WO2011061787A1 - プラズマ装置 - Google Patents

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WO2011061787A1
WO2011061787A1 PCT/JP2009/006169 JP2009006169W WO2011061787A1 WO 2011061787 A1 WO2011061787 A1 WO 2011061787A1 JP 2009006169 W JP2009006169 W JP 2009006169W WO 2011061787 A1 WO2011061787 A1 WO 2011061787A1
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WO
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chamber
antennas
antenna
conductor
plasma apparatus
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/006169
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
清滝和雄
林司
Original Assignee
日新電機株式会社
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Publication date
Application filed by 日新電機株式会社 filed Critical 日新電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma

Definitions

  • the present invention relates to a plasma apparatus, and more particularly to a plasma apparatus in which an antenna is disposed in a chamber.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-123008 (Patent Document 1) describes a plasma apparatus that can generate high-density plasma according to the number of high-frequency antennas installed in a plasma generation chamber.
  • a plurality of high-frequency antennas are installed in a plasma generation chamber.
  • the plurality of high-frequency antennas are installed next to each other so that the planes of the high-frequency antennas are parallel to each other.
  • the plasma apparatus preferably has a small chamber size. Therefore, the chamber bottom area of the plasma apparatus should be as close to the substrate area as possible, but if the chamber size is reduced, the antenna must be installed near the side wall of the chamber in order to make the film pressure uniform over the entire substrate surface. can not become. However, if the antenna is disposed near the side wall of the chamber, there is a high possibility that abnormal discharge will occur. When abnormal discharge occurs, plasma electron energy and plasma density generated in the plasma apparatus are not uniform. Therefore, the film thickness formed on the substrate becomes non-uniform. For this reason, in Patent Document 1, there is a limit to reducing the size of the chamber.
  • An object of the present invention is to provide a plasma apparatus capable of reducing the size of a chamber while keeping the size of a substrate constant.
  • the plasma apparatus includes a chamber, an outer peripheral antenna group, and an inner peripheral antenna group.
  • the chamber is grounded.
  • the outer peripheral antenna group is fixed to the ceiling of the chamber.
  • the outer peripheral antenna group penetrates through the ceiling, exists in the width direction of the region where the outer peripheral antenna group is provided, and n (n is an integer) pieces arranged so as to exist in the circumferential direction of the region.
  • the inner peripheral antenna group is provided inside the outer peripheral antenna group and is fixed to the ceiling.
  • the inner peripheral antenna group includes m (m is an integer) antennas arranged to penetrate the ceiling. At least a part of the n antennas has one end to which high-frequency power is applied, and the other end that is disposed closer to the side wall of the chamber than the one end and is grounded.
  • the chamber and the other end of the antenna arranged on the side wall side of the chamber are grounded, even if the other end of the antenna and the side wall of the chamber are brought close to each other, the chamber is not located between the side wall of the chamber and the antenna. Abnormal discharge is less likely to occur, and the chamber size can be reduced while keeping the substrate size constant.
  • the plasma device of the present invention includes a chamber and an antenna.
  • the antenna is fixed to the ceiling of the chamber.
  • the antenna has one end and the other end. High frequency power is applied to one end.
  • the other end is grounded.
  • the first distance between the side wall of the chamber and the antenna is such that the electron temperature determined from a curve indicating the relationship between the pressure of the gas supplied into the chamber and the first distance in use exceeds the first ionization voltage of the gas. It is adjusted so that there is no.
  • electrons are less likely to be emitted from the gas between the chamber sidewall and the antenna, so that abnormal discharge is less likely to occur, and the chamber size can be reduced while keeping the substrate size constant.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the plasma apparatus shown in FIG. 1 taken along the line III-III.
  • a plasma apparatus 100 includes a chamber 1, flat plate members 2W, 2X, 2Y, and 2Z, a gas supply device 3, an exhaust device 4, matching units 5W, 5X, 5Y, and 5Z, and a high frequency. Power supplies 6W, 6X, 6Y, 6Z and pipes 7, 8 are provided.
  • the chamber 1 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape and is hollow inside.
  • the chamber 1 is connected to the ground potential GND.
  • the chamber 1 has a rectangular parallelepiped outer shape, but is not limited thereto.
  • the chamber 1 may have a cylindrical outer shape.
  • the chamber 1 has side walls 50A, 50B, 50C, and 50D.
  • the flat plate members 2W, 2X, 2Y, and 2Z are made of copper in this example.
  • the flat plate members 2W, 2X, 2Y, and 2Z are disposed on the chamber 1.
  • the gas supply device 3 is provided outside the chamber 1.
  • the gas supply device 3 is connected to the side wall 50 ⁇ / b> B via the pipe 7.
  • the gas supply device 3 supplies argon (Ar) gas into the chamber 1 via the pipe 7.
  • the exhaust device 4 is provided outside the chamber 1.
  • the exhaust device 4 is connected to the side wall 50 ⁇ / b> D via the pipe 8.
  • the exhaust device 4 includes, for example, a turbo molecular pump and a rotary pump, and evacuates the chamber 1 through a pipe 8.
  • Matching devices 5W, 5X, 5Y, 5Z are connected between flat plate members 2W, 2X, 2Y, 2Z and high-frequency power supplies 6W, 6X, 6Y, 6Z, respectively.
  • the high frequency power supplies 6W, 6X, 6Y, and 6Z are connected between the matching units 5W, 5X, 5Y, and 5Z and the ground potential GND, respectively.
  • plasma apparatus 100 further includes an outer peripheral antenna group 21 and an inner peripheral antenna group 22.
  • the outer peripheral antenna group 21 includes a plurality of antennas 20 arranged so that one exists in the width direction of the region where the outer peripheral antenna group 21 is provided. More specifically, two or more antennas 20 do not exist in the width direction of the region where the outer peripheral antenna group 21 is provided.
  • the outer peripheral antenna group 21 includes twelve antennas 20 arranged in the circumferential direction of the region where the outer peripheral antenna group 21 is provided.
  • the inner peripheral antenna group 22 is provided inside the outer peripheral antenna group 21.
  • the inner peripheral antenna group 22 includes four antennas 20.
  • the 16 antennas 20 are connected to each of the four flat plate members 2W, 2X, 2Y, and 2Z so as to be arranged in one row.
  • the 16 antennas 20 are each made of copper.
  • Each of the 16 antennas 20 has one end 20A-1 and the other end 20B-1. Details will be described later.
  • the eight antennas 20 arranged on the side walls 50A and 50C side have the other end 20B-1 on the side wall 50A and 50C of the chamber 1 rather than the one end 20A-1. Placed on the side.
  • the two antennas 20 connected to the flat plate member 2X have the other end 20B-1 on the side wall 50A side and the one end 20A on the side wall 50C side. -1 is arranged.
  • two antennas 20 connected to the flat plate member 2X have one end 20A-1 on the side wall 50A side and the other side on the side wall 50C side.
  • the end 20B-1 may be disposed.
  • the two antennas 20 connected to the flat plate member 2Y have the other end 20B-1 on the side wall 50C side and the one end 20A on the side wall 50A side. -1 is arranged.
  • two antennas 20 connected to the flat plate member 2Y have one end 20A-1 on the side wall 50C side and the other end on the side wall 50A side.
  • the end 20B-1 may be disposed.
  • the flat plate members 2W, 2X, 2Y, and 2Z have connection points 2W-1, 2X-1, 2Y-1, and 2Z-1, respectively.
  • Matching devices 5W, 5X, 5Y, and 5Z are connected to connection points 2W-1, 2X-1, 2Y-1, and 2Z-1, respectively.
  • the four antennas 20 are arranged so as to penetrate the ceiling 11 of the chamber 1.
  • the four antennas 20 are arranged such that the plane of the antenna 20 is substantially parallel to the side walls 50 ⁇ / b> B and 50 ⁇ / b> D of the chamber 1.
  • the four antennas 20 are connected to the flat plate member 2W and the ground potential GND, respectively.
  • positions so that the plane of the antenna 20 may become substantially parallel with respect to the side walls 50B and 50D you may arrange
  • the chamber 1 has a main body 10, a ceiling 11, and an O-ring 13.
  • the main body 10 is made of stainless steel in this example.
  • the ceiling 11 is made of stainless steel in this example.
  • the ceiling 11 is disposed in contact with the O-ring 13.
  • the O-ring 13 is inserted into a groove provided around the main body 10 and is in contact with the main body 10 and the ceiling 11. As a result, the O-ring 13 keeps the inside of the chamber 1 airtight.
  • the main body 10 has a substrate holder 10C.
  • the substrate holder 10 ⁇ / b> C is fixed to the bottom surface of the main body 10 of the chamber 1.
  • the substrate holder 10C holds the substrate 10C-1.
  • the substrate 10C-1 is made of single crystal silicon (c-Si).
  • the substrate holder 10C includes a heater 10C-2. The heater 10C-2 heats the substrate 10C-1 installed on the substrate holder 10C to a predetermined temperature.
  • the ceiling 11 has a plurality of introduction terminals 11A.
  • the plurality of introduction terminals 11 ⁇ / b> A are fixed to the ceiling 11.
  • the introduction terminal 11 ⁇ / b> A fixes the antenna 20 so as to penetrate the ceiling 11 and shields the gap between the antenna 20 and the ceiling 11.
  • the flat plate member 2 ⁇ / b> W is disposed substantially parallel to the ceiling 11 outside the chamber 1.
  • connection method between the four antennas 20 and each of the flat plate members 2X, 2Y, and 2Z is the same as the connection method shown in FIG.
  • the ceiling 11 to which the introduction terminal 11A is fixed is omitted for convenience of explanation.
  • each of four antennas 20 has a substantially U-shaped outer shape, one end 20A-1 is connected to each flat plate member 2W, and the other end 20B-1 is connected to ground potential GND. Is done.
  • the antenna 20 includes a first conductor 20A, a second conductor 20B, and a third conductor 20C.
  • the first conductor 20A includes one end 20A-1 and the other end 20A-2.
  • the other end 20A-2 is disposed in the chamber 1.
  • the second conductor 20B includes the other end 20B-1 and one end 20B-2.
  • One end 20B-2 is disposed in the chamber 1.
  • the third conductor 20 ⁇ / b> C is provided in the chamber 1.
  • the third conductor 20C connects the other end 20A-2 of the first conductor 20A and the one end 20B-2 of the second conductor 20B. [About the supply of high-frequency current]
  • high frequency power supply 6W supplies high frequency power of 13.56 MHz to matching unit 5W, for example.
  • the matching unit 5W suppresses reflection of the high frequency power supplied from the high frequency power source 6W and supplies the high frequency power to the connection point 2W-1 of the flat plate member 2W.
  • the high frequency power supply 6W supplies high frequency power to the flat plate member 2W via the matching unit 5W
  • the high frequency current flows from the connection point 2W-1 between the flat plate member 2W and the matching unit 5W in the direction of the arrow ARW1, and the one end 20A- 1 is supplied to each antenna 20.
  • the high-frequency current flows through each antenna 20 in the direction of the arrow ARW2, and then flows to the ground potential GND through the other end 20B-1.
  • plasma is generated in the chamber 1 by inductive coupling.
  • the surface of the substrate 10C-1 is etched or a thin film is formed on the substrate 10C-1.
  • argon gas is supplied into the chamber 1 having the substrate 10C-1 made of single crystal silicon.
  • the plasma apparatus 100 etches the single crystal silicon substrate using argon gas, and etches the oxide film (SiO 2 ) formed on the substrate.
  • the gas supply device 3 supplies argon gas into the chamber 1, but is not limited thereto.
  • the gas supply device 3 includes a material gas for forming a semiconductor thin film such as germane (GeH 4 ) gas and silane (SiH 4 ) gas, and a dilution gas such as hydrogen (H 2 ) gas and nitrogen (N 2 ) gas. 1 may be supplied.
  • the plasma apparatus 100 forms an amorphous germanium (a-Ge) film, a microcrystalline germanium ( ⁇ c-Ge) film, and a polycrystalline germanium (poly-Ge) film on the substrate 10C-1 by using germane gas.
  • the plasma apparatus 100 uses the silane (SiH 4 ) gas to form an amorphous silicon (a-Si) film, a microcrystalline silicon ( ⁇ c-Si) film, and a polycrystalline silicon (poly-Si) film on the substrate 10C-1. To form. [Aspect ratio of plasma equipment]
  • the aspect ratio is the length L1 of the first inner conductor provided in the chamber 1 out of the first conductor 20A or the second length provided in the chamber 1 out of the second conductor 20B. It is defined as the ratio of the length L2 of the inner conductor divided by the length L3 of the third conductor.
  • two antennas 20Z (a type of antenna 20) included in the inner peripheral antenna group 22 have an aspect ratio of 2.
  • two antennas 20 ⁇ / b> Y (a type of antenna 20) included in the outer peripheral antenna group 21 have an aspect ratio of 1.
  • the aspect ratio of the antenna 20 disposed in the partial region may be larger than the aspect ratio of the antenna 20 disposed in another region.
  • the plasma electron energy or plasma density can be adjusted.
  • the antenna 20Z included in the inner peripheral antenna group 22 has an aspect ratio larger than that of the antenna 20Y included in the outer peripheral antenna group 21, the antenna 20Z included in the inner peripheral antenna group 22
  • the plasma electron energy and plasma density in the region to be disposed can be higher than those in the region in which the antenna 20Y is disposed, and the film thickness formed on the substrate 10C-1 can be made uniform.
  • the aspect ratios of the antennas 20 included in the outer peripheral antenna group 21 and the antennas 20 included in the inner peripheral antenna group 22 are changed.
  • the aspect ratios of all the antennas 20 may be the same. .
  • the plasma density in the entire chamber 1 can be increased.
  • the aspect ratio of the four antennas 20 connected to the flat plate member 2Y is the same as the aspect ratio of the antenna 20 connected to the flat plate member 2W.
  • Each of the four antennas 20 connected to the flat plate members 2W and 2Z has an aspect ratio of 1. [Effect of the first embodiment]
  • the antenna 20 included in the outer peripheral antenna group 21 has one end 20A-1 to which high-frequency power is applied and the other end 20B-1 that is grounded, and the other end 20B.
  • -1 is arranged on the side of the side wall 50A, 50C of the chamber 1 that is grounded with respect to the one end 20A-1, and therefore, there is no potential difference between the side walls 50A, 50C and the other end 10B-1 of the antenna 20. Abnormal discharge is less likely to occur between 20 and the side walls 50A, 50C. Therefore, in the first embodiment, the size of the chamber 1 can be reduced while keeping the size of the substrate 10C-1 constant.
  • the plane of the antenna 20 is arranged in parallel, perpendicular, or at an arbitrary angle with respect to the side walls 50A, 50B, 50C, 50D perpendicular to the ceiling 11, so that the plasma corresponding to the chambers 1 having various shapes.
  • An apparatus 100 can be provided.
  • plasma apparatus 200 is obtained by replacing flat plate members 2W, 2X, 2Y, and 2Z of plasma apparatus 100 with flat plate members 2S, 2T, 2U, and 2V, and is otherwise the same as plasma apparatus 100. It is.
  • the flat plate members 2S, 2T, 2U, and 2V have connection points 2S-1, 2T-1, 2U-1, and 2V-1, respectively.
  • the flat plate members 2S, 2T, 2U, and 2V are connected to matching units 5W, 5X, 5Y, and 5Z through connection points 2S-1, 2T-1, 2U-1, and 2V-1, respectively.
  • connection method between each of the flat plate members 2S, 2T, 2U, and 2V and the four antennas 20 is the same as the connection method between the flat plate member 2W and the four antennas 20 shown in FIG.
  • the plasma apparatus 200 four antennas arranged in two rows and two columns are connected to each of the flat plate members 2S, 2T, 2U, and 2V.
  • the eight antennas 20 arranged on the side walls 50A and 50C side are closer to the side walls 50A, 50B, 50C and 50D of the chamber than the one end 20A-1.
  • the other end 20B-1 is disposed at the end.
  • plasma apparatus 300 is obtained by replacing flat plate members 2W, 2X, 2Y, and 2Z of plasma apparatus 100 with flat plate members 2N, 2P, 2Q, and 2R, and is otherwise the same as plasma apparatus 100. It is.
  • the flat plate members 2N, 2P, 2Q, and 2R have connection points 2N-1, 2P-1, 2Q-1, and 2R-1, respectively.
  • the flat plate members 2N, 2P, 2Q, and 2R are connected to matching units 5W, 5X, 5Y, and 5Z through connection points 2N-1, 2P-1, 2Q-1, and 2R-1, respectively.
  • connection method between each of the flat plate members 2N, 2P, 2Q, and 2R and the four antennas 20 is the same as the connection method between the flat plate member 2W and the four antennas 20 shown in FIG.
  • 24 antennas 20 are arranged radially from the center CT of the ceiling 11.
  • the 16 antennas included in the outer peripheral antenna group 21 have the other end 20B-1 disposed closer to the side walls 50A, 50B, 50C, and 50D of the chamber than the one end 20A-1.
  • plasma apparatus 400 is obtained by replacing flat plate members 2W, 2X, 2Y, and 2Z of plasma apparatus 100 with flat plate members 2H, 2J, 2K, and 2M. It is.
  • the flat plate members 2H, 2J, 2K, and 2M have connection points 2H-1, 2J-1, 2K-1, and 2M-1, respectively.
  • the flat plate members 2H, 2J, 2K, and 2M are connected to matching units 5W, 5X, 5Y, and 5Z through connection points 2H-1, 2J-1, 2K-1, and 2M-1, respectively.
  • connection method between each of the flat plate members 2H, 2J, 2K, and 2M and the four antennas 20 is the same as the connection method between the flat plate member 2W and the four antennas 20 shown in FIG.
  • 16 antennas included in the outer peripheral antenna group 21 are arranged radially from the center CT of the ceiling 11, and the six antennas included in the inner peripheral antenna group 22 are arranged with respect to the side walls 50A and 50C. It arrange
  • the 16 antennas included in the outer peripheral antenna group 21 have the other end 20B-1 disposed closer to the side walls 50A, 50B, 50C, and 50D of the chamber than the one end 20A-1.
  • plasma apparatus 500 is the same as plasma apparatus 100 except that flat plate members 2W, 2X, 2Y, and 2Z of plasma apparatus 100 are replaced with flat plate members 2F and 2G.
  • the flat plate members 2F and 2G have connection points 2F-1 and 2G-1, respectively.
  • the flat plate members 2F and 2G are connected to matching units 5W and 5X via connection points 2F-1 and 2G-1, respectively.
  • connection method between each of the flat plate members 2F and 2G and the four antennas 20 is the same as the connection method between the flat plate member 2W and the four antennas 20 shown in FIG.
  • the eight antennas 20 are irregularly arranged.
  • the six antennas included in the outer peripheral antenna group 21 have the other end 20B-1 disposed on the side walls 50A, 50B, 50C, and 50D of the chamber from the one end 20A-1.
  • plasma apparatus 600 is the same as plasma apparatus 100 except that flat plate members 2W, 2X, 2Y, and 2Z of plasma apparatus 100 are replaced with flat plate members 2D and 2E.
  • the flat plate members 2D and 2E have connection points 2D-1 and 2E-1, respectively.
  • the flat plate members 2D and 2E are connected to matching units 5W and 5X through connection points 2D-1 and 2E-1, respectively.
  • connection method of each of the flat plate members 2D and 2E, the three antennas 20 and the two antennas 20 is the same as the connection method of the flat plate member 2W and the four antennas 20 shown in FIG.
  • the planes of the five antennas 20 are arranged in parallel to the planes of the side walls 50A and 50C.
  • the four antennas included in the outer peripheral antenna group 21 have the other end 20B-1 disposed on the side walls 50A, 50B, 50C, and 50D of the chamber from the one end 20A-1.
  • the antenna 20 can be arranged in any manner.
  • the antenna 20 included in the outer antenna group 21 has at least one antenna in the circumferential direction of the region where the outer antenna group 21 is arranged. It only has to be included.
  • plasma apparatus 700 is the same as plasma apparatus 100 except that flat plate members 2W, 2X, 2Y, and 2Z of plasma apparatus 100 are replaced with flat plate members 2AA, 2A, 2B, and 2C. It is.
  • the flat plate members 2AA, 2A, 2B, and 2C have connection points 2AA-1, 2A-1, 2B-1, and 2C-1, respectively.
  • the flat plate members 2AA, 2A, 2B, and 2C are connected to matching units 5W, 5X, 5Y, and 5Z through connection points 2AA-1, 2A-1, 2B-1, and 2C-1, respectively.
  • connection method between each of the flat plate members 2AA, 2A, 2B, and 2C and the four antennas 20 is the same as the connection method between the flat plate member 2W and the four antennas 20 shown in FIG.
  • the arrangement of the antenna 20 in FIG. 11 is different from the arrangement of the antenna 20 in FIG. [First ionization voltage and electron temperature]
  • the predetermined distances L4, L5, L6, and L7 are the distances between the side walls 50A, 50B, 50C, and 50D and the antenna 20, respectively.
  • FIG. 12 shows the electron temperature (eV) as the vertical axis and the shortest of the pressure (Pa) of the argon gas supplied into the chamber 1 and the predetermined distances L4, L5, L6, and L7 (m) (in this example).
  • L4. Is a graph in which the horizontal axis represents the product.
  • the pressure of the argon gas is 6.65 ⁇ 10 ⁇ 1 Pa in this example.
  • the curve plots the electron temperature of the plasma measured by an electron temperature measuring instrument (not shown) while changing the predetermined distance L4 to 5 cm, 10 cm, and 20 cm.
  • the straight line indicates the first ionization voltage (15.8 eV) of argon.
  • the curve is determined using the least square method, but the present invention is not limited to this as long as the approximate curve is determined.
  • the predetermined distances L4, L5, L6, and L7 are adjusted so that the electron temperature determined from the curve does not exceed the first ionization voltage of argon.
  • the predetermined distances L4, L5, L6, and L7 between the side walls 50A, 50B, 50C, and 50D of the chamber 1 and the antenna 20 are the pressures of the gas supplied into the chamber 1 during use. Is adjusted so that the electron temperature determined from the curve indicating the relationship between the product of the product of the distances L4, L5, L6, and L7 and the electron temperature does not exceed the first ionization voltage of the gas. Gases are less likely to be ionized between the antennas 20 and 50A, 50B, 50C, 50D, so that abnormal discharge is less likely to occur, and the size of the chamber 1 is reduced while keeping the size of the substrate 10C-1 constant. it can.
  • the predetermined distances L4, L5, L6, L7 between each of the plurality of antennas 20 and the side walls 50A, 50B, 50C, 50D are such that the electron temperature determined from the curve does not exceed the first ionization voltage of the gas. Since the gas is less likely to be ionized between the side walls 50A, 50B, 50C, and 50D of the chamber 1 and the antenna 20, abnormal discharge is less likely to occur, and the size of the substrate 10C-1 is kept constant. While being held, the size of the chamber 1 can be made smaller.
  • the present invention is applied to a plasma apparatus in which an antenna is disposed in a chamber.

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Abstract

　プラズマ装置（１００）は、接地されたチャンバ（１）と、チャンバ（１）の天井（１１）に固定された外周アンテナ群（２１）と、外周アンテナ群（２１）よりも内側に設けられ、かつ、前記天井（１１）に固定された内周アンテナ群（１１）とを備える。外周アンテナ群（２１）は、天井（１１）を貫通するとともに、外周アンテナ群（２１）が設けられた領域の幅方向に１個存在し、領域の周方向に１個以上存在するように配置されたｎ（ｎは整数）個のアンテナ（２０）を含む。内周アンテナ群（２２）は、天井（１１）を貫通するように配置されたｍ（ｍは整数）個のアンテナ（２０）を含む。ｎ個のアンテナ（２０）のうち少なくとも一部は、高周波電力が印加される一方端（２０Ａ－１）と、一方端（２０Ａ－１）よりもチャンバの側壁（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ）側に配置され、かつ、接地された他方端（２０Ｂ－１）とを有する。

Description

プラズマ装置
　本発明は、プラズマ装置に関し、さらに詳しくは、アンテナがチャンバ内に配置されているプラズマ装置に関する。
　特開２００７－１２３００８号公報（特許文献１）には、プラズマ発生室内に設置する高周波アンテナの本数に応じた高密度プラズマを発生させることができるプラズマ装置が記載されている。このプラズマ装置は、プラズマ発生室内に複数本の高周波アンテナを設置する。複数本の高周波アンテナは、順次隣り合わせて、且つ、各高周波アンテナの平面が互いに平行になるように設置される。
特開２００７－１２３００８号公報
　プラズマ装置は、チャンバのサイズを小さくすることが好ましい。従って、プラズマ装置のチャンバ底面積は出来る限り基板面積に近づけたいが、チャンバのサイズを小さくすると、基板全面で膜圧を均一にするためには、アンテナをチャンバの側壁付近にも設置しなければなれない。しかしながら、アンテナがチャンバの側壁付近に配置されると、異常放電が生じてしまう可能性が高い。異常放電が生じると、プラズマ装置内で発生するプラズマ電子エネルギ及びプラズマ密度が均一にならない。従って、基板上に形成される膜厚が不均一になる。このことより、特許文献１では、チャンバのサイズを小さくするのに限界がある。
　本発明の目的は、基板のサイズを一定に保持したまま、チャンバのサイズを小さくすることができるプラズマ装置を提供することである。
　本発明によるプラズマ装置は、チャンバと、外周アンテナ群と、内周アンテナ群とを備える。チャンバは、接地される。外周アンテナ群は、チャンバの天井に固定される。外周アンテナ群は、天井を貫通するとともに、外周アンテナ群が設けられた領域の幅方向に１個存在し、領域の周方向に１個以上存在するように配置されたｎ（ｎは整数）個のアンテナを含む。内周アンテナ群は、外周アンテナ群よりも内側に設けられ、かつ、天井に固定される。内周アンテナ群は、天井を貫通するように配置されたｍ（ｍは整数）個のアンテナを含む。ｎ個のアンテナの少なくとも一部は、高周波電力が印加される一方端と、一方端よりもチャンバの側壁側に配置され、かつ、接地された他方端とを有する。
　本発明によれば、チャンバとチャンバの側壁側に配置されるアンテナの他方端とが接地されているので、アンテナの他方端とチャンバの側壁とを近づけてもチャンバの側壁とアンテナとの間で異常放電が生じにくくなり、基板のサイズを一定に保持したまま、チャンバのサイズを小さくできる。
　また、本発明のプラズマ装置は、チャンバと、アンテナとを備える。アンテナは、チャンバの天井に固定される。アンテナは、一方端と、他方端を有する。一方端は、高周波電力が印加される。他方端は、接地される。チャンバの側壁とアンテナとの第１の距離は、使用時にチャンバ内に供給される気体の圧力と第１の距離との関係を示す曲線から決定される電子温度が気体の第一電離電圧を超えないように調節されている。
　本発明によれば、チャンバの側壁とアンテナとの間では電子が気体から放出されにくくなっているので異常放電が生じにくくなり、基板のサイズを一定に保持したまま、チャンバのサイズを小さくできる。
本発明の第１の実施の形態によるプラズマ装置の構成を示す斜視図である。 図１に示したプラズマ装置の上面図である。 図１に示したプラズマ装置のＩＩＩ－ＩＩＩ線での断面図である。 図２に示した平面部材２Ｗ周辺を示す斜視図である。 図２に示した平板部材２Ｘ周辺を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態によるプラズマ装置の他の実施の形態を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態によるプラズマ装置の他の実施の形態を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態によるプラズマ装置の他の実施の形態を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態によるプラズマ装置の他の実施の形態を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態によるプラズマ装置の他の実施の形態を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態によるプラズマ装置を示す平面図である。 アンテナ・側壁の間の距離に対しての電子温度を示すグラフである。
　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[第１の実施の形態]
[プラズマ装置の構成]
　図１を参照して、プラズマ装置１００は、チャンバ１と、平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚと、ガス供給装置３と、排気装置４と、整合器５Ｗ，５Ｘ，５Ｙ，５Ｚと、高周波電源６Ｗ，６Ｘ，６Ｙ，６Ｚと、配管７，８とを備える。
　チャンバ１は、ほぼ直方体の外形を有し、内部が中空になっている。チャンバ１は、接地電位ＧＮＤに接続される。なお、本実施の形態では、チャンバ１は、直方体の外形を有しているが、これに限定されない。例えば、チャンバ１は、円柱の外形を有していてもよい。チャンバ１は、側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄを有する。
　平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚは、本例では、銅で構成される。平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚは、チャンバ１の上に配置されている。
　ガス供給装置３は、チャンバ１の外部に設けられる。ガス供給装置３は、配管７を介して側壁５０Ｂに接続される。ガス供給装置３は、本例では、アルゴン（Ａｒ）ガスを配管７を介してチャンバ１内に供給する。
　排気装置４は、チャンバ１の外部に設けられる。排気装置４は、配管８を介して側壁５０Ｄに接続される。排気装置４は、たとえば、ターボ分子ポンプおよびロータリーポンプからなり、配管８を介してチャンバ１内を真空に引く。
　整合器５Ｗ，５Ｘ，５Ｙ，５Ｚは、それぞれ平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚと高周波電源６Ｗ，６Ｘ，６Ｙ，６Ｚとの間に接続される。高周波電源６Ｗ，６Ｘ，６Ｙ，６Ｚは、それぞれ整合器５Ｗ，５Ｘ，５Ｙ，５Ｚと接地電位ＧＮＤとの間に接続される。
　図２を参照して、プラズマ装置１００は、さらに、外周アンテナ群２１と内周アンテナ群２２とを備える。
　外周アンテナ群２１は、外周アンテナ群２１が設けられた領域の幅方向に１個存在するように配置された複数のアンテナ２０を含む。より詳しくは、アンテナ２０は、外周アンテナ群２１が設けられた領域の幅方向に２個以上は存在しない。外周アンテナ群２１は、外周アンテナ群２１が設けられた領域の周方向に配置された１２個のアンテナ２０を含む。
　内周アンテナ群２２は、外周アンテナ群２１の内側に設けられる。内周アンテナ群２２は、４個のアンテナ２０を含む。
　１６個のアンテナ２０は、４枚の平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚの各々に１列に配置されるように４個ずつ接続される。１６個のアンテナ２０は、それぞれ銅で構成される。
　１６個のアンテナ２０の各々は、一方端２０Ａ－１と、他方端２０Ｂ－１とを有する。詳細は後述する。
　外周アンテナ群２１に含まれる１２個のアンテナ２０のうち側壁５０Ａ，５０Ｃ側に配置される８個のアンテナ２０は、他方端２０Ｂ－１が一方端２０Ａ－１よりもチャンバ１の側壁５０Ａ，５０Ｃ側に配置される。
　内周アンテナ群２２に含まれる４個のアンテナ２０のうち平板部材２Ｘに接続されている２個のアンテナ２０は、側壁５０Ａ側に他方端２０Ｂ－１が配置され、側壁５０Ｃ側に一方端２０Ａ－１が配置される。なお、内周アンテナ群２２に含まれる４個のアンテナ２０のうち平板部材２Ｘに接続されている２個のアンテナ２０は、側壁５０Ａ側に一方端２０Ａ－１が配置され、側壁５０Ｃ側に他方端２０Ｂ－１が配置されてもよい。
　内周アンテナ群２２に含まれる４個のアンテナ２０のうち平板部材２Ｙに接続されている２個のアンテナ２０は、側壁５０Ｃ側に他方端２０Ｂ－１が配置され、側壁５０Ａ側に一方端２０Ａ－１が配置される。なお、内周アンテナ群２２に含まれる４個のアンテナ２０のうち平板部材２Ｙに接続されている２個のアンテナ２０は、側壁５０Ｃ側に一方端２０Ａ－１が配置され、側壁５０Ａ側に他方端２０Ｂ－１が配置されてもよい。
　平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚは、それぞれ接続点２Ｗ－１，２Ｘ－１，２Ｙ－１，２Ｚ－１を有する。整合器５Ｗ，５Ｘ，５Ｙ，５Ｚは、それぞれ接続点２Ｗ－１，２Ｘ－１，２Ｙ－１，２Ｚ－１に接続される。
　図３を参照して、４個のアンテナ２０は、それぞれチャンバ１の天井１１を貫通するように配置される。４個のアンテナ２０は、それぞれアンテナ２０の平面がチャンバ１の側壁５０Ｂ，５０Ｄに対して略平行になるように配置される。４個のアンテナ２０は、それぞれ平板部材２Ｗと接地電位ＧＮＤとに接続される。なお、アンテナ２０の平面が側壁５０Ｂ，５０Ｄに対して略平行になるように配置されるが、垂直又は任意の角度を有して配置されてもよい。
　チャンバ１は、本体部１０と、天井１１と、オーリング１３とを有する。
　本体部１０は、本例では、ステンレスで構成される。天井１１は、本例では、ステンレスで構成される。天井１１は、オーリング１３に接して配置されている。オーリング１３は、図示されていないが、本体部１０の周囲に設けられた溝に挿入されており、本体部１０及び天井１１に接する。これによって、オーリング１３は、チャンバ１の内部を気密に保っている。
　本体部１０は、基板ホルダ１０Ｃを有する。基板ホルダ１０Ｃは、チャンバ１の本体部１０の底面に固定される。基板ホルダ１０Ｃは、基板１０Ｃ－１を保持する。基板１０Ｃ－１は、単結晶シリコン（ｃ－Ｓｉ）からなる。基板ホルダ１０Ｃは、ヒータ１０Ｃ－２を内蔵する。ヒータ１０Ｃ－２は、基板ホルダ１０Ｃ上に設置された基板１０Ｃ－１を所定の温度に加熱する。
　天井１１は、複数の導入端子１１Ａを有している。複数の導入端子１１Ａは、天井１１に固定される。導入端子１１Ａは、アンテナ２０が天井１１を貫通するように固定するとともに、アンテナ２０と天井１１との隙間をシールドする。平板部材２Ｗは、チャンバ１の外側において、天井１１に略平行に配置される。
　なお、平板部材２Ｘ，２Ｙ，２Ｚの各々にも４個のアンテナ２０が接続されている。そして、４個のアンテナ２０と平板部材２Ｘ，２Ｙ，２Ｚの各々との接続方法は、図３に示す接続方法と同じである。
　図４においては、説明の都合上、導入端子１１Ａが固定される天井１１を省略している。
　図４を参照して、４個のアンテナ２０の各々は、略Ｕ字形の外形を有し、一方端２０Ａ－１が各平板部材２Ｗに接続され、他方端２０Ｂ－１が接地電位ＧＮＤに接続される。アンテナ２０は、第１の導体２０Ａと、第２の導体２０Ｂと、第３の導体２０Ｃとを有する。
　第１の導体２０Ａは、一方端２０Ａ－１と、他方端２０Ａ－２とを含む。他方端２０Ａ－２は、チャンバ１内に配置される。
　第２の導体２０Ｂは、他方端２０Ｂ－１と、一方端２０Ｂ－２とを含む。一方端２０Ｂ－２は、チャンバ１内に配置される。
　第３の導体２０Ｃは、チャンバ１内に設けられる。第３の導体２０Ｃは、第１の導体２０Ａの他方端２０Ａ－２と、第２の導体２０Ｂの一方端２０Ｂ－２とを接続する。
[高周波電流の供給について]
　図４を参照して、高周波電源６Ｗは、たとえば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を整合器５Ｗへ供給する。整合器５Ｗは、高周波電源６Ｗから供給された高周波電力の反射を抑制して平板部材２Ｗの接続点２Ｗ－１へ高周波電力を供給する。高周波電源６Ｗが高周波電力を整合器５Ｗを介して平板部材２Ｗへ供給すると、高周波電流は、平板部材２Ｗと整合器５Ｗとの接続点２Ｗ－１から矢印ＡＲＷ１の方向へ流れ、一方端２０Ａ－１を介して、各アンテナ２０に供給される。高周波電流は、各アンテナ２０を矢印ＡＲＷ２の方向へ流れ、他方端２０Ｂ－１を介して、接地電位ＧＮＤへ流れる。その結果、誘導結合によりチャンバ１内にプラズマを発生する。チャンバ１内にプラズマが発生することにより、基板１０Ｃ－１の表面がエッチングされ、または、基板１０Ｃ－１上に薄膜が形成される。
[ガス及び基板について]
　以下にチャンバ１内に供給されるガス及び基板１０Ｃ－１について説明する。
　本実施の形態では、単結晶シリコンからなる基板１０Ｃ－１を有するチャンバ１内にアルゴンガスが供給されている。この場合、プラズマ装置１００は、アルゴンガスを用いて単結晶シリコン基板をエッチングし、基板上に形成された酸化膜（ＳｉＯ２）をエッチングする。
　本実施の形態では、ガス供給装置３は、チャンバ１内にアルゴンガスを供給するが、これに限定されない。ガス供給装置３は、ゲルマン（ＧｅＨ４）ガスおよびシラン（ＳｉＨ４）ガス等の半導体薄膜を形成するための材料ガス、水素（Ｈ２）ガス及び窒素（Ｎ２）ガス等の希釈ガスをチャンバ１内に供給してもよい。プラズマ装置１００は、ゲルマンガスを用いることにより、アモルファスゲルマニウム（ａ－Ｇｅ）膜、微結晶ゲルマニウム（μｃ－Ｇｅ）膜および多結晶ゲルマニウム（ｐｏｌｙ－Ｇｅ）膜を基板１０Ｃ－１上に形成する。プラズマ装置１００は、シラン（ＳｉＨ４）ガスを用いることにより、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）膜、微結晶シリコン（μｃ－Ｓｉ）膜および多結晶シリコン（ｐｏｌｙ－Ｓｉ）膜を基板１０Ｃ－１上に形成する。
[プラズマ装置のアスペクト比について]
　図５を参照して、アスペクト比は、第１の導体２０Ａのうちチャンバ１内に設けられる第１の内部導体の長さＬ１又は第２の導体２０Ｂのうちチャンバ１内に設けられる第２の内部導体の長さＬ２を第３の導体の長さＬ３で除した比と定義される。
　１つの平板部材２Ｘに接続される４個のアンテナ２０のうち内周アンテナ群２２に含まれている２個のアンテナ２０Ｚ（アンテナ２０の一種）においては、アスペクト比が２である。４個のアンテナ２０のうち外周アンテナ群２１に含まれている２個のアンテナ２０Ｙ（アンテナ２０の一種）においては、アスペクト比が１である。
　以下に、プラズマ電子エネルギ又はプラズマ密度を制御する方法を説明する。
　チャンバ１内の一部領域のプラズマ電子エネルギ又はプラズマ密度を高めるには、一部領域に配置されるアンテナ２０のアスペクト比を他の領域に配置されるアンテナ２０のアスペクト比よりも大きくするとよい。アスペクト比を調節することにより、プラズマ電子エネルギ又はプラズマ密度を調節することができる。
　本実施の形態によれば、内周アンテナ群２２に含まれるアンテナ２０Ｚが外周アンテナ群２１に含まれるアンテナ２０Ｙよりもアスペクト比が大きくなっているので、内周アンテナ群２２に含まれるアンテナ２０Ｚが配置される領域のプラズマ電子エネルギ及びプラズマ密度をアンテナ２０Ｙが配置される領域よりも高めることができ、基板１０Ｃ－１上に形成される膜厚を均一にすることができる。
　本実施の形態では、外周アンテナ群２１に含まれるアンテナ２０と内周アンテナ群２２に含まれるアンテナ２０とのアスペクト比を変化させているが、全てのアンテナ２０のアスペクト比を同じにしてもよい。例えば、全てのアンテナ２０のアスペクト比を大きくすると、チャンバ１内全体のプラズマ密度を高めることができる。
　なお、平板部材２Ｙに接続される４個のアンテナ２０のアスペクト比は、平板部材２Ｗに接続されるアンテナ２０のアスペクト比と同じである。平板部材２Ｗ，２Ｚに接続される各４個のアンテナ２０は、それぞれアスペクト比が１である。
[第１の実施の形態の効果]
　第１の実施の形態によれば、外周アンテナ群２１に含まれるアンテナ２０は、高周波電力が印加される一方端２０Ａ－１と、接地された他方端２０Ｂ－１とを有し、他方端２０Ｂ－１は、一方端２０Ａ－１よりも接地されたチャンバ１の側壁５０Ａ，５０Ｃ側に配置されるので、側壁５０Ａ，５０Ｃとアンテナ２０の他方端１０Ｂ－１との間で電位差が無くなり、アンテナ２０と側壁５０Ａ，５０Ｃとの間で異常放電が生じにくくなる。従って、第１の実施の形態は、基板１０Ｃ－１のサイズを一定に保持したまま、チャンバ１のサイズを小さくできる。
　また、アンテナ２０の平面は、天井１１に垂直な側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄに対し、平行、垂直又は任意の角度を有して配置されるので、様々な形状のチャンバ１に対応するプラズマ装置１００を提供することができる。
[他の実施の形態]
　図６を参照して、プラズマ装置２００は、プラズマ装置１００の平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚを平板部材２Ｓ，２Ｔ，２Ｕ，２Ｖに変えたものであり、その他は、プラズマ装置１００と同じである。
　平板部材２Ｓ，２Ｔ，２Ｕ，２Ｖは、それぞれ、接続点２Ｓ－１，２Ｔ－1，２Ｕ－１，２Ｖ－１を有する。そして、平板部材２Ｓ，２Ｔ，２Ｕ，２Ｖは、それぞれ接続点２Ｓ－１，２Ｔ－1，２Ｕ－１，２Ｖ－１を介して、整合器５Ｗ，５Ｘ，５Ｙ，５Ｚに接続される。
　平板部材２Ｓ，２Ｔ，２Ｕ，２Ｖの各々と、４個のアンテナ２０との接続方法は、図３に示す平板部材２Ｗと４個のアンテナ２０との接続方法と同じである。
　プラズマ装置２００においては、２行２列に配置された４個のアンテナが平板部材２Ｓ，２Ｔ，２Ｕ，２Ｖの各々に接続される。この場合、外周アンテナ群２１に含まれる１２個のアンテナのうち側壁５０Ａ，５０Ｃ側に配置される８個のアンテナ２０は、一方端２０Ａ－１よりもチャンバの側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ側に他方端２０Ｂ－１が配置される。
　図７を参照して、プラズマ装置３００は、プラズマ装置１００の平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚを平板部材２Ｎ，２Ｐ，２Ｑ，２Ｒに変えたものであり、その他は、プラズマ装置１００と同じである。
　平板部材２Ｎ，２Ｐ，２Ｑ，２Ｒは、それぞれ、接続点２Ｎ－１，２Ｐ－１，２Ｑ－１，２Ｒ－１を有する。そして、平板部材２Ｎ，２Ｐ，２Ｑ，２Ｒは、それぞれ接続点２Ｎ－１，２Ｐ－１，２Ｑ－１，２Ｒ－１を介して、整合器５Ｗ，５Ｘ，５Ｙ，５Ｚに接続される。
　平板部材２Ｎ，２Ｐ，２Ｑ，２Ｒの各々と、４個のアンテナ２０との接続方法は、図３に示す平板部材２Ｗと４個のアンテナ２０との接続方法と同じである。
　プラズマ装置３００においては、天井１１の中心ＣＴから放射状に２４個のアンテナ２０を配置している。この場合、外周アンテナ群２１に含まれる１６個のアンテナは、一方端２０Ａ－１よりもチャンバの側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ側に他方端２０Ｂ－１が配置される。
　図８を参照して、プラズマ装置４００は、プラズマ装置１００の平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚを平板部材２Ｈ，２Ｊ，２Ｋ，２Ｍに変えたものであり、その他は、プラズマ装置１００と同じである。
　平板部材２Ｈ，２Ｊ，２Ｋ，２Ｍは、それぞれ、接続点２Ｈ－１，２Ｊ－１，２Ｋ－１，２Ｍ－１を有する。そして、平板部材２Ｈ，２Ｊ，２Ｋ，２Ｍは、それぞれ接続点２Ｈ－１，２Ｊ－１，２Ｋ－１，２Ｍ－１を介して、整合器５Ｗ，５Ｘ，５Ｙ，５Ｚに接続される。
　平板部材２Ｈ，２Ｊ，２Ｋ，２Ｍの各々と、４個のアンテナ２０との接続方法は、図３に示す平板部材２Ｗと４個のアンテナ２０との接続方法と同じである。
　プラズマ装置４００においては、天井１１の中心ＣＴから放射状に外周アンテナ群２１に含まれる１６個のアンテナを配置し、側壁５０Ａ，５０Ｃに対して内周アンテナ群２２に含まれた６個のアンテナの平面が略平行になるように配置される。この場合、外周アンテナ群２１に含まれる１６個のアンテナは、一方端２０Ａ－１よりもチャンバの側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ側に他方端２０Ｂ－１が配置される。
　図９を参照して、プラズマ装置５００は、プラズマ装置１００の平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚを平板部材２Ｆ，２Ｇに変えたものであり、その他は、プラズマ装置１００と同じである。
　平板部材２Ｆ，２Ｇは、それぞれ、接続点２Ｆ－１，２Ｇ－１を有する。そして、平板部材２Ｆ，２Ｇは、それぞれ接続点２Ｆ－１，２Ｇ－１を介して、整合器５Ｗ，５Ｘに接続される。
　平板部材２Ｆ，２Ｇの各々と、４個のアンテナ２０との接続方法は、図３に示す平板部材２Ｗと４個のアンテナ２０との接続方法と同じである。
　プラズマ装置５００においては、８個のアンテナ２０が不規則に配置される。この場合、外周アンテナ群２１に含まれる６個のアンテナは、一方端２０Ａ－１よりもチャンバの側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ側に他方端２０Ｂ－１が配置される。
　図１０を参照して、プラズマ装置６００は、プラズマ装置１００の平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚを平板部材２Ｄ，２Ｅに変えたものであり、その他は、プラズマ装置１００と同じである。
　平板部材２Ｄ，２Ｅは、それぞれ、接続点２Ｄ－１，２Ｅ－１を有する。そして、平板部材２Ｄ，２Ｅは、それぞれ接続点２Ｄ－１，２Ｅ－１を介して、整合器５Ｗ，５Ｘに接続される。
　平板部材２Ｄ，２Ｅの各々と、３個のアンテナ２０及び２個のアンテナ２０の接続方法は、図３に示す平板部材２Ｗと４個のアンテナ２０との接続方法と同じである。
　プラズマ装置６００においては、５個のアンテナ２０の平面が側壁５０Ａ，５０Ｃの平面に平行に配置される。この場合、外周アンテナ群２１に含まれる４個のアンテナは、一方端２０Ａ－１よりもチャンバの側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ側に他方端２０Ｂ－１が配置される。
　このようにアンテナ２０の配置方法は自由であるが、外周アンテナ群２１に含まれるアンテナ２０は、外周アンテナ群２１が外周アンテナ群２１が配置された領域の周方向において、少なくとも１個のアンテナを含んでいればよい。
[第２の実施の形態]
　図１１を参照して、プラズマ装置７００は、プラズマ装置１００の平板部材２Ｗ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚを平板部材２ＡＡ，２Ａ，２Ｂ，２Ｃに変えたものであり、その他は、プラズマ装置１００と同じである。
　平板部材２ＡＡ，２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、それぞれ、接続点２ＡＡ－１，２Ａ－１，２Ｂ－１，２Ｃ－１を有する。そして、平板部材２ＡＡ，２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、それぞれ接続点２ＡＡ－１，２Ａ－１，２Ｂ－１，２Ｃ－１を介して、整合器５Ｗ，５Ｘ，５Ｙ，５Ｚに接続される。
　平板部材２ＡＡ，２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各々と、４個のアンテナ２０との接続方法は、図３に示す平板部材２Ｗと４個のアンテナ２０との接続方法と同じである。
　図１１におけるアンテナ２０の配置は、図６におけるアンテナ２０の配置と異なるものである。
[第一電離電圧と電子温度について]
　図１１を参照して、所定の距離Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７は、それぞれ側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄとアンテナ２０との距離である。
　図１２は、電子温度（ｅＶ）を縦軸、チャンバ１内に供給されたアルゴンガスの圧力（Ｐａ）と所定の距離Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７（ｍ）のうち最も短いもの（本例では、Ｌ４する。）との積を横軸にプロットしたグラフである。アルゴンガスの圧力は、本例では、６．６５×１０－１Ｐａである。具体的には、曲線は、所定の距離Ｌ４を５ｃｍ，１０ｃｍ及び２０ｃｍと変化させて、図示されていない電子温度計測器で測定したプラズマの電子温度をプロットしたものである。直線は、アルゴンの第１電離電圧（１５．８ｅＶ）を示す。
　本実施の形態では、曲線は、最小二乗法を利用して決定されているが、近似曲線が決定されればこれに限定されない。
　このようにして、曲線から決定される電子温度がアルゴンの第一電離電圧を超えないように所定の距離Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７が調節されている。
　曲線から決定される電子温度が第１電離電圧を超えるように所定の距離Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７を調節すると、アルゴンは、アンテナ２０と側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄとの間で電子を放出してしまい、異常放電が確実に生じてしまう。
[第２の実施の形態の効果]
　第２の実施の形態によれば、チャンバ１の側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄとアンテナ２０との所定の距離Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７は、使用時にチャンバ１内に供給される気体の圧力と所定の距離Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７との積と電子温度との関係を示す曲線から決定される電子温度が気体の第一電離電圧を超えないように調節されており、チャンバ１の側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄとアンテナ２０との間ではガスが電離しにくくなっているので、異常放電が生じにくくなり、基板１０Ｃ－１のサイズを一定に保持したまま、チャンバ１のサイズを小さくできる。
　また、複数のアンテナ２０の各々と側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄとの各所定の距離Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７は、曲線から決定される電子温度が気体の第一電離電圧を超えないように調節されており、チャンバ１の側壁５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄとアンテナ２０との間ではガスが電離しにくくなっているので、異常放電が生じにくくなり、基板１０Ｃ－１のサイズを一定に保持したまま、チャンバ１のサイズをより小さくできる。
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
　この発明は、アンテナがチャンバ内に配置されたプラズマ装置に適用される。
　　　

Claims (5)

  1. 　接地されたチャンバと、
    　前記チャンバの天井に固定された外周アンテナ群と、
    　前記外周アンテナ群よりも内側に設けられ、かつ、前記天井に固定された内周アンテナ群とを備え、
    　前記外周アンテナ群は、前記天井を貫通するとともに、前記外周アンテナ群が設けられた領域の幅方向に１個存在し、前記領域の周方向に１個以上存在するように配置されたｎ（ｎは整数）個のアンテナを含み、
    　前記内周アンテナ群は、前記天井を貫通するように配置されたｍ（ｍは整数）個のアンテナを含み、
    　前記ｎ個のアンテナのうち少なくとも一部は、高周波電力が印加される一方端と、前記一方端よりも前記チャンバの側壁側に配置され、かつ、接地された他方端とを有するプラズマ装置。
  2. 　請求項１に記載のプラズマ装置であって、
    　前記チャンバは、略直方体を有し、
    　前記ｎ個のアンテナ及び前記ｍ個のアンテナは、略Ｕ字形を有し、
    　前記アンテナの平面は、前記天井に垂直な前記側壁の平面に対し、平行、垂直又は任意の角度を有して配置されるプラズマ装置。
  3. 　チャンバと、
    　前記チャンバの天井に貫通するように配置されたアンテナとを備え、
    　前記アンテナは、
    　高周波電力が印加される一方端と、
    　接地された他方端とを有し、
    　前記チャンバの側壁と前記アンテナとの所望の距離は、使用時に前記チャンバ内に供給される気体の圧力と前記所望の距離との積と電子温度との関係を示す曲線から決定される電子温度が前記気体の第一電離電圧を超えないように調節されているプラズマ装置。
  4. 　請求項３に記載のプラズマ装置であって、
    　前記アンテナは、複数設けられ、
    　前記所望の距離は、前記電子温度が前記気体の第一電離電圧をこえないように調節されるプラズマ装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載のプラズマ装置であって、
    　前記アンテナは、
    　前記一方端を有する第１の導体と、
    　前記他方端を有する第２の導体と、
    　前記第１の導体のうち前記チャンバ内に含まれる内部一方端と前記第２の導体のうち前記チャンバ内に含まれる内部一方端とを接続する第３の導体とを有し、
    　前記第１の導体のうちチャンバ内に設けられる第１の内部導体の長さ又は前記第２の導体のうちチャンバ内に設けられる第２の内部導体の長さを前記第３の導体の長さで除した比をアスペクト比とした場合、
    　前記ｎ個のアンテナは、前記ｍ個のアンテナよりも前記アスペクト比が大きくなるプラズマ装置。
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