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JPH11317299A - 高周波放電方法及びその装置並びに高周波処理装置 - Google Patents

高周波放電方法及びその装置並びに高周波処理装置

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Publication number
JPH11317299A
JPH11317299A JP11007581A JP758199A JPH11317299A JP H11317299 A JPH11317299 A JP H11317299A JP 11007581 A JP11007581 A JP 11007581A JP 758199 A JP758199 A JP 758199A JP H11317299 A JPH11317299 A JP H11317299A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
frequency
plasma
antennas
internal linear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11007581A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Tonoya
純一 戸野谷
Hiroyuki Suzuki
啓之 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP11007581A priority Critical patent/JPH11317299A/ja
Priority to TW088101805A priority patent/TW421814B/zh
Priority to KR1019990005009A priority patent/KR100323342B1/ko
Priority to US09/251,486 priority patent/US6181069B1/en
Publication of JPH11317299A publication Critical patent/JPH11317299A/ja
Priority to US09/652,161 priority patent/US6323595B1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、真空容器内に配置するアンテナを単
純な構造にする。 【解決手段】アンテナ構造を直線状にし、この内部直線
アンテナ９を１本又は複数本直列又は並列に接続し、プ
ラズマ生成チャンバ１の内部に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ上の薄膜素子の製造、或いは粒子ビーム源や分析装置
などのプラズマ源に用いられる高周波放電方法及びその
装置並びに高周波処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属、半金属、半導体、酸化物、窒化
物、砒素などを構成要素とする薄膜が形成された素子
（以下、薄膜素子と称する）は、ＬＳＩ、磁気記録装
置、光記録装置などの記憶装置、半導体レーザ、光電変
換素子などの通信機器、平面ディスプレイ、固体撮像素
子などの表示装置、太陽電池などのエネルギー機器な
ど、多種多様な装置の主要部品に応用されており、今
後、機器の小型化、高性能化を進展させるための必須部
品として技術的発展が期待されている。
【０００３】このような薄膜素子は、その構造の微細
化、高性能化が進んでおり、例えばエッチング、ＣＶＤ
などでプラズマを用いた製造プロセスが重要となつてい
る。そして、製造プロセスで用いる被処理体の基板の面
積も生産性向上の観点から大面積化している。
【０００４】このような製造プロセスを実現するために
誘導結合型の高周波プラズマ装置が注目されている。こ
の誘導結合型の高周波プラズマ装置は、通常、真空容器
の外部又は内部にループ状のアンテナ（以下、ループア
ンテナと称する）を配置し、このアンテナに高周波電流
を流すことにより発生する誘導電界を真空容器内のガス
に加え、プラズマを生成するものとなっている。
【０００５】この場合、アンテナにより発生する誘導電
界は、真空容器に設置された誘電体窓を通して真空容器
内のガスに加えられ、かつその高周波電力は、誘導電界
を通してプラズマと結合する。
【０００６】このうちループアンテナを真空容器の内部
に配置した内部アンテナ方式のものは、アンテナを真空
容器の内部に直接配置し、このアンテナに高周波電流を
流してプラズマを生成するものであり、アンテナとプラ
ズマとの間の距離が短いので、アンテナからプラズマへ
の高周波電力が効率よく伝達され、容易に高密度なプラ
ズマ生成が可能となる。
【０００７】このような内部アンテナ方式のプラズマ処
理装置としては、例えば特開平７−１８４３３号公報に
スパッタリングに用いた技術の例が、又は特開平８−８
１７７７号公報にＣＶＤに用いた技術の例が記載されて
いる。
【０００８】すなわち、誘導結合型の高周波放電では、
アンテナに流れる高周波電流によって生じた誘導電界だ
けでなく、アンテナの高周波電圧によりアンテナとプラ
ズマとの間に静電界をも生じる。
【０００９】この静電界の発生により外部アンテナ方式
では誘電体窓の表面に負の直流セルフバイアス電圧が発
生し、内部アンテナ方式ではアンテナ自体にプラズマに
対して直流セルフバイアス電圧が発生する。
【００１０】そして、この直流セルフバイアス電圧によ
ってプラズマ中のイオンが加速され、誘電体窓やアンテ
ナ自体がスパッタリングされる。このスパッタリングの
現象は、内部アンテナ方式ではアンテナとプラズマとの
距離が短いのでより顕著に現れる。
【００１１】このようなスパッタリングの現象は、例え
ば上記特開平７−１８４３３号公報に記載された技術の
ように真空容器の内部に配置されたアンテナに直流バイ
アス電圧を印加しない状態でもアンテナでスパッタリン
グが起こる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＶＤ
やエッチングなどのプロセスに内部アンテナ方式を用い
ると、スパッタリングされた原子や分子が不純物として
プロセスに悪影響を与える。
【００１３】すなわち、アンテナとプラズマとの静電的
結合の結果、アンテナ又はアンテナ近傍の誘電体には、
負の直流セルフバイアス電圧が発生し、このセルフバイ
アス電圧によつて放電により生じたイオンが加速され、
誘電体やアンテナの材料がスパッタされる。例えば、ア
ンテナの材料が銅であれば、この銅そのものや電離した
銅が真空容器の内壁や被処理体に付着及び堆積する。
【００１４】又、内部アンテナ方式では、スパッタリン
グによってアンテナが消耗するので、このアンテナはあ
る程度消耗すると、新品のアンテナと交換される。すな
わち交換部品として取り扱われる。
【００１５】ところで、大口径な真空容器内に均一な密
度のプラズマを生成する際において、外部アンテナ方式
では、アンテナの形状やその配置に適正化が行なわれ、
複雑で微妙な形状のアンテナが採用されている。
【００１６】これに対して内部アンテナ方式では、上記
の通りアンテナが交換部品として取り扱われるので、部
品コストの低減やメンテナンスの向上を図るために、ア
ンテナは出来る限り単純な構造であることが必要となっ
ている。
【００１７】そこで本発明は、容器内に配置するアンテ
ナを単純な構造にできる高周波放電方法及びその装置を
提供することを目的とする。
【００１８】又、本発明は、真空容器内に配置するアン
テナの構造を単純にして高周波処理ができる高周波処理
装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、容器
内に少なくとも１つの直線状のアンテナを配置し、この
アンテナに高周波電力を供給することにより真空容器内
に誘導電界を発生させてプラズマを生成する高周波放電
方法である。
【００２０】請求項２によれば、容器内に少なくとも１
つの直線状のアンテナを配置するとともに、１つの前記
アンテナの接地側又は複数の前記アンテナ間にコンデン
サを接続し、このコンデンサの容量の変化により前記ア
ンテナ上での高周波電圧分布を変化させ、前記アンテナ
と前記プラズマとの静電的結合を制御することを特徴と
する高周波放電方法である。
【００２１】請求項３によれば、請求項１又は２記載の
高周波放電方法において、アンテナ導体の外周側に絶縁
被覆を施してあるアンテナとする。
【００２２】請求項４によれば、請求項３記載の高周波
放電方法において、絶縁被覆内部には、アンテナ導体が
偏心して設けられていることを特徴とする。
【００２３】請求項５によれば、請求項４記載の高周波
放電方法において、アンテナ導体は、処理対象である被
処理体側に向かい偏心して設けられていることを特徴と
する。
【００２４】請求項６によれば、容器内に誘導電界を発
生させることにより前記容器内にプラズマを生成するた
めの高周波放電装置において、高周波電流の供給により
前記誘導電界を発生する前記容器内に配置するための少
なくとも１つの直線状のアンテナ、を具備したことを特
徴とする高周波放電装置である。
【００２５】請求項７によれば、請求項６記載の高周波
放電装置において、複数のアンテナは、互いに直列接続
又は並列接続されている。
【００２６】請求項８によれば、請求項６又は請求項７
記載の高周波放電装置において、１つのアンテナの接地
側又は複数のアンテナ間にそれぞれ接続され、容量の変
化によりアンテナ上での高周波電圧分布を変化させるた
めに少なくとも１つのコンデンサを付加した。
【００２７】請求項９によれば、請求項６乃至請求項８
のいずれかに記載の高周波放電装置において、アンテナ
は、アンテナ導体の外周側に絶縁被覆が施されている。
【００２８】請求項１０によれば、プラズマ生成用のガ
スが内部に供給され、かつ内部に被処理体が配置される
真空容器と、高周波電力用の電源と、この電源からの高
周波電力の供給により真空容器内に誘導電界を発生させ
てプラズマを生成させ、被処理体に対して処理を行なわ
せる真空容器内に配置された少なくとも１つの直線状の
アンテナと、１つのアンテナの接地側又は複数のアンテ
ナ間にそれぞれ接続された少なくとも１つのコンデンサ
と、を備えた高周波処理装置である。
【００２９】請求項１１によれば、請求項１０記載の高
周波処理装置において、複数の前記アンテナは、互いに
直列接続又は並列接続されたことを特徴とする。
【００３０】請求項１２によれば、請求項１０に記載の
高周波処理装置において、アンテナは、アンテナ導体の
外周側に絶縁被覆が施されている。
【００３１】請求項１３によれば、請求項１０記載の高
周波処理装置において、コンデンサは、容量が可変であ
り、この容量を変化させてアンテナ上での高周波電圧分
布を変化させる。
【００３２】請求項１４によれば、上記絶縁被覆により
アンテナ導体の外周側が被覆されていると共に、この絶
縁被覆内部にはアンテナ導体が絶縁被覆に対して偏心し
て設けられていることを特徴とする請求項１０記載の高
周波処理装置である。
【００３３】請求項１５によれば、請求項１０記載の高
周波処理装置において、アンテナ導体は、被処理体側に
偏心して設けられていることを特徴とする。
【００３４】請求項１６によれば、請求項１０記載の高
周波処理装置において、絶縁被覆は、その径が上記アン
テナ導体に沿った方向に向かって変化するように設けら
れていることを特徴とする。
【００３５】請求項１７によれば、請求項１０記載の高
周波処理装置において、絶縁被覆は、上記アンテナ導体
の一部分を覆うように設けられていることを特徴とす
る。
【００３６】請求項１８によれば、請求項１０記載の高
周波処理装置において、絶縁被覆は、上記真空容器中央
部分に対応する上記アンテナ導体の部位を被覆するよう
に設けられていることを特徴とする。
【００３７】請求項１９によれば、請求項１０記載の高
周波処理装置において、絶縁被覆は、真空容器の内壁側
に面するアンテナ導体を覆うように設けられていること
を特徴とする。
【００３８】請求項２０によれば、請求項１０記載の高
周波処理装置において、アンテナ導体は、少なくとも１
つの湾曲部を有することを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第１の実施の
形態について図面を参照して説明する。
【００４０】図１は本発明の高周波放電方法を適用した
高周波処理装置の構成図である。
【００４１】真空容器としてのプラズマ生成チャンバ１
は、例えば円筒状に形成され、その上部にはエッチング
用の反応性ガスやＣＶＤ用の原料ガスなどのプロセスガ
スやＡｒ等の希ガスなどのガス２を供給するためのガス
導入管３ａ、３ｂが接続されるとともに、その下部には
排気管４が接続されている。このプラズマ生成チャンバ
１は、円筒状に限らず、四辺形等の立方体形状に形成さ
れていてもよい。
【００４２】なお、排気管４には、図示しないが圧力調
整弁を介して排気ポンプが接続され、この排気ポンプの
作動によってプラズマ生成チャンバ１内が所望の圧力に
保たれている。
【００４３】又、プラズマ生成チャンバ１内には、基板
ステージ５が設けられ、この基板ステージ５上にエッチ
ング又はＣＶＤ処理が行なわれる被加工物６が載置され
ている。なお、この基板ステージ５には、整合器７を介
して電源８が接続され、基板ステージ５に対して所定電
圧のバイアスが印加されるようになっている。
【００４４】さらに、プラズマ生成チャンバ１内には、
直線状のアンテナ（以下、内部直線アンテナと称する）
９がプラズマ生成チャンバ１を横切るように配置されて
いる。なお、ここで直線と称しているのは、内部直線ア
ンテナ９全体として直線状であれば足り、この直線状ア
ンテナ９の一部に湾曲した部分があることを許容するも
のとする。
【００４５】この内部直線アンテナ９は、例えば導電性
の材料、例えば銅、アルミニウムにより形成され、かつ
図２に示すように例えば銅パイプのアンテナ導体１０の
外周を絶縁材料、例えば直径１５ｍｍの石英パイプ１１
で絶縁被覆を施したものとなっている。
【００４６】このアンテナ導体１０は、例えば直径６ｍ
ｍに形成され、かつその内側には冷媒が流れ、内部直線
アンテナ９の温度上昇が防止されている。
【００４７】なお、内部直線アンテナ９は、アンテナ導
体１０の外周に絶縁被覆を施さずにアンテナ導体の金属
無垢としてもよい。
【００４８】この内部直線アンテナ９の一端には、図１
に示すように整合器１２を介して高周波電源１３が接続
され、かつ他端側は接地されている。
【００４９】このうち整合器１２は、コンデンサ及びコ
イルから構成され、高周波電源１３への反射電力を零に
する作用を有している。
【００５０】次に上記第１の実施の形態におけるアンテ
ナの配置の変形例について図３及び図４を参照して説明
する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその
詳しい説明は省略し、かつ基板ステージ５及びこの基板
ステージ５上に載置される被加工物６も省略する。
【００５１】図３は内部直線アンテナを２本直列接続し
た高周波処理装置の一例を示す構成図である。
【００５２】プラズマ生成チャンバ１には、２本の内部
直線アンテナ１４、１５がプラズマ生成チャンバ１を横
切るように、かつ互いに上下関係に配置されている。
【００５３】これら内部直線アンテナ１４、１５は直列
接続され、かつこのうち一方の内部直線アンテナ１４の
一端が整合器１２を介して高周波電源１３に接続される
とともに、他方の内部直線アンテナ１５の他端が接地さ
れている。
【００５４】これら内部直線アンテナ１４、１５は、上
記内部直線アンテナ９の同様に、例えば導電性の材料、
例えば銅、アルミニウムにより形成され、かつ例えば銅
パイプのアンテナ導体の外周を絶縁材料、例えば直径１
５ｍｍの石英パイプで絶縁被覆を施したものとなってい
る。この銅パイプのアンテナ導体は、例えば直径６ｍｍ
に形成され、かつその内側には冷媒が流れ、２つのアン
テナ１４、１５の温度上昇が防止されている。
【００５５】なお、これら内部直線アンテナ１４、１５
は、アンテナ導体の外周に絶縁被覆を施さずにアンテナ
導体の金属無垢としてもよい。
【００５６】図４は内部直線アンテナを２本並列接続し
た高周波処理装置の一例を示す構成図である。
【００５７】プラズマ生成チャンバ１には、２本の内部
直線アンテナ１６、１７がプラズマ生成チャンバ１を横
切るように、かつ互いに上下関係に配置されている。
【００５８】これら内部直線アンテナ１６、１７は並列
接続され、かつこれら内部直線アンテナ１６、１７の共
通接続された一端が整合器１２を介して高周波電源１３
に接続されるとともに、同様に共通接続された他端が接
地されている。
【００５９】これら内部直線アンテナ１６、１７は、上
記内部直線アンテナ９の同様に、例えば導電性の材料、
例えば銅、アルミニウムにより形成され、かつ例えば銅
パイプのアンテナ導体の外周を絶縁材料、例えば直径１
５ｍｍの石英パイプで絶縁被覆を施したものとなってい
る。この銅パイプのアンテナ導体は、例えば直径６ｍｍ
に形成され、かつその内側には冷媒が流れ、２つのアン
テナ１４、１５の温度上昇が防止されている。
【００６０】なお、これら内部直線アンテナ１６、１７
は、アンテナ導体の外周に絶縁被覆を施さずにアンテナ
導体の金属無垢としてもよい。
【００６１】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。
【００６２】図１に示す装置において、プラズマ生成チ
ャンバ１の内部に配置された直線状の内部直線アンテナ
９に対して高周波電源１３から高周波電流が整合器１２
を通して流れると、内部直線アンテナ９の周囲に誘導電
界が発生し、この誘導電界がプラズマ生成チャンバ１内
のエッチング用の反応性ガスやＣＶＤ用の原料ガスなど
のプロセスガスに加えられる。
【００６３】これによりプラズマＰが生成され、被処理
体６に対するエッチング又は薄膜形成などの処理が行な
われる。
【００６４】図３に示す装置において、プラズマ生成チ
ャンバ１内部の直列接続された２本の内部直線アンテナ
１４、１５に対して高周波電源１３から高周波電流が整
合器１２を通して流れると、これら内部直線アンテナ１
４、１５の周囲に誘導電界が発生し、この誘導電界がプ
ラズマ生成チャンバ１内のエッチング用の反応性ガスや
ＣＶＤ用の原料ガスなどのプロセスガスに加えられる。
【００６５】これによりプラズマＰが生成され、被処理
体６に対するエッチング又は薄膜形成などの処理が行な
われる。
【００６６】図４に示す装置において、プラズマ生成チ
ャンバ１内部の並列接続された２本の内部直線アンテナ
１６、１７に対して高周波電源１３から高周波電流が整
合器１２を通して流れると、これら内部直線アンテナ１
６、１７の周囲に誘導電界が発生し、この誘導電界がプ
ラズマ生成チャンバ１内のエッチング用の反応性ガスや
ＣＶＤ用の原料ガスなどのプロセスガスに加えられる。
【００６７】これによりプラズマＰが生成され、被処理
体６に対するエッチング又は薄膜形成などの処理が行な
われる。
【００６８】ここで、上記内部アンテナ方式によりプラ
ズマＰを生成した場合のアンテナからプラズマへの電力
伝達効率ｐs を測定した。
【００６９】この電力伝達効率ｐs は、 ｐs ＝（ｐrf−Ｒa ・ｌrf 2 ）／ｐrf …(1) により求めた。ここで、ｐrfはプラズマＰの生成時の高
周波電源１３の出力電力、ｌrfは内部直線アンテナ９、
１４、１５又は１６、１７に流れる高周波電流である。
【００７０】又、Ｒa は内部直線アンテナ９、１４、１
５又は１６、１７の抵抗で、プラズマ生成チャンバ１内
にガス２を導入せずに上記各内部直線アンテナ９、１
４、１５又は１６、１７に高周波電力を供給し、プラズ
マＰを生成させないときの高周波出力電力を、そのとき
の内部直線アンテナ９、１４、１５又は１６、１７に流
れる電流の２乗で除算した値としている。
【００７１】この電力伝達効率ｐs を求めることによ
り、プラズマ生成時の高周波電力出力のうち何割がプラ
ズマ生成に消費されているのかを見積もることができ
る。
【００７２】かかる電力伝達効率ｐs を測定する実験に
は、上記図１に示す１本の内部直線アンテナ９を配置し
た装置を用い、プラズマ生成条件は、 酸素ガス流量＝１００ｓｃｃｍ 圧力＝１０Ｐａ 高周波電力＝２０〜８００Ｗ とした。
【００７３】図５は電力伝達効率ｐs の投入する高周波
電力の依存性を示す図である。
【００７４】同図は、１本の内部直線アンテナ９を配置
した装置の比較として、外部アンテナ方式の誘導結合型
の高周波処理装置の結果についても示してある。なお、
内部直線アンテナ９は、プロセスに影響を及ぼす金属が
スパッタリングされるのを防ぐために石英パイプ１１で
被覆されている。
【００７５】図６はかかる比較対象とする外部アンテナ
方式の高周波処理装置の構成図を示す。
【００７６】プラズマ生成チャンバ１８は、その上部に
エッチング用の反応性ガスやＣＶＤ用の原料ガスなどの
プロセスガスやＡｒ等の希ガスなどのガス２を供給する
ためのガス導入管１９ａ、１９ｂが接続されるととも
に、その下部には排気管２０が接続されている。
【００７７】この排気管２０には、図示しないが圧力調
整弁を介して排気ポンプが接続され、この排気ポンプの
作動によってプラズマ生成チャンバ１８内が所望の圧力
に保たれている。
【００７８】又、プラズマ生成チャンバ１８内には、基
板ステージ２１が設けられ、この基板ステージ２１上に
エッチング又はＣＶＤ処理が行なわれる被加工物２２が
載置されている。
【００７９】さらに、プラズマ生成チャンバ１８の上部
には、石英窓２３が設けられ、この石英窓２３上にルー
プアンテナ２４が設けられている。
【００８０】このループアンテナ２４は、銅パイプを１
巻したもので、その一端には、整合器２５を介して高周
波電源２６が接続され、他端は接地されている。
【００８１】このような構成であれば、ループアンテナ
２４に対して高周波電源２６から高周波電流が整合器２
５を通して流れると、このループアンテナ２４の周囲に
誘導電界が発生し、この誘導電界が石英窓２３を通して
プラズマ生成チャンバ１内のエッチング用の反応性ガス
やＣＶＤ用の原料ガスなどのプロセスガスに加えられ
る。これによりプラズマＰが生成され、被処理体２２に
対するエッチング又は薄膜形成などの処理が行なわれ
る。
【００８２】しかるに、上記図５に示す１本の内部直線
アンテナ９の装置と外部アンテナ方式の装置との電力伝
達効率ｐs の測定結果から内部直線アンテナ９を用いた
装置は、外部アンテナ方式の装置に比べ、電力伝達効率
ｐs が高く、プラズマ生成に関して問題のないことが分
かる。
【００８３】この結果は、内部直線アンテナ９では、誘
導電界を発生させる部分での磁束密度がループアンテナ
２４に比べて小さくなると考えられるが、内部直線アン
テナ９がプラズマＰと近接しているため、比較的強い電
界がプラズマ中に誘導されるので、高周波電流によって
発生する磁束の多くが誘導電界の発生に有効に寄与する
ためと考えられる。
【００８４】次に、２本の内部直線アンテナを用いたと
きの電力伝達効率ｐs の測定結果について説明する。
【００８５】図７は内部直線アンテナをプロセス生成チ
ャンバ１内に配置した上記図１、図３及び図４に示す各
装置、さらに上記図６に示す外部アンテナ方式の装置の
計４種類の装置の電力伝達効率ｐs の測定結果について
示してある。なお、内部直線及び外部の各アンテナは、
石英パイプ１１で被覆されているものとする。
【００８６】同図に示すように投入される高周波電力が
５００Ｗを越える領域では、各アンテナの接続方法に関
わらず電力伝達効率ｐs が高く、誘導結合型の放電にな
っていると考えられる。
【００８７】この領域において電力伝達効率ｐs は、プ
ロセス生成チャンバ１内に内部直線アンテナを１本直列
接続した場合と２本直列接続した場合とでほぼ同一とな
り、かつ内部直線アンテナを２本並列接続した場合と外
部アンテナを用いた場合とでほぼ同一となつている。
【００８８】このように内部直線アンテナの本数や接続
方法に関わらず内部アンテナ方式では、外部アンテナ方
式に比べて電力伝達効率ｐs が同程度又は大きいので、
プラズマ密度も同程度又はそれ以上になるものと考えら
れる。
【００８９】これにより、複数の内部直線アンテナをプ
ラズマ生成チャンバ１内に配置し、これら内部直線アン
テナの配置を適正化することによって大口径で均一な密
度のプラズマ生成ができる。
【００９０】次に、内部直線アンテナが図２に示すよう
に石英パイプ１１で被覆された場合の測定結果について
説明する。
【００９１】上記図１に示す１本の内部直線アンテナ９
を用いた装置においてＡｒプラズマの電子密度を測定し
た結果、その電子密度は２×１０Ｅ＋１１ｃｍ-3とな
り、充分に高密度なプラズマ生成が可能であることが確
認された。
【００９２】又、内部直線アンテナ９を図２に示すよう
にアンテナ導体１０の周囲を石英パイプ１１で被覆した
場合とアンテナ導体１０の金属無垢の場合とについて、
内部直線アンテナ９のスパッリングによって生じる不純
物を実験によって調べた。
【００９３】この実験方法は、上記図１に示す装置によ
って例えばＡｒプラズマを生成し、基板ステージ５上に
被処理体６としてｐｏｌｙ−ＳｉやＣｕを成膜した半導
体ウエハを載置し、この半導体ウエハ上にスパッタリン
グされた原子、分子の存在をＸＰＳ（Ｘ線誘起光電子分
光）により元素分析する方法をとった。
【００９４】図８は内部直線アンテナ９のスパッリング
によって生じる不純物の実験結果を示す図である。石英
パイプ１１で覆わない場合、半導体ウエハ上にＡlが検
出され、ｐｏｌｙ−Ｓｉ上に内部直線アンテナ９のＡl
がスパッタリングされて堆積していることが分かる。ｐ
ｏｌｙ−Ｓｉが検出されていないことからＸＰＳの検出
深さを考えると、少くとも５０オングストローム以上堆
積していると考えられる。
【００９５】一方、石英パイプ１１で覆った場合、Ｓｉ
は検出されず、かつ未処理の半導体ウエハと同じ元素組
成であることから、石英パイプ１１のスパッタリング
は、プロセスに影響を与えない程度に抑制されていると
考えられる。
【００９６】このように石英パイプ１１でアンテナ導体
１０を覆うことにより、プラズマＰを外部アンテナ方式
と同等の高プラズマ密度に保ったまま、プロセスに悪影
響を与えるスパッタリングによって発生する不純物の発
生を防ぐことができる。
【００９７】このように上記第１の実施の形態において
は、アンテナ構造を直線状にし、このアンテナを１本又
は複数本直列又は並列に互いに接続し、プラズマ生成チ
ャンバ１の内部に配置したので、プラズマ生成チャンバ
１内に配置するアンテナを、作製が容易で交換等のメン
テナンス性に優れた単純な構造にでき、かつこのアンテ
ナで高密度なブラズマＰをプラズマ生成チャンバ１内に
生成できる。
【００９８】又、大口径で密度の均一なプラズマを生成
する場合には、プラズマ密度が均一になるように複数の
内部直線アンテナを互いに直列又は並列接続する組み合
わせを適正化することにより実現できる。
【００９９】さらに、アンテナ導体１０を石英パイプ１
１等の絶縁物で覆うので、アンテナのスパッタリングに
より発生する金属不純物を抑制できる。(2) 以下、本発
明の第２の実施の形態について図面を参照して説明す
る。なお、上記図１、図３及び図４と同一部分には同一
符号を付してその詳しい説明は省略する。
【０１００】図９は本発明の高周波放電方法を適用した
高周波処理装置の構成図である。
【０１０１】内部直線アンテナ９の一端には、整合器１
２を介して高周波電源１３が接続され、他端は浮遊コン
デンサ３０を介して接地されている。
【０１０２】この浮遊コンデンサ３０は、可変容量であ
り、その容量Ｃf を変化させて内部直線アンテナ９上で
の高周波電圧分布を変化させ、この内部直線アンテナ９
とプラズマＰとの静電的結合を制御する作用を持ってい
る。
【０１０３】すなわち、図１０(a) に示すように内部直
線アンテナ９に浮遊コンデンサ３０が接続されていなけ
れば、接地に対するＡ点の電圧は同図(b) に示すように
０Ｖとなり、Ａ点とＢ点との間には同図(c) に示すよう
に高周波電源１３の電圧に対応した電圧波形が現れる。
この波形は、同図(d)に示すように接地に対するＢ点に
付いても同様である。
【０１０４】これに対して図１１(a) に示すように内部
直線アンテナ９に浮遊コンデンサ３０を接続すると、Ａ
点には、この浮遊コンデンサ３０の電圧降下により同図
(b)に示すようにＡ点とＢ点との間の電圧位相｛図４
(c)｝と逆位相で２分の１倍の振幅を持つ電圧が現れ
る。
【０１０５】従って、接地からＢ点の電圧は、同図(b)
に示す浮遊コンデンサ３０による逆位相の電圧と同図
(c) に示すＡ点とＢ点との間の電圧とが重なり合った波
形となり、同図(d) に示すような最大値の小さくなった
電圧となる。
【０１０６】従って、浮遊コンデンサ３０の容量Ｃf を
変化させることにより内部アンテナ９上の電圧分布を変
化させて内部直線アンテナ９上の任意の点例えばＡ点と
Ｂ点との中間点の電圧を０Ｖに制御できるものとなる。
そして、このときには浮遊コンデンサがない場合に比べ
て高周波電圧について接地からＢ点までが半分となり大
幅に静電的結合が抑制できる。
【０１０７】次に上記第２の実施の形態におけるアンテ
ナの配置の変形例について図１２及び図１３を参照して
説明する。なお、図９と同一部分には同一符号を付して
その詳しい説明は省略し、かつ基板ステージ５及びこの
基板ステージ５上に載置される被加工物６も省略する。
【０１０８】図１２は内部直線アンテナ１４、１５を２
本直列接続した高周波処理装置の構成図である。
【０１０９】２本の内部直線アンテナ１４、１５の間に
は中間コンデンサ３１が接続されるとともに、内部直線
アンテナ１５と接地との間には浮遊コンデンサ３０が接
続されている。この中間コンデンサ３１も浮遊コンデン
サ３０と同様に各内部直線アンテナ１４，１５とプラズ
マＰとの静電的結合を制御するものである。
【０１１０】つまり、これら浮遊コンデンサ３０、中間
コンデンサ３１は、それぞれ可変容量であり、その各容
量Ｃi 、Ｃf をそれぞれ変化させて各内部直線アンテナ
１４、１５上での高周波電圧分布を変化させ、これら内
部直線アンテナ１４、１５とプラズマＰとの静電的結合
を制御する作用を持っている。
【０１１１】図１３は内部直線アンテナ１６、１７を２
本並列接続した高周波処理装置の構成図である。
【０１１２】これら内部直線アンテナ１６、１７の一端
には、整合器１２を介して高周波電源１３が接続され、
他端は浮遊コンデンサ３２を介して接地されている。
【０１１３】この浮遊コンデンサ３２は、可変容量であ
り、その各容量Ｃg を変化させて各内部直線アンテナ１
６、１７上での高周波電圧分布を変化させ、これら内部
直線アンテナ１６、１７とプラズマＰとの静電的結合を
制御する作用を持っている。
【０１１４】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。
【０１１５】図９に示す装置において、プラズマ生成チ
ャンバ１の内部に配置された内部直線アンテナ９に高周
波電源１３から高周波電流が流れると、内部直線アンテ
ナ９の周囲に誘導電界が発生し、この誘導電界がプラズ
マ生成チャンバ１内のエッチング用の反応性ガスやＣＶ
Ｄ用の原料ガスなどのプロセスガスに加えられる。
【０１１６】これによりプラズマＰが生成され、被処理
体６に対するエッチング又は薄膜形成などの処理が行な
われる。
【０１１７】このとき浮遊コンデンサ３０は、その容量
Ｃf が調整されて内部直線アンテナ９上での高周波電圧
分布を変化させ、この内部直線アンテナ９とプラズマＰ
との静電的結合を制御する。
【０１１８】図１２に示す装置において、２本の内部直
線アンテナ１４、１５に高周波電源１３から高周波電流
が直列に流されると、これら内部直線アンテナ１４、１
５の周囲に誘導電界が発生し、この誘導電界がプラズマ
生成チャンバ１内のエッチング用の反応性ガスやＣＶＤ
用の原料ガスなどのプロセスガスに加えられる。
【０１１９】これによりプラズマＰが生成され、被処理
体６に対するエッチング又は薄膜形成などの処理が行な
われる。
【０１２０】このとき浮遊コンデンサ３０、中間コンデ
ンサ３１は、その容量Ｃf 、Ｃi が調整されて内部直線
アンテナ１４、１５上での高周波電圧分布を変化させ、
これら内部直線アンテナ１４、１５とプラズマＰとの静
電的結合を制御する。
【０１２１】図１３に示す装置において、プラズマ生成
チャンバ１の内部に配置された２本の内部直線アンテナ
１６、１７に高周波電源１３から高周波電流が並列に流
れると、これら内部直線アンテナ１６、１７の周囲に誘
導電界が発生し、この誘導電界がプラズマ生成チャンバ
１内のエッチング用の反応性ガスやＣＶＤ用の原料ガス
などのプロセスガスに加えられる。
【０１２２】これによりプラズマＰが生成され、被処理
体６に対するエッチング又は薄膜形成などの処理が行な
われる。
【０１２３】このとき浮遊コンデンサ３２は、その容量
Ｃg が調整されて内部直線アンテナ１６、１７上での高
周波電圧分布を変化させ、これら内部直線アンテナ１
６、１７とプラズマＰとの静電的結合を制御する。
【０１２４】次に、浮遊コンデンサ及び中間コンデンサ
の効果に関する実験結果について説明する。
【０１２５】この実験は、２本の内部直線アンテナを直
列接続し、直列に接続するフローティングコンデンサの
数と位置とによるアンテナ電圧分布等の変化を測定す
る。
【０１２６】図１４はかかる実験に使用する高周波処理
装置の構成図である。
【０１２７】プラズマ生成チャンバ４０は、例えば円形
状に形成され、その上部からエッチング用の反応性ガス
やＣＶＤ用の原料ガスなどのプロセスガスやＡｒ等の希
ガスなどのガス２が内部に供給されるものとなってい
る。
【０１２８】又、プラズマ生成チャンバ４０の下部には
排気管４１が接続されている。この排気管４１には、図
示しないが圧力調整弁を介して排気ポンプが接続され、
この排気ポンプの作動によってプラズマ生成チャンバ１
内が所望の圧力に保たれている。
【０１２９】又、プラズマ生成チャンバ４０内には、基
板ステージ４２が設けられ、この基板ステージ４２上に
エッチング又はＣＶＤ処理が行なわれる被加工物４３が
載置されている。
【０１３０】又、プラズマ生成チャンバ４０の上部に
は、石英窓４４が設けられている。
【０１３１】さらに、プラズマ生成チャンバ４０内に
は、２本の内部直線アンテナ４５、４６がプラズマ生成
チャンバ４０を横切り、かつ直列接続されて互いに上下
方向に配置されている。
【０１３２】これら内部直線アンテナ４５、４６は、例
えば直径６ｍｍの銅パイプから形成されるアンテナ導体
を直径１５ｍｍの石英パイプで覆った構成で、アンテナ
導体１０の内側には冷媒が流れ、内部直線アンテナ４
５、４６の温度上昇を防止している。
【０１３３】このうち内部直線アンテナ４５の一端に
は、導電体のケースに納められたマッチャー４７を介し
て高周波電源４８が接続されている。
【０１３４】マッチャー４７は、マッチングが取れるよ
うに容量を定める可変容量の各コンデンサ４９、５０か
ら構成されている。
【０１３５】又、２つの内部直線アンテナ４５、４６の
間には、中間コンデンサＣi が接続されるとともに、内
部直線アンテナ４６の他端には、浮遊コンデンサＣf が
接続されている。
【０１３６】このような装置に対して以下の各測定装置
が備えられている。
【０１３７】内部直線アンテナ４５とマッチャー４７と
の間には、ＲＦプローブ５１が設けられ、このＲＦプロ
ーブ５１により電流Ｉ、電圧Ｖが測定されるものとなっ
ている。
【０１３８】又、内部直線アンテナ４５と中間コンデン
サＣi との間には、入力：出力が１００００：１の高電
圧プローブを介してオシロスコープ５２が接続され、こ
のオシロスコープ５２により高周波電圧Ｖi が測定され
るものとなっている。
【０１３９】一方、発光分光測定器５３のプローブ（受
光部）５４が石英窓４４の上方に配置され、この発光分
光測定器５３によってＡｒやＯの発光強度が測定される
ものとなっている。
【０１４０】又、ＣＣＤカメラ５５がプラズマ生成チャ
ンバ４０内に配置され、このＣＣＤカメラ５５から出力
される画像信号がテレビジョンモニタ５６に送られるよ
うになっている。
【０１４１】このＣＣＤカメラ５５は、２つの内部直線
アンテナ４５、４６の各外周付近に生じるシースを撮像
し、その画像信号を出力するものとなっている。
【０１４２】このシースは、各内部直線アンテナ４５、
４６の外周付近で電子衝突反応が少ないため発光強度が
極めて小さくなっているものである。
【０１４３】このシースの領域では、シースの厚さが大
きいと電界が強くなり、各内部直線アンテナ４５、４６
に高いエネルギを持つイオンが入射してスパッタリング
が発生し、逆にシースの厚さが小さいと電界が強くな
り、各内部直線アンテナ４５、４６への低いエネルギを
持つイオンが入射する。
【０１４４】従って、シースの厚さが小さくなると低エ
ネルギのイオンが各内部直線アンテナ４５，４６に入射
することから被処理体４３に対して各内部直線アンテナ
４５，４６からの不純物が付着しない。
【０１４５】次に以上の各測定装置を用いての浮遊コン
デンサと中間コンデンサに対する測定結果について説明
する。
【０１４６】図１５はプラズマ生成チャンバ４０内にＡ
ｒプラズマを生成し、かつＡｒプラズマの電力を４０
Ｗ、１００Ｗ、２００Ｗ及び４００Ｗについて変えたと
きの高周波電圧Ｖi 、電圧Ｖ、電流Ｉ及び発光強度の測
定結果を示す。
【０１４７】ここで、この測定結果は、図１６に示すよ
うに浮遊コンデンサＣf 、中間コンデンサＣi の各容量
の組み合わせを変えた各タイプａ、ｂ、ｃに分けて測定
した。
【０１４８】なお、タイプｃは、浮遊コンデンサＣf と
中間コンデンサＣi の各容量が全て零であり、従来装置
であって本発明装置との比較のために示してある。
【０１４９】又、図１７は各タイプａ、ｂ、ｃにおける
高周波電圧Ｖi 及び電圧Ｖについての高周波出力に対す
る高周波電圧の振幅を示している。
【０１５０】さらに、図１８は各タイプａ、ｂ、ｃに対
する各発光強度を示している。同図から分かるようにタ
イプｂ、すなわち浮遊コンデンサＣf を３５０ｐＦ、中
間コンデンサＣi を零、追加コンデンサＣa を１５０ｐ
Ｆにした場合に発光強度が最も高くなっている。
【０１５１】この発光強度は、プラズマ電子密度とほぼ
対応するものであり、その強度が高ければプラズマ電子
密度が高いことを示している。
【０１５２】従って、上記実験結果であれば、タイプｂ
が従来装置（タイプｃ）と比較しても最もプラズマ電子
密度が高いことを示している。
【０１５３】一方、図１９はプラズマ生成チャンバ４０
内にＯ2 プラズマを生成し、かつＯ 2 プラズマの電力を
４０Ｗ、１００Ｗ、２００Ｗ、４００Ｗ及び６００Ｗに
ついて変えたときにＣＣＤカメラ５５の撮像により得ら
れたシース厚さの測定結果を示し、図２０はそのグラフ
化した図を示す。
【０１５４】これら図から分かように高周波出力が大き
くなるに従ってシース厚さが薄くなることが分かり、こ
のうちでもタイプａ、ｂのシース厚さが薄くなっている
ので、内部直線アンテナからのスパッタ量が抑制されエ
ッチングやＣＶＤでの不純物が抑えられる。
【０１５５】又、シース厚さの測定として２本の内部直
線アンテナに対して浮遊コンデンサＣf 及び中間コンデ
ンサＣi を接続した場合と接続しない場合とについても
行なった。
【０１５６】図２１はかかるシース厚さ測定に用いた回
路の概略構成図であって、同図(a)は浮遊コンデンサＣ
f 及び中間コンデンサＣi を共に接続しない場合、同図
(b)は浮遊コンデンサＣf （例えば３５０ｐＦ）のみを
接続しない場合、同図(c) は浮遊コンデンサＣf （例え
ば７００ｐＦ）及び中間コンデンサＣi （例えば３５０
ｐＦ）を共に接続した場合である。
【０１５７】このようなシース厚さの測定回路におい
て、同図(a) に示す回路ではシース厚さが９．５ｍｍと
なり、同図(b) に示す回路ではシース厚さが４．１ｍｍ
となり、同図(c) に示す回路ではシース厚さが１．２ｍ
ｍとなる。
【０１５８】従って、浮遊コンデンサＣf 及び中間コン
デンサＣi を接続するとシース厚さが薄くなり、上記同
様にエッチングやＣＶＤでの不純物が抑えられる。
【０１５９】このように上記第２の実施の形態において
は、内部直線アンテナ９と接地との間７や複数の内部直
線アンテナ１４、１５などの各間に浮遊コンデンサ３０
や中間コンデンサ３１を接続し、これら浮遊コンデンサ
３０や中間コンデンサ３１の容量Ｃf 、Ｃi を変化させ
て内部直線アンテナ９などの上での高周波電圧分布を変
化させ、この内部直線アンテナ９などとプラズマＰとの
静電的結合を制御するようにしたので、プラズマＰ放電
の安定化と内部直線アンテナ９などによるスパッタの抑
制とを両立させるために内部直線アンテナ９などとプラ
ズマＰとの静電的結合を最適に制御できる。
【０１６０】これにより、負の直流セルフバイアス電圧
によつてイオンが加速され、例えば、アンテナの材料が
プラズマ生成チャンバ１の内壁や被処理体６にスパッタ
されることが抑制され、高周波プラズマ装置を長寿命化
でき、エッチングやＣＶＤなどのプロセスに悪影響を与
えることはなくなる。
【０１６１】なお、上記第１の実施の形態と同様な効
果、すなわちプラズマ生成チャンバ１内に配置するアン
テナを、作製が容易で交換等のメンテナンス性に優れた
単純な構造にでき、かつこのアンテナで高密度なブラズ
マＰをプラズマ生成チャンバ１内に生成できる。
【０１６２】又、大口径で密度の均一なプラズマを生成
する場合には、プラズマ密度が均一になるように複数の
内部直線アンテナを直列又は並列接続した組み合わせを
適正化することにより実現できる。
【０１６３】さらに、アンテナ導体１０を石英パイプ１
１等の絶縁物で覆うので、アンテナのスパッタリングに
より発生する不純物を抑制できる。
【０１６４】なお、本発明は、上記第１及び第２の実施
の形態に限定されるものでなく各種変形してもよい。
【０１６５】例えば、内部直線アンテナの本数や接続方
法は、上記第１及び第２の実施の形態に限定されず、プ
ロセスに応じて例えば複数本の内部直線アンテナを互い
に直列又は／及び並列としたり、又その配置の位置を互
いに上下方向にしたり適宜変更してもよい。 (3) 以下、本発明の第３の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、本実施の形態においても、同一
部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【０１６６】本実施の形態では、図２２に示す高周波処
理装置６０のプラズマ生成チャンバ６１に内部直線アン
テナ６２を挿通させるように設けた点では、上述の第1
の実施の形態、若しくは第2の実施の形態で述べた高周
波処理装置の構成と同様となっている。
【０１６７】また、内部直線アンテナ６２を石英等の誘
電体を材質とする石英パイプ６３で覆った構成も、上述
の実施の形態で述べた構成と同様である。なお、この石
英パイプ６３の形状も、上述の実施の形態と同様に円筒
形状に形成されている。
【０１６８】しかしながら、本実施の形態では、この石
英パイプ６３の内部に存する中空部６４に内部直線アン
テナ６２を偏心して配置している。具体的には、図２３
に示すように、内部直線アンテナ６２に比較して、十分
大きな径に形成された中空部６４の内部に内部直線アン
テナ６２を置いた状態とし、石英パイプ６３の内壁面に
この内部直線アンテナ６２が接触するようにしている。
【０１６９】それによって、内部直線アンテナ６２が被
処理体６側に偏心して配置される構成となる。
【０１７０】このような偏心配置を実現するため、上記
高周波処理装置６０のチャンバ６１の上部側に挿通され
た石英パイプ６３には、その端部側に図２４に示すよう
なアンテナ固定部材６５が取り付けられている。このア
ンテナ固定部材６５は、図２４に示すようにその外径が
上記石英パイプ６３の中空部６４に取り付け固定可能な
大きさに形成されている。
【０１７１】ここで、このアンテナ固定部材６５は、そ
の材質が例えばゴムから構成されており、また、アンテ
ナ固定部材６５の外径は上記石英パイプ６３の開口端部
にこれを弾性変形させて嵌め込むことが可能な大きさに
形成されている。
【０１７２】なお、内部直線アンテナ６２は、アンテナ
固定部材６５を設けずに中空部６４の内壁面に接触する
ように置いた状態で配置される以外にも、中空部６４の
被処理体６側の内壁面と接触させず離間するように配置
しても構わない。しかしながら、この場合でも、被処理
体６側に内部直線アンテナ６２が偏心配置されることが
必要とされる。
【０１７３】以上のような構成を有する高周波処理装置
６０の作用効果について、以下に説明する。
【０１７４】高周波電源１３が作動して、ここから高周
波電流が整合器１２を通して流れると、内部直線アンテ
ナ６２の周囲に誘導電界が発生し、この誘導電界がプラ
ズマ生成チャンバ６１内部のエッチング用の反応性ガス
やＣＶＤ用の原料ガス等のプロセスガスに加えられる。
【０１７５】それによって、プラズマＰが生成され、被
処理体６に対するエッチングや薄膜形成等の処理が行わ
れる。
【０１７６】この場合、上記内部直線アンテナ６２は、
石英パイプ６３内部において上述の第１の実施の形態で
述べた構成よりも、被処理体６側に近づくように偏心し
て配置されている。このため、石英ガラス６３の下側の
表面（被処理体６側)には偏心して配置しない場合と比
べて強い電界を発生させることができる。
【０１７７】また、これとは逆に、石英ガラス６３の上
側の表面（被処理体６が設けられている部位と反対側）
は、内部直線アンテナ６２からの距離が遠くなるように
設けられており、この部位では電界の発生が弱くなる。
【０１７８】このため、被処理体６のプラズマ処理等に
関係のない部位で無駄なプラズマＰの発生等を抑制する
ことが可能となる。すなわち、プラズマＰの密度分布
を、被処理体６の処理を行う部分のみで高密度にするよ
うに、制御することが可能となる。それによって、高周
波電流の効率良い利用を図ることが可能となる。
【０１７９】また、このような高周波電流の効率良い利
用に加えて、プラズマ処理等に関係のない部位でのプラ
ズマＰの発生を抑えることにより、このような部位の内
壁面で生じるスパッタの抑制が可能となる。それによっ
て、高周波処理装置６０の長寿命化にも貢献する。
【０１８０】ここで、上述の構成を採用した場合の具体
的な実験結果を、図２５に基づいて以下に示す。この実
験では、直径４０ｃｍのプラズマ生成チャンバ６１に、
内部直線アンテナ６２を４本平行に配列している。この
内部直線アンテナ６２は、直径６ｍｍの銅パイプであ
り、これが石英パイプ２７に挿通された構成である。
【０１８１】石英パイプ２７の直径は２５ｍｍに設けら
れていて、この石英パイプ２７の下側に接触するように
内部直線アンテナ６２を設置している。それによって、
内部直線アンテナ６２は、石英パイプ２７の内部で偏心
した状態に設けられている。
【０１８２】また、石英パイプ２７の下方側１００ｍｍ
の位置には、８インチウエハ用の基板ステージ５が設け
られており、薄膜のプラズマによる処理を可能としてい
る。
【０１８３】このような高周波処理装置６０を用いてレ
ジストのアッシングレートの比較実験を行ったときのグ
ラフを以下に示す。この場合の放電条件は、Ｏ２ ／Ｃ
Ｆ４ ＝６８０／１２０ｓｃｃｍ，１００ｍｔｏｒｒ，１
ｋＷとなっている。
【０１８４】このような条件下で実験を行った場合、内
部直線アンテナ６２と石英パイプ２７とが同心にしたと
きは、アッシングレートは、平均１．０４μｍ／ｍｉｎ
となっている。しかしながら、偏心させることにより、
アッシングレートは平均１．０４μｍ／ｍｉｎにまで上
昇した。すなわち、約１０％も上昇している。
【０１８５】この結果は、偏心させることによって、内
部直線アンテナ６１の下方でプラズマＰの密度分布を上
昇させるように、軸方向の密度分布が変化したことによ
って生じたものである。
【０１８６】以上の結果からも、アッシングレートの向
上を図ることができたという結果が得られ、本実施の形
態に係わる発明の有用性が実証されたものとなってい
る。
【０１８７】以上、本発明の第３の実施の形態について
説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっ
ている。以下、これらの変形例について説明する。
【０１８８】図２６は、石英パイプ７０の形状を変形し
たものであり、石英パイプ７０の長さ方向における中央
部分が凹んだ凹部７１となっている。それによって、石
英パイプ７０の中央部分では、内部直線アンテナ６２と
石英パイプ７０の間の間隔が狭くなり、これによって石
英パイプ７０の表面の中央部分で強い電界を生じさせ、
この中央部分でのプラズマ密度を高くするような制御を
行うことができる。
【０１８９】また、図２７に示す構成では、内部直線ア
ンテナ６２の両端部分のみに石英パイプ７２を設けてい
る。この石英パイプ７２は、例えば錐形状に形成されて
おり、夫々別個独立に内部直線アンテナ６２に取り付け
られる構成としている。
【０１９０】このような構成の石英パイプ７２によって
も、プラズマ生成チャンバ６１付近でのプラズマＰの発
生を抑制し、このプラズマ生成チャンバ６１の内壁面が
スパッタ等されるのを防止可能としている。すなわち、
プラズマ生成チャンバ６１の内壁付近でのプラズマ密度
が低くなるような制御を行える構成である。
【０１９１】また、図２８に示す構成では、内部直線ア
ンテナ６２のプラズマ生成チャンバ６１の中央部分を石
英パイプ７３で覆う構成としている。このような構成と
することで、プラズマ生成チャンバ６１の中央部分での
プラズマ密度を抑えることが可能となり、それによって
プラズマ生成チャンバ６１内部においてプラズマ密度を
均一化する制御を行うことが可能となる。
【０１９２】さらに、図２９に示す構成では、石英パイ
プ７４の径を部分的に変化させている。例えばこの図に
示すように、内部直線アンテナ６２の中央部分の石英パ
イプ７４の径を広くすることに、この径の変化による石
英パイプ７４下方側でのプラズマ密度を変化させること
が可能となる。よって、所望の位置で石英パイプ７４の
径を変化させれば、それに伴ってプラズマ生成チャンバ
６１内部でのプラズマ密度を適宜に制御可能となる。
【０１９３】また、図３０（ａ），（ｂ）に示す構成で
は、一定の太さを有する石英パイプ２７内部における内
部直線アンテナ６２を曲げた構成である。この石英パイ
プ２７内部で内部直線アンテナ６２の曲げ形状を調整す
ることにより、プラズマ生成チャンバ６１内部における
プラズマ密度を制御することが可能となる。なお、図３
０（ａ），（ｂ）に示す内部直線アンテナ６２の形状は
代表的なものであり、この他プラズマ密度をどのように
形成するかにより、種々の形状が想定される。例えば、
図３０（ｂ）に示すように、プラズマ生成チャンバ６１
内部の中央部分において内部直線アンテナ６２を被処理
体６側に向けて変形させれば、内部直線アンテナ６２に
向けて変形させた部分の被処理体６側でのプラズマ密度
を高くすることが可能となる。
【０１９４】以上、本発明について、第１乃至第３の実
施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種
々変形可能であり、例えば内部直線アンテナ６２を井形
状に配置することにより、より効率的、均一なプラズマ
の生成を行うことを可能としている。
【０１９５】又、上記の説明では高周波を用いたエッチ
ング（アッシング）やＣＶＤなどの高周波処理装置に付
いて述べたが、容器中などでプラズマ状態を作り出す源
となる高周波放電装置も提供できる。
【０１９６】その他、本発明の要旨を変更しない範囲に
おいて、種々変形可能となっている。
【０１９７】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、容
器内に配置するアンテナを単純な構造にできる高周波放
電方法及びその装置を提供できる。
【０１９８】又、本発明によれば、真空容器内に配置す
るアンテナの構造を単純にして高周波処理ができる高周
波処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる高周波放電方法を適用した高周
波処理装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】同装置に用いるアンテナの構成図。
【図３】本発明の高周波処理装置におけるアンテナを２
本直列接続した変形例を示す構成図。
【図４】本発明の高周波処理装置におけるアンテナを２
本並列接続した変形例を示す構成図。
【図５】直線状のアンテナを用いた装置での電力伝達効
率ｐs の投入する高周波電力の依存性を示す図。
【図６】本発明装置の比較対象とする外部アンテナ方式
の高周波処理装置の構成図。
【図７】２本の直線状のアンテナを用いた装置での電力
伝達効率ｐs の投入する高周波電力の依存性を示す図。
【図８】内部直線アンテナを配置したときのスパッタリ
ングによって生じる不純物量の実験結果を示す図。
【図９】本発明に係わる高周波放電方法を適用した高周
波処理装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図１０】フローティングコンデンサが無いときのアン
テナ上の高周波電圧分布を説明するための図。
【図１１】フローティングコンデンサを接続したときの
アンテナ上の高周波電圧分布を説明するための図。
【図１２】本発明の高周波処理装置におけるアンテナを
２本直列接続した変形例を示す構成図。
【図１３】本発明の高周波処理装置におけるアンテナを
２本並列接続した変形例を示す構成図。
【図１４】フローティングコンデンサの実験に使用する
高周波処理装置の構成図。
【図１５】同装置においてＡｒプラズマを生成したとき
の高周波電圧、電圧、電流及び発光強度の測定結果を示
す図。
【図１６】同装置の実験結果を得るためのフローティン
グコンデンサの各容量の組み合わせタイプを示す図。
【図１７】高周波出力に対する高周波電圧の振幅を示す
図。
【図１８】フローティングコンデンサの各容量に対する
各発光強度を示す図。
【図１９】シース厚さの測定結果を示す図。
【図２０】同シース厚さの測定結果をグラフ化した図。
【図２１】シース厚さを行なう測定回路を示す概略構成
図。
【図２２】本発明の第３の実施の形態に係わる高周波処
理装置の構成を示す平面図。
【図２３】同実施の形態に係わる石英パイプに内部直線
アンテナを偏心して設けた状態を示す図。
【図２４】同実施の形態に係わるアンテナ固定部材の形
状を示す図。
【図２５】同実施の形態に係わる同心状に設けられた内
部直線アンテナと偏心して設けられた内部直線アンテナ
のアッシングレートの様子を示す比較図。
【図２６】同実施の形態の変形例に係わる中央部が凹ん
だ石英パイプの形状を示す図。
【図２７】同実施の形態の変形例に係わる内部直線アン
テナの両端側に設けられる石英パイプの形状を示す図。
【図２８】同実施の形態の変形例に係わる内部直線アン
テナの中央に位置する石英パイプの形状を示す図。
【図２９】同実施の形態の変形例に係わる中央部の径が
大きく設けられた石英パイプの形状を示す図。
【図３０】同実施の形態の変形例に係わる石英パイプと
これに挿通される内部直線アンテナの位置関係を示す図
であり、（ａ）は内部直線アンテナが蛇行した形状、
（ｂ）はプラズマ生成チャンバの中央部分において内部
直線アンテナを被処理体側に向けて変形させた状態を示
す図。
【符号の説明】
１：プラズマ生成チャンバ、 ２：ガス、 ５：基板ステージ、 ６：被加工物、 ９：内部直線アンテナ、 １０：アンテナ導体、 １１：石英パイプ、 １３：高周波電源、 １４，１５，１６，１７：内部直線アンテナ、 ３０，３１，３２：フローティングコンデンサ、 ６２：内部直線アンテナ、 ６３，７０，７２，７３，７４：石英パイプ。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 容器内に少なくとも１つの直線状のアン
    テナを配置し、このアンテナに高周波電力を供給するこ
    とにより前記真空容器内に誘導電界を発生させてプラズ
    マを生成する高周波放電方法。
  2. 【請求項２】 容器内に少なくとも１つの直線状のアン
    テナを配置するとともに、１つの前記アンテナの接地側
    又は複数の前記アンテナ間にコンデンサを接続し、この
    コンデンサの容量の変化により前記アンテナ上での高周
    波電圧分布を変化させ、前記アンテナと前記プラズマと
    の静電的結合を制御することを特徴とする高周波放電方
    法。
  3. 【請求項３】 アンテナ導体の外周側に絶縁被覆を施し
    てある前記アンテナにすることを特徴とする請求項１又
    は請求項２記載の高周波放電方法。
  4. 【請求項４】 上記絶縁被覆内部には、アンテナ導体が
    偏心して設けられていることを特徴とする請求項３記載
    の高周波放電方法。
  5. 【請求項５】 上記アンテナ導体は、処理対象である被
    処理体側に向かい偏心して設けられていることを特徴と
    する請求項４記載の高周波放電方法。
  6. 【請求項６】 容器内に誘導電界を発生させることによ
    り前記容器内にプラズマを生成するための高周波放電装
    置において、 高周波電流の供給により前記誘導電界を発生する前記容
    器内に配置するための少なくとも１つの直線状のアンテ
    ナ、を具備したことを特徴とする高周波放電装置。
  7. 【請求項７】 複数の前記アンテナは、互いに直列接続
    又は並列接続されたことを特徴とする請求項６記載の高
    周波放電装置。
  8. 【請求項８】 １つの前記アンテナの接地側又は複数の
    前記アンテナ間にそれぞれ接続され、容量の変化により
    前記アンテナ上での高周波電圧分布を変化させるために
    少なくとも１つのコンデンサを付加したことを特徴とす
    る請求項６又は請求項７記載の高周波放電装置。
  9. 【請求項９】 前記アンテナは、アンテナ導体の外周側
    に絶縁被覆が施されていることを特徴とする請求項６乃
    至請求項８のいずれかに記載の高周波放電装置。
  10. 【請求項１０】 プラズマ生成用のガスが内部に供給さ
    れ、かつ内部に被処理体が配置される真空容器と、 高周波電力用の電源と、 この電源からの高周波電力の供給により前記真空容器内
    に誘導電界を発生させてプラズマを生成させ、前記被処
    理体に対して処理を行なわせる前記真空容器内に配置さ
    れた少なくとも１つの直線状のアンテナと、 １つの前記アンテナの接地側又は複数の前記アンテナ間
    にそれぞれ接続された少なくとも１つのコンデンサと、
    を具備したことを特徴とする高周波処理装置。
  11. 【請求項１１】 複数の前記アンテナは、互いに直列接
    続又は並列接続されたことを特徴とする請求項１０記載
    の高周波処理装置。
  12. 【請求項１２】 前記アンテナは、アンテナ導体の外周
    側に絶縁被覆が施されていることを特徴とする請求項１
    ０記載の高周波処理装置。
  13. 【請求項１３】 前記コンデンサは、容量が可変であ
    り、この容量を変化させて前記アンテナ上での高周波電
    圧分布を変化させることを特徴とする請求項１０記載の
    高周波処理装置。
  14. 【請求項１４】 上記絶縁被覆によりアンテナ導体の外
    周側が被覆されていると共に、この絶縁被覆内部にはア
    ンテナ導体が上記絶縁被覆に対して偏心して設けられて
    いることを特徴とする請求項１０記載の高周波処理装
    置。
  15. 【請求項１５】 上記アンテナ導体は、前記被処理体側
    に偏心して設けられていることを特徴とする請求項１０
    記載の高周波処理装置。
  16. 【請求項１６】 上記絶縁被覆は、その径が上記アンテ
    ナ導体に沿った方向に向かって変化するように設けられ
    ていることを特徴とする請求項１０記載の高周波処理装
    置。
  17. 【請求項１７】 上記絶縁被覆は、上記アンテナ導体の
    一部分を覆うように設けられていることを特徴とする請
    求項１０記載の高周波処理装置。
  18. 【請求項１８】 上記絶縁被覆は、上記真空容器中央部
    分に対応する上記アンテナ導体の部位を被覆するように
    設けられていることを特徴とする請求項１０記載の高周
    波処理装置。
  19. 【請求項１９】 上記絶縁被覆は、上記真空容器の内壁
    側に面する上記アンテナ導体を覆うように設けられてい
    ることを特徴とする請求項１０記載の高周波処理装置。
  20. 【請求項２０】 前記アンテナ導体は、少なくとも１つ
    の湾曲部を有することを特徴とする請求項１０記載の高
    周波処理装置。
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