一になるように
し、プラズマ中に不純物が混入しないようにしているも
のがあった。本発明のプラズマ励起用アンテナでは、印
加する高周波電圧が低電圧で済むので、プラズマ発生槽
との距離を一定にしておいても、プラズマ発生槽内のガ
スを均一にプラズマ化できる。
ズマ発生槽に取り付ける場合、従来ではプラズマ発生槽
とプラズマ励起用アンテナ間の間隔を、電源に接続され
た方を遠く、接地電位に接続された方を近くなるように
配置し、プラズマ発生槽内の電界が均一になるように
し、プラズマ中に不純物が混入しないようにしているも
のがあった。本発明のプラズマ励起用アンテナでは、印
加する高周波電圧が低電圧で済むので、プラズマ発生槽
との距離を一定にしておいても、プラズマ発生槽内のガ
スを均一にプラズマ化できる。
【００２２】本発明のプラズマ励起用アンテナを複数設
けたプラズマ発生槽では、各プラズマ励起用アンテナに
独立した高周波電源から電圧を印加して一つのプラズマ
発生槽内に導入されたガスをプラズマ化する場合、各プ
ラズマ励起用アンテナの固有共振周波数の値が互いに１
ｋＨｚ以上異なるようにしておく。その場合、各プラズ
マ励起用アンテナの部分的なＬＣ直列回路に共振を起こ
させるときに、各高周波電源の周波数を異ならせること
ができるので、プラズマ励起用アンテナ間の相互干渉を
防止することができる。
けたプラズマ発生槽では、各プラズマ励起用アンテナに
独立した高周波電源から電圧を印加して一つのプラズマ
発生槽内に導入されたガスをプラズマ化する場合、各プ
ラズマ励起用アンテナの固有共振周波数の値が互いに１
ｋＨｚ以上異なるようにしておく。その場合、各プラズ
マ励起用アンテナの部分的なＬＣ直列回路に共振を起こ
させるときに、各高周波電源の周波数を異ならせること
ができるので、プラズマ励起用アンテナ間の相互干渉を
防止することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１を参照し、符号２は、本発明
のプラズマ励起用アンテナの一例であるループアンテナ
であり、５個の部分アンテナ２１〜２５と、４個のコン
デンサ７１〜７４とを有している。
のプラズマ励起用アンテナの一例であるループアンテナ
であり、５個の部分アンテナ２１〜２５と、４個のコン
デンサ７１〜７４とを有している。
【００２４】各部分アンテナ２１〜２５は、電磁波の放
射を行うインダクタンス部分３１〜３５をそれぞれ有し
ており、それらインダクタンス部分３１〜３５の両端に
は、端子４１a〜４５aと端子４１b〜４５bがそれぞれ設
けられている。
射を行うインダクタンス部分３１〜３５をそれぞれ有し
ており、それらインダクタンス部分３１〜３５の両端に
は、端子４１a〜４５aと端子４１b〜４５bがそれぞれ設
けられている。
【００２５】インダクタンス部分３１〜３５と端子４１
a〜４５a、４１b〜４５bは金属の細板で構成されてお
り、各インダクタンス部分３１〜３５は円弧状に曲げら
れ、同じ平面内で一つのループ形状(この例では３００
ｍｍφ)を成すように配置されている。各端子４２a〜４
５a、４１b〜４４b、各インダクタンス部分３１〜３５
の位置する面に対して垂直になるように同一方向設けら
れている。
a〜４５a、４１b〜４５bは金属の細板で構成されてお
り、各インダクタンス部分３１〜３５は円弧状に曲げら
れ、同じ平面内で一つのループ形状(この例では３００
ｍｍφ)を成すように配置されている。各端子４２a〜４
５a、４１b〜４４b、各インダクタンス部分３１〜３５
の位置する面に対して垂直になるように同一方向設けら
れている。
【００２６】端子４１bと端子４２a間、端子４２bと端
子４３a間、端子４３bと端子４４a間、端子４４bと端子
４５a間には、高耐圧用のコンデンサ７１〜７４がそれ
ぞれ配置され、同図(ｂ)に示すように、各コンデンサ７
１〜７４の一方の電極７０aは端子４２a〜４５aに固定
され、他方の電極７０bは端子４１b〜４４bに固定され
ている。
子４３a間、端子４３bと端子４４a間、端子４４bと端子
４５a間には、高耐圧用のコンデンサ７１〜７４がそれ
ぞれ配置され、同図(ｂ)に示すように、各コンデンサ７
１〜７４の一方の電極７０aは端子４２a〜４５aに固定
され、他方の電極７０bは端子４１b〜４４bに固定され
ている。
【００２７】このループアンテナ２は、図２(ａ)に示す
ようなプラズマ発生槽６を有するプラズマ処理装置３に
用いられており、プラズマ発生槽６の天井に設けられた
ガラス窓８上に、スペーサー９１〜９３を介して載置さ
れている。
ようなプラズマ発生槽６を有するプラズマ処理装置３に
用いられており、プラズマ発生槽６の天井に設けられた
ガラス窓８上に、スペーサー９１〜９３を介して載置さ
れている。
【００２８】ループアンテナ２の一端の端子４１aは、
同図(ｂ)に等価回路を示すマッチングボックス１１を介
して高周波電源に接続されており(マッチングボックス
と高周波電源は、この図２(ａ)では省略した。)、他端
の端子４５bは接地電位に接続され、高周波電源１０を
起動して端子４１a、４５b間に高周波電圧を印加する
と、プラズマ発生槽６内に導入されたガスがプラズマ化
される。
同図(ｂ)に等価回路を示すマッチングボックス１１を介
して高周波電源に接続されており(マッチングボックス
と高周波電源は、この図２(ａ)では省略した。)、他端
の端子４５bは接地電位に接続され、高周波電源１０を
起動して端子４１a、４５b間に高周波電圧を印加する
と、プラズマ発生槽６内に導入されたガスがプラズマ化
される。
【００２９】このループアンテナ２は、同図(ｂ)に示す
等価回路の通り、各インダクタンス部分２１〜２５のイ
ンダクタンス成分をＬ1〜Ｌ5、各コンデンサ７１〜７４
のキャパシタンス成分をＣ2〜Ｃ5、マッチングボックス
１１内でループアンテナ２と高周波電源１０との間に接
続されているコンデンサ１２のキャパシタンス成分をＣ
1で表した場合、各インダクタンス成分Ｌ1〜Ｌ5とキャ
パシタンス成分Ｃ1〜5とは交互に位置しているので、Ｃ
1Ｌ1、Ｃ2Ｌ2、Ｃ3Ｌ3、Ｃ4Ｌ4、Ｃ5Ｌ5の５個の部分的
なＬＣ直列回路が形成されている。
等価回路の通り、各インダクタンス部分２１〜２５のイ
ンダクタンス成分をＬ1〜Ｌ5、各コンデンサ７１〜７４
のキャパシタンス成分をＣ2〜Ｃ5、マッチングボックス
１１内でループアンテナ２と高周波電源１０との間に接
続されているコンデンサ１２のキャパシタンス成分をＣ
1で表した場合、各インダクタンス成分Ｌ1〜Ｌ5とキャ
パシタンス成分Ｃ1〜5とは交互に位置しているので、Ｃ
1Ｌ1、Ｃ2Ｌ2、Ｃ3Ｌ3、Ｃ4Ｌ4、Ｃ5Ｌ5の５個の部分的
なＬＣ直列回路が形成されている。
【００３０】コンデンサ１２、７１〜７４に、キャパシ
タンス成分Ｃ1〜Ｃ5が１０００ｐＦのものを用い、高周
波電源１０を起動して、マッチングボックス１１を介し
て周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加し、ルー
プアンテナ２内の電圧を測定した。その結果得られた、
図２(ｂ)に示すＶ0pp〜Ｖ6ppの各測定点の電圧を示す。
タンス成分Ｃ1〜Ｃ5が１０００ｐＦのものを用い、高周
波電源１０を起動して、マッチングボックス１１を介し
て周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加し、ルー
プアンテナ２内の電圧を測定した。その結果得られた、
図２(ｂ)に示すＶ0pp〜Ｖ6ppの各測定点の電圧を示す。
【００３１】Ｖ0pp ＝ ２．３ｋＶ Ｖ1pp ＝ ４．３ｋＶ Ｖ2pp ＝ ４．５ｋＶ Ｖ3pp ＝ ４．４ｋＶ Ｖ5pp ＝ ４．５ｋＶ Ｖ6pp ＝ ４．３ｋＶ 最も近接している両端の端子４１a、４５b間の電圧値が
２．３ｋＶ(Ｖ0ppの値)と低電圧であり、端子４１a、４
５b間には放電は生じなかった。
２．３ｋＶ(Ｖ0ppの値)と低電圧であり、端子４１a、４
５b間には放電は生じなかった。
【００３２】それに対し、図３のループアンテナ１０２
では、上述の場合と同じ周波数で同じ電流が流れるよう
に高周波電圧を印加したところ、ループアンテナ１０２
の両端の電圧Ｖは１３．８ｋＶであり、エッチング中、
その両端の端子間に放電が生じる場合があった。なお、
そのループアンテナ１０２には直径３５０φのものを用
い、浮遊容量は２０〜３０ｐＦであった。また、マッチ
ングボックス１１１内のコンデンサには、キャパシタン
ス値が５００ｐＦのものを用いた。
では、上述の場合と同じ周波数で同じ電流が流れるよう
に高周波電圧を印加したところ、ループアンテナ１０２
の両端の電圧Ｖは１３．８ｋＶであり、エッチング中、
その両端の端子間に放電が生じる場合があった。なお、
そのループアンテナ１０２には直径３５０φのものを用
い、浮遊容量は２０〜３０ｐＦであった。また、マッチ
ングボックス１１１内のコンデンサには、キャパシタン
ス値が５００ｐＦのものを用いた。
【００３３】以上説明したプラズマ処理装置３は、プラ
ズマ励起用アンテナを天井上に配置するものであった
が、図３(ｂ)のように、プラズマ発生槽の外周に配置し
ても良く、その他、プラズマを安定に発生させられれば
取付箇所は問わない。
ズマ励起用アンテナを天井上に配置するものであった
が、図３(ｂ)のように、プラズマ発生槽の外周に配置し
ても良く、その他、プラズマを安定に発生させられれば
取付箇所は問わない。
【００３４】＜エッチング装置＞上述のループアンテナ
２は、直径３００φであり、コンデンサを４個用いてい
たが、他の実施の形態として、各５００ｐＦの３個のコ
ンデンサを用い、４個の部分インダクタンス(それぞれ
約１μＨ)と交互に直列接続して一つのループアンテナ
を構成した。また、キャパシタンス値が５００ｐＦのコ
ンデンサを用いてマッチングボックスを構成し、そのマ
ッチングボックスを介して１３．５６ＭＨｚの高周波電
圧を印加し、表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコ
ンウェハー(８インチ)のエッチングを行った。エッチン
グガスにはＣＨＦ3を用いた。流量５０SCCM、圧力０．
１Ｐａ、ループアンテナへの投入電力は１ｋＷにした。
基板へは周波数１３．５６ＭＨｚで２００Ｗの電力を投
入した。
２は、直径３００φであり、コンデンサを４個用いてい
たが、他の実施の形態として、各５００ｐＦの３個のコ
ンデンサを用い、４個の部分インダクタンス(それぞれ
約１μＨ)と交互に直列接続して一つのループアンテナ
を構成した。また、キャパシタンス値が５００ｐＦのコ
ンデンサを用いてマッチングボックスを構成し、そのマ
ッチングボックスを介して１３．５６ＭＨｚの高周波電
圧を印加し、表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコ
ンウェハー(８インチ)のエッチングを行った。エッチン
グガスにはＣＨＦ3を用いた。流量５０SCCM、圧力０．
１Ｐａ、ループアンテナへの投入電力は１ｋＷにした。
基板へは周波数１３．５６ＭＨｚで２００Ｗの電力を投
入した。
【００３５】１カセット２５枚ずつ、合計１００枚のウ
ェハーを処理したところ、ウェハー面内のシリコン酸化
膜のエッチングばらつきは±３％以内であった。
ェハーを処理したところ、ウェハー面内のシリコン酸化
膜のエッチングばらつきは±３％以内であった。
【００３６】同様の条件で、従来のループアンテナ１０
２を用いてエッチングを行ったところ、１カセット２５
枚中、６枚のウェハーがエッチング不足となった。
２を用いてエッチングを行ったところ、１カセット２５
枚中、６枚のウェハーがエッチング不足となった。
【００３７】以上説明した本発明のプラズマ励起用のル
ープアンテナは、各部分アンテナを円形ループ形状に配
置していたが、本発明のプラズマ励起用アンテナには、
各部分インダクタンスが四角ループ形状に配置されたル
ープアンテナも含む。
ープアンテナは、各部分アンテナを円形ループ形状に配
置していたが、本発明のプラズマ励起用アンテナには、
各部分インダクタンスが四角ループ形状に配置されたル
ープアンテナも含む。
【００３８】四角ループ状に配置したプラズマ励起用ア
ンテナの一例として、各５００ｐＦの１０個のコンデン
サと１１個の部分インダクタンスとを用い、各コンデン
サと部分インダクタンスとを、４００ｍｍ×５００ｍｍ
の矩形形状に交互に配置したものを用意した。
ンテナの一例として、各５００ｐＦの１０個のコンデン
サと１１個の部分インダクタンスとを用い、各コンデン
サと部分インダクタンスとを、４００ｍｍ×５００ｍｍ
の矩形形状に交互に配置したものを用意した。
【００３９】マッチングボックス内でループアンテナと
直列接続されるコンデンサには５００ｐＦのものを用
い、矩形形状の基板表面に形成されたＩＴＯ膜のエッチ
ングを行った。各部分アンテナのインダクタンスの値は
約０．１５μＨであった。
直列接続されるコンデンサには５００ｐＦのものを用
い、矩形形状の基板表面に形成されたＩＴＯ膜のエッチ
ングを行った。各部分アンテナのインダクタンスの値は
約０．１５μＨであった。
【００４０】エッチングガスにはＳｉＣｌ4ガスとＣｌ2
ガスとの混合ガスを用い、流量１００SCM、圧力１．０
Ｐａにした。プラズマ励起用アンテナへは周波数１３．
５６ＭＨｚの高周波電圧を印加し、５ｋＷの電力を投入
した。基板へは、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電圧
を印加し、２００Ｗの電力を投入した。
ガスとの混合ガスを用い、流量１００SCM、圧力１．０
Ｐａにした。プラズマ励起用アンテナへは周波数１３．
５６ＭＨｚの高周波電圧を印加し、５ｋＷの電力を投入
した。基板へは、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電圧
を印加し、２００Ｗの電力を投入した。
【００４１】その結果、１５００Å／ｍｉｎという高速
なエッチング速度が得られた。このときの基板面内のエ
ッチングバラツキは±８％以下であり、エッチングの均
一性は良好であった。従来技術のループアンテナを用
い、同じ電力を投入してエッチングを行おうとしたが、
電源電圧側の端部と接地電位側の端部との間で放電して
しまい、安定なエッチングを行えなかった。
なエッチング速度が得られた。このときの基板面内のエ
ッチングバラツキは±８％以下であり、エッチングの均
一性は良好であった。従来技術のループアンテナを用
い、同じ電力を投入してエッチングを行おうとしたが、
電源電圧側の端部と接地電位側の端部との間で放電して
しまい、安定なエッチングを行えなかった。
【００４２】＜プラズマＣＶＤ＞次に、各５００ｐＦの
５個のコンデンサと６個の部分アンテナを用いてループ
アンテナを構成し、プラズマＣＶＤ装置に適用して基板
表面へのシリコン酸化膜の形成を行った。原料ガスとし
て流量１００SCCMのＴＥＯＳガスと流量６００SCCMのＯ
2ガスの混合ガスを用い、圧力５Ｐａ、マッチングボッ
クス内でループアンテナと直列接続されるコンデンサに
５００ｐＦのものを用い、投入電力は５００Ｗにした。
５個のコンデンサと６個の部分アンテナを用いてループ
アンテナを構成し、プラズマＣＶＤ装置に適用して基板
表面へのシリコン酸化膜の形成を行った。原料ガスとし
て流量１００SCCMのＴＥＯＳガスと流量６００SCCMのＯ
2ガスの混合ガスを用い、圧力５Ｐａ、マッチングボッ
クス内でループアンテナと直列接続されるコンデンサに
５００ｐＦのものを用い、投入電力は５００Ｗにした。
【００４３】高周波電圧の周波数は、１３．５６ＭＨｚ
と４０．１ＭＨｚの２種類を印加し、成膜速度の比較を
行った。いずれの場合でも原料ガスのプラズマは安定に
発生し、それぞれ１８０ｍｍ／ｍｉｎ、５６０ｍｍ／ｍ
ｉｎという高速な成膜速度が得られた。従来技術のルー
プアンテナでは、４０．１ＭＨｚの場合はプラズマが安
定せず、シリコン酸化膜を形成することはできなかっ
た。
と４０．１ＭＨｚの２種類を印加し、成膜速度の比較を
行った。いずれの場合でも原料ガスのプラズマは安定に
発生し、それぞれ１８０ｍｍ／ｍｉｎ、５６０ｍｍ／ｍ
ｉｎという高速な成膜速度が得られた。従来技術のルー
プアンテナでは、４０．１ＭＨｚの場合はプラズマが安
定せず、シリコン酸化膜を形成することはできなかっ
た。
【００４４】
【発明の効果】大きな高周波電流を流す場合でも印加す
る高周波電圧の値は小さいので、端子間に放電が生じる
ことがなくなる。また、印加する高周波電圧の値が小さ
いので、プラズマ発生槽を構成する物質がスパッタリン
グされることがなく、プラズマ中に不純物が混入するこ
とがなくなる。
る高周波電圧の値は小さいので、端子間に放電が生じる
ことがなくなる。また、印加する高周波電圧の値が小さ
いので、プラズマ発生槽を構成する物質がスパッタリン
グされることがなく、プラズマ中に不純物が混入するこ
とがなくなる。
【００４５】高い周波数の電圧を印加することができる
ので、高密度プラズマを効率よく生成することが可能と
なる。
ので、高密度プラズマを効率よく生成することが可能と
なる。
【図１】(ａ)：本発明のプラズマ励起用アンテナの一例
を示す斜視図 (ｂ)：その部分アンテナとコンデンサとの接続を説明す
るための図
を示す斜視図 (ｂ)：その部分アンテナとコンデンサとの接続を説明す
るための図
【図２】(ａ)：本発明のプラズマ励起用アンテナをプラ
ズマ発生槽上に配置した状態を説明するための図 (ｂ)：本発明のプラズマ励起用アンテナの等価回路を説
明するための図
ズマ発生槽上に配置した状態を説明するための図 (ｂ)：本発明のプラズマ励起用アンテナの等価回路を説
明するための図
【図３】(ａ)：従来技術のループアンテナを用いたエッ
チング装置の一例 (ｂ)：そのループアンテナの斜視図 (ｃ)：そのループアンテナの等価回路を説明するための
図
チング装置の一例 (ｂ)：そのループアンテナの斜視図 (ｃ)：そのループアンテナの等価回路を説明するための
図
２……プラズマ励起用アンテナ ３……プラズマ処理
装置 ２１〜２５……部分アンテナ ３１〜３５……インダ
クタンス部分 １２、７１〜７４……コンデンサ
装置 ２１〜２５……部分アンテナ ３１〜３５……インダ
クタンス部分 １２、７１〜７４……コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ａ
Claims (4)
- 【請求項１】 高周波電圧が印加される端子間が近接し
たプラズマ励起用アンテナであって、 電磁波を放射できるように構成された複数の部分アンテ
ナと、 複数のコンデンサとを有し、 前記部分アンテナと前記コンデンサとが電気的に交互に
接続されて構成され、 その両端が前記端子にされて交流電流が流されたときに
前記各部分アンテナから電磁波を放射できるように構成
されたことを特徴とするプラズマ励起用アンテナ。 - 【請求項２】 請求項１記載のプラズマ励起用アンテナ
であって、 一端がコンデンサを有するマッチングボックスを介して
電源に接続される場合、前記マッチングボックス内のコ
ンデンサを含め、互いに接続されたコンデンサ１個と部
分アンテナ１個とで構成される部分的なＬＣ直列回路
が、印加される高周波電圧の周波数に対し、共振状態に
置かれるように構成されたことを特徴とするプラズマ励
起用アンテナ。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２のいずれか１項記
載のプラズマ励起用アンテナとプラズマ化すべきガスを
導入するプラズマ発生槽とを有することを特徴とするプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項４】 前記プラズマ励起用アンテナを複数有
し、各プラズマ励起用アンテナで同じプラズマ発生槽内
のガスをプラズマ化するように構成された請求項３記載
のプラズマ処理装置であって、 各プラズマ励起用アンテナの固有共振周波数が、互いに
１ｋＨｚ以上異なるように構成され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 |
|---|---|---|---|
| JP24264896A JP3646901B2 (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | プラズマ励起用アンテナ、プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24264896A JP3646901B2 (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | プラズマ励起用アンテナ、プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1070107A true JPH1070107A (ja) | 1998-03-10 |
| JP3646901B2 JP3646901B2 (ja) | 2005-05-11 |
Family
ID=17092177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24264896A Expired - Lifetime JP3646901B2 (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | プラズマ励起用アンテナ、プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3646901B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1480250A1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-11-24 | HELYSSEN S.à.r.l. | A high density plasma reactor and RF-antenna therefor |
| JP2007257880A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Sen Corp An Shi & Axcelis Company | イオン源装置におけるプラズマ均一化方法及びイオン源装置 |
| WO2010092433A1 (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-19 | HELYSSEN Sàrl | Apparatus for large area plasma processing |
| JP2011119659A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-06-16 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| JP2012185975A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Shibaura Mechatronics Corp | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| JP2013196971A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | プラズマ形成装置 |
| JP2015207562A (ja) * | 2015-06-15 | 2015-11-19 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| US9313872B2 (en) | 2009-10-27 | 2016-04-12 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| US9899191B2 (en) | 2009-10-27 | 2018-02-20 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| US9997332B2 (en) | 2009-10-27 | 2018-06-12 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| CN112425269A (zh) * | 2018-07-19 | 2021-02-26 | 日新电机株式会社 | 等离子体处理装置 |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP24264896A patent/JP3646901B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004105078A2 (en) * | 2003-05-22 | 2004-12-02 | HELYSSEN Sàrl | A high density plasma reactor |
| WO2004105078A3 (en) * | 2003-05-22 | 2005-05-12 | Helyssen Sarl | A high density plasma reactor |
| EP1480250A1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-11-24 | HELYSSEN S.à.r.l. | A high density plasma reactor and RF-antenna therefor |
| US8974629B2 (en) | 2003-05-22 | 2015-03-10 | Helyssen Sarl | High density plasma reactor |
| JP2007257880A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Sen Corp An Shi & Axcelis Company | イオン源装置におけるプラズマ均一化方法及びイオン源装置 |
| RU2507628C2 (ru) * | 2009-02-10 | 2014-02-20 | ЭЛИССЕН Сарл | Устройство для плазменной обработки больших площадей |
| WO2010092433A1 (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-19 | HELYSSEN Sàrl | Apparatus for large area plasma processing |
| US10242843B2 (en) | 2009-02-10 | 2019-03-26 | HELYSSEN Sàrl | Apparatus for large area plasma processing |
| JP2015062181A (ja) * | 2009-10-27 | 2015-04-02 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| US9313872B2 (en) | 2009-10-27 | 2016-04-12 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| TWI569691B (zh) * | 2009-10-27 | 2017-02-01 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing device and plasma processing method |
| US9899191B2 (en) | 2009-10-27 | 2018-02-20 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| US9941097B2 (en) | 2009-10-27 | 2018-04-10 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| US9997332B2 (en) | 2009-10-27 | 2018-06-12 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| JP2011119659A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-06-16 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| US10804076B2 (en) | 2009-10-27 | 2020-10-13 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| JP2012185975A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Shibaura Mechatronics Corp | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
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