(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理室と、該処理室の内部に配置されて前記基板を載置する載置台と、前記処理室の外部において前記載置台と対向するように配置されて高周波電源に接続される誘導結合アンテナとを備えるプラズマ処理装置において、
前記誘導結合アンテナと対向する前記処理室の壁部を構成し、前記載置台及び前記誘導結合アンテナの間に介在する、導電体からなる窓部材をさらに備え、
前記窓部材は複数の分割片に分割され、
前記複数の分割片は互いに電気的に導通しないように直接接触せず、
少なくとも幾つかの前記分割片は導線で接続されて閉回路を形成し、
前記閉回路は、各前記分割片を接続する前記導線において少なくとも１つのコンデンサを有し、
前記閉回路のリアクタンスが負になるように前記コンデンサの静電容量が調整されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記導線は前記誘導結合アンテナの中心に関して対称に配置されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記導線の各々が前記コンデンサを有することを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記導線は前記誘導結合アンテナとオフセットして配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記コンデンサは容量可変コンデンサであり、前記処理室内のプラズマの密度及び密度分布の少なくとも一方に応じて前記コンデンサの静電容量が調整されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記処理室内のプラズマの分布に応じて前記導線の位置が調整されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記窓部材において複数の前記閉回路が形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
減圧室内にプラズマを生成させるプラズマ生成装置であって、
前記減圧室の外部に配置されて高周波電源に接続される誘導結合アンテナと、該誘導結合アンテナ及び前記減圧室内のプラズマの間に介在する、導電体からなる窓部材とを備え、
前記窓部材は複数の分割片に分割され、
前記複数の分割片は互いに電気的に導通しないように直接接触せず、
少なくとも幾つかの前記分割片は導線で接続されて閉回路を形成し、
前記閉回路は、各前記分割片を接続する前記導線において少なくとも１つのコンデンサを有し、
前記閉回路のリアクタンスが負になるように前記コンデンサの静電容量が調整されることを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項９】
前記導線は前記誘導結合アンテナの中心に関して対称に配置されることを特徴とする請求項８記載のプラズマ生成装置。
【請求項１０】
高周波電源に接続される誘導結合アンテナを備えるアンテナ構造体において、
前記誘導結合アンテナ及び前記誘導結合アンテナによって生成されるプラズマの間に介在する、導電体からなる窓部材を備え、
前記窓部材は複数の分割片に分割され、
前記複数の分割片は互いに電気的に導通しないように直接接触せず、
少なくとも幾つかの前記分割片は導線で接続されて閉回路を形成し、
前記閉回路は、各前記分割片を接続する前記導線において少なくとも１つのコンデンサを有し、
前記閉回路のリアクタンスが負になるように前記コンデンサの静電容量が調整されることを特徴とするアンテナ構造体。
【請求項１１】
前記導線は前記誘導結合アンテナの中心に関して対称に配置されることを特徴とする請求項１０記載のアンテナ構造体。
【請求項１２】
高周波電源に接続される誘導結合アンテナと、前記誘導結合アンテナ及びプラズマの間に介在する、導電体からなる窓部材とを備え、前記窓部材は複数の分割片に分割され、前記複数の分割片は互いに絶縁されるアンテナ構造体を用いたプラズマ生成方法であって、
少なくとも幾つかの前記分割片を、少なくとも１つにコンデンサを有する導線で接続して閉回路を形成し、
前記閉回路のリアクタンスが負になるように前記コンデンサの静電容量を調整することを特徴とするプラズマ生成方法。
【請求項１３】
前記コンデンサは容量可変コンデンサであり、前記処理室内のプラズマの密度及び密度分布の少なくとも一方に応じて前記コンデンサの静電容量が調整されることを特徴とする請求項１２のプラズマ生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣＰ（Inductive Coupling Plasma）アンテナを用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置、プラズマ生成装置、アンテナ構造体、及びプラズマ生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チャンバと、チャンバの外に配置されたＩＣＰ（Inductive Coupling Plasma）アンテナとを備えるプラズマ処理装置では、ＩＣＰアンテナと対向するチャンバの天井部が誘電体、例えば、石英からなる誘電体窓によって構成される。このプラズマ処理装置では、高周波電源に接続されたＩＣＰアンテナを高周波電流が流れ、該高周波電流はＩＣＰアンテナに磁力線を発生させる。発生した磁力線は誘電体窓を透過してチャンバ内においてＩＣＰアンテナに沿って磁界を生じさせる。該磁界が時間的に変化すると誘導電界を生じ、該誘導電界によって加速された電子がチャンバ内に導入された処理ガスの分子や原子と衝突してプラズマが生じる。誘導電界はＩＣＰアンテナに沿うように発生するため、チャンバ内においてプラズマもＩＣＰアンテナに沿うように発生する。
【０００３】
誘電体窓は減圧環境であるチャンバの内部と大気圧環境であるチャンバの外部とを仕切るため、圧力差に耐えうる剛性が確保できる厚みが必要である。また、チャンバに収容されてプラズマ処理が施される基板、例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Display）の大型化は今後も進展することが予想されるため、基板と対向する誘電体窓を大口径化する必要があり、大口径化された際の剛性を確保する必要があることから、誘電体窓をさらに厚くする必要がある。
【０００４】
ところが、誘電体窓が厚くなればなるほど、誘電体窓の重量は増加し、またコストも上昇するので、チャンバの天井部を剛性が高く安価な導電体、例えば、金属からなる導電体窓によって構成することが提案されている。導電体窓では金属が磁力線を遮蔽するため、該導電体窓を貫通するスリットを設け、該スリットを介して磁力線を透過させる。但し、設けられるスリットの数や大きさには制限があるため、導電体窓では磁力線の透過効率が低下し、その結果、チャンバ内においてプラズマの生成効率が低下する。
【０００５】
一方、コンデンサ付きのフローティングコイルをチャンバの外であって、ＩＣＰアンテナの近傍に設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このフローティングコイルにはＩＣＰアンテナが発生する磁力線による電磁誘導によって誘導電流が流れ、該誘導電流はフローティングコイルに磁力線を発生させ、発生した磁力線は誘電体窓を透過してチャンバ内においてフローティングコイルに沿って磁界を生じさせる。すなわち、チャンバ内にはＩＣＰアンテナに沿う磁界だけでなくフローティングコイルに沿う磁界も発生するため、フローティングコイルが補助アンテナの役割を果たし、チャンバ内において生じる誘導電界が強くなり、その結果、プラズマの生成効率の低下を防止することができる。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１９６５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
導電体窓と対向するＩＣＰアンテナにおいても、上述の特許文献１の技術を適用して誘導電界を補強することが考えられるが、ＩＣＰアンテナの他にフローティングコイルを設ける必要があるため、装置の構成が複雑になるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、装置の構成を簡素化できるとともに、プラズマの生成効率の低下を防止することができるプラズマ処理装置、プラズマ生成装置、アンテナ構造体、及びプラズマ生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、基板を収容する処理室と、該処理室の内部に配置されて前記基板を載置する載置台と、前記処理室の外部において前記載置台と対向するように配置されて高周波電源に接続される誘導結合アンテナとを備えるプラズマ処理装置において、前記誘導結合アンテナと対向する前記処理室の壁部を構成し、前記載置台及び前記誘導結合アンテナの間に介在する、導電体からなる窓部材をさらに備え、前記窓部材は複数の分割片に分割され、前記複数の分割片は互いに電気的に導通しないように直接接触せず、少なくとも幾つかの前記分割片は導線で接続されて閉回路を形成し、前記閉回路は、各前記分割片を接続する前記導線において少なくとも１つのコンデンサを有し、前記閉回路のリアクタンスが負になるように前記コンデンサの静電容量が調整されることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明のプラズマ生成装置は、減圧室内にプラズマを生成させるプラズマ生成装置であって、前記減圧室の外部に配置されて高周波電源に接続される誘導結合アンテナと、該誘導結合アンテナ及び前記減圧室内のプラズマの間に介在する、導電体からなる窓部材とを備え、前記窓部材は複数の分割片に分割され、前記複数の分割片は互いに電気的に導通しないように直接接触せず、少なくとも幾つかの前記分割片は導線で接続されて閉回路を形成し、前記閉回路は、各前記分割片を接続する前記導線において少なくとも１つのコンデンサを有し、前記閉回路のリアクタンスが負になるように前記コンデンサの静電容量が調整されることを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明のアンテナ構造体は、高周波電源に接続される誘導結合アンテナを備えるアンテナ構造体において、前記誘導結合アンテナ及び前記誘導結合アンテナによって生成されるプラズマの間に介在する、導電体からなる窓部材を備え、前記窓部材は複数の分割片に分割され、前記複数の分割片は互いに電気的に導通しないように直接接触せず、少なくとも幾つかの前記分割片は導線で接続されて閉回路を形成し、前記閉回路は、各前記分割片を接続する前記導線において少なくとも１つのコンデンサを有し、前記閉回路のリアクタンスが負になるように前記コンデンサの静電容量が調整されることを特徴とする。
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明のプラズマ生成方法は、高周波電源に接続される誘導結合アンテナと、前記誘導結合アンテナ及びプラズマの間に介在する、導電体からなる窓部材とを備え、前記窓部材は複数の分割片に分割され、前記複数の分割片は互いに絶縁されるアンテナ構造体を用いたプラズマ生成方法であって、少なくとも幾つかの前記分割片を、少なくとも１つにコンデンサを有する導線で接続して閉回路を形成し、前記閉回路のリアクタンスが負になるように前記コンデンサの静電容量を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高周波電源に接続される誘導結合アンテナと対向する、導電体からなる窓部材は複数の分割片に分割され、少なくとも幾つかの分割片は導線で接続されて閉回路を形成し、該閉回路は各分割片を接続する導線において少なくとも１つのコンデンサを有するので、閉回路はコンデンサを有するとともに、誘導結合アンテナと対向する。これにより、誘導結合アンテナから発生する磁界が電磁誘導によって閉回路に誘導電流を生成し、該誘導電流は閉回路内に磁界を生じさせ、当該閉回路内に発生した磁界が誘導電界を生じさせ、結果としてプラズマを生成するので、コンデンサの容量を変化させて閉回路のリアクタンスを調整して閉回路に生成された誘導電流を制御することにより、新たな補助アンテナを追加することなくプラズマの生成効率の低下を防止することができる。すなわち、装置の構成を簡素化できるとともに、プラズマの生成効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１における窓部材及びＩＣＰアンテナを図１中の白抜き矢印に沿って眺めたときの平面図である。
【図３】図２における閉回路に生成される誘導電流を説明するための図である。
【図４】導線コンデンサの静電容量と誘導電流の関係を示すグラフである。
【図５】図１における窓部材の第1の変形例を示す平面図である。
【図６】図１における窓部材の第２の変形例を示す平面図である。
【図７】図１における窓部材の第３の変形例を示す平面図である。
【図８】図１における窓部材の第４の変形例を示す平面図である。
【図９】図１における窓部材の第５の変形例を示す平面図である。
【図１０】図１における窓部材の第６の変形例を示す平面図である。
【図１１】図１における窓部材の第７の変形例を示す平面図である。
【図１２】図１における窓部材の第８の変形例を示す平面図である。
【図１３】図１における窓部材の第９の変形例を示す平面図である。
【図１４】図１における窓部材の第１０の変形例を示す平面図である。
【図１５】図１における窓部材の第１1の変形例を示す平面図である。
【図１６】図１における窓部材の第1２の変形例を示す平面図である。
【図１７】図１における窓部材の第1３の変形例を示す平面図である。
【図１８】図１における窓部材の第1４の変形例を示す平面図である。
【図１９】図１における窓部材の第1５の変形例を示す平面図である。
【図２０】図１における窓部材の第1６の変形例を示す平面図である。
【図２１】図１における窓部材の第1７の変形例を示す平面図である。
【図２２】本発明の実施の形態に係るプラズマ生成装置の構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
まず、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。
【００２９】
図1は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００３０】
図１において、プラズマ処理装置１０は、例えば、ＦＰＤ用のガラス基板（以下、単に「基板」という。）Ｓを収容するチャンバ１１（処理室、減圧室）と、該チャンバ１１の底部に配置されて基板Ｓを上面に載置する載置台１２と、チャンバ１１の外部においてチャンバ１１の内部の載置台１２と対向するように配置されるＩＣＰアンテナ１３（誘導結合アンテナ）と、チャンバ１１の天井部を構成し、載置台１２及びＩＣＰアンテナ１３の間に介在する窓部材１４とを備える。
【００３１】
チャンバ１１は略筐体状であり、例えば、２８８０ｍｍ×３１３０ｍｍのサイズを有する第１０世代の基板Ｓを収容可能に大きさが設定されている  。チャンバ１１は排気装置１５を有し、該排気装置１５はチャンバ１１を真空引きしてチャンバ１１の内部を減圧環境にする。一方、チャンバ１１の外部は大気圧環境であり、窓部材１４はチャンバ１１の内部と外部とを仕切る。窓部材１４は導電体、例えば、アルミ等の金属又は半導体、例えば、シリコンによって構成される。窓部材１４は複数の分割片から成り、全体として少なくとも載置台１２に載置された基板Ｓの全面を覆うことが可能な大きさを有する。
【００３２】
載置台１２は、導電性部材からなり、基台として機能する直方体状のサセプタ１６と、該サセプタ１６の上面に形成された静電チャック１７とを有する。サセプタ１６は給電棒１８及び整合器１９を介して高周波電源２０に接続される。高周波電源２０は、比較的低い高周波電力、例えば、１３．５６ＭＨｚ以下の高周波電力をサセプタ１６へ供給し、該サセプタ１６においてバイアス電位を発生させる。これにより、載置台１２及び窓部材１４の間の処理空間ＰＳで生成されるプラズマ中のイオンを載置台１２に載置される基板Ｓへ引き込む。
【００３３】
静電チャック１７は電極板２１を内蔵する誘電性部材からなり、該電極板２１には直流電源２２が接続される。静電チャック１７は直流電源２２から印加される直流電圧に起因する静電気力によって基板Ｓを載置台１２へ静電吸着する。
【００３４】
窓部材１４を支える梁部１２には処理ガス導入口２３が設けられ、処理ガス供給装置２４から供給される処理ガスをチャンバ１１内へ導入する。
【００３５】
ＩＣＰアンテナ１３は窓部材１４の上面に沿って配置される環状の導線、若しくは導体板からなり、整合器２５を介して高周波電源２６に接続される。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、導線と導体板を総称して導線と称する。  
【００３６】
プラズマ処理装置１０では、高周波電流がＩＣＰアンテナ１３を流れ、該高周波電流はＩＣＰアンテナ１３に磁力線を発生させる。発生した磁力線は、従来のように窓部材が誘電体で形成されている場合には当該窓部材を透過するが、本実施の形態のように、窓部材１４が導電体で形成される場合には窓部材１４に形成されたスリット、若しくは分割片間の間隙を通過し、チャンバ１１内において磁界を構成する。該磁界が時間的に変化すると誘導電界を生じ、該誘導電界によって加速された電子がチャンバ１１内に導入された処理ガスの分子や原子と衝突してプラズマが生じる。
【００３７】
生成されるプラズマ中のイオンはサセプタ１６のバイアス電位によって基板Ｓへ引き込まれ、同プラズマ中のラジカルは移動して基板Ｓへ到達し、それぞれ基板Ｓへプラズマ処理、例えば、物理的エッチング処理や化学的エッチング処理を施す。
【００３８】
図２は、図１における窓部材及びＩＣＰアンテナを図１中の白抜き矢印に沿って眺めたときの平面図である。
【００３９】
図２において、窓部材１４は複数の分割片、例えば、４つの三角形状の分割片２７に分割され、各分割片２７の間には誘電性部材からなる絶縁材２８が介在する。したがって、４つの分割片２７は互いに電気的に導通しないように直接接触しない。
【００４０】
一方、隣接する分割片２７同士はそれぞれ１つの導線２９、又は１つのコンデンサ付き導線３０によって接続され、窓部材１４では３つの導線２９、１つのコンデンサ付き導線３０及び４つの分割片２７からなる閉回路３１が形成される。ＩＣＰアンテナ１３は窓部材１４の上面に沿って配置されるため、ＩＣＰアンテナ１３と閉回路３１は近接し、本実施の形態では平面視において閉回路３１がＩＣＰアンテナ１３によって囲まれる。コンデンサ付き導線３０におけるコンデンサ（以下、「導線コンデンサ」という。）としては、容量可変コンデンサ、又は容量固定コンデンサが用いられる。なお、本実施の形態では、ＩＣＰアンテナ１３、絶縁材２８、３つの導線２９、１つのコンデンサ付き導線３０及び窓部材１４がアンテナ構造体を構成する。
【００４１】
図３は、図２における閉回路に生成される誘導電流を説明するための図である。
【００４２】
図３において、ＩＣＰアンテナ１３に高周波電流３２が流れると、該高周波電流３２はＩＣＰアンテナ１３が形成する環状部１３ａを通過する磁力線３３を発生させる。閉回路３１はＩＣＰアンテナ１３に近接するので、ＩＣＰアンテナ１３の環状部１３ａを通過する磁力線３３は、閉回路３１が形成する環状部３１ａも通過する。このとき、磁力線３３の電磁誘導によって閉回路３１に誘導電流３４が流れる。該誘導電流３４は環状部３１ａを通過する磁力線（以下、「副磁力線」という。）（図示しない）を発生させる。
【００４３】
本実施の形態では、磁力線３３が、窓部材１４を構成する複数の分割片２７のうち隣接する分割片２７の隙間を通過して処理空間ＰＳにおいて磁界（以下、「主磁界」という。）を構成するが、磁力線３３はＩＣＰアンテナ１３における電流の流路に沿って閉ループを描くように分布するため、主磁界はＩＣＰアンテナ１３の環状部１３ａ内に発生する。また、窓部材１４の閉回路３１によって発生させられる副磁力線も処理空間ＰＳにおいて磁界（以下、「副磁界」という。）を構成するが、副磁力線は閉回路３１における電流の流路に沿って閉ループを描くように分布するため、副磁界は閉回路３１の環状部３１ａ内に発生する。
【００４４】
ここで、処理空間ＰＳにおいて主磁界と副磁界が逆向きであれば、互いに打ち消し合うため、磁界によって処理空間ＰＳにおいて発生する誘導電界が弱くなり、プラズマの生成効率が低下する。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、主磁界と副磁界の向きを同じ向きにするために、誘導電流３４が流れる方向を高周波電流３２が流れる方向と同じにする。上述した特許文献１において開示されているように、閉回路３１を流れる誘導電流３４は下記近似式（１）で示される。
ＩＩＮＤ  ≒  −ＭωＩＲＦ／（ＬＳ−１／ＣＳω）  …  （１）
ここで、ＩＩＮＤは誘導電流３４、ＭはＩＣＰアンテナ１３及び閉回路３１の間の相互インダクタンス、ωは角周波数、ＩＲＦは高周波電流３２、ＬＳは閉回路３１の自己インダクタンス、ＣＳは導線コンデンサの静電容量、ＬＳ−１／ＣＳωは閉回路３１のリアクタンスである。
【００４６】
上記近似式（１）より、閉回路３１のリアクタンスを負にすると、ＩＩＮＤ（誘導電流３４）の符号（正又は負）がＩＲＦ（高周波電流３２）の符号と同じになり、誘導電流３４の流れる方向は高周波電流３２が流れる方向と同じとなるため、本実施の形態では閉回路３１のリアクタンスが負になるように導線コンデンサの静電容量（ＣＳ）が調整される。なお、導線コンデンサが容量固定コンデンサの場合は、当該導線コンデンサを取り替えることによって静電容量が調整される。
【００４７】
上述したように、閉回路３１のリアクタンスを負にすることにより、誘導電流３４が流れる方向を高周波電流３２が流れる方向と同じにして処理空間ＰＳにおいて主磁界と副磁界を同じ向きにすることができ、処理空間ＰＳにおいて発生する誘導電界を強くすることができる。その結果、例え、磁力線３３が窓部材１４を構成する複数の分割片２７のうち隣接する分割片２７の隙間しか通ることができなかったとしても、プラズマの生成効率が低下するのを防止することができる。
【００４８】
すなわち、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１０によれば、上述した特許文献１のようにフローティングコイル等のアンテナを追加することなく、装置の構成を簡素化することができるとともに、プラズマの生成効率の低下を防止することができる。
【００４９】
また、誘導電流３４を効率よく生成するには、上記近似式（１）より、閉回路３１のリアクタンスの絶対値を小さくするのが好ましく、導線コンデンサの静電容量を大きくするのが好ましい。
【００５０】
図４は、導線コンデンサの静電容量と誘導電流の関係を示すグラフである。
【００５１】
本発明者等が、プラズマ処理装置１０のチャンバ１１内の圧力を排気装置１５によって１０ｍＴｏｒｒに設定し、処理ガスとしてＡｒガスとＯ２ガスの混合ガスをそれぞれ流量が３００ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍとなるように処理ガス導入口２３からチャンバ１１内へ導入し、高周波電源２６から周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力を１０００ＷでＩＣＰアンテナ１３へ供給し、閉回路３１における導線コンデンサの静電容量を大きくしていったところ、図４のグラフに示すように、誘導電流３４が加速度的に増大するのを確認した。また、誘導電流３４が増大するにつれて高周波電流３２が減少するのを確認した。
【００５２】
高周波電流３２が減少するのは、供給された高周波電力のうち、誘導電流３４の生成で消費される割合が増えて高周波電流３２の生成のために消費される割合が減ったためと考えられた。
【００５３】
また、高周波電流３２の減少度合よりも誘導電流３４の増加度合が大きいことが確認された。換言すると、同じ大きさの高周波電力をＩＣＰアンテナ１３に供給した場合、閉回路３１に誘導電流３４を流すことなくＩＣＰアンテナ１３のみに高周波電流３２を流したときの高周波電流３２の値に比べて、ＩＣＰアンテナ１３に高周波電流３２を流すだけでなく閉回路３１にも誘導電流３４を流したときの高周波電流３２及び誘導電流３４の合計値が大きくなることが確認された。これは、導線コンデンサの静電容量を変化させる際、閉回路３１のリアクタンスをＩＣＰアンテナ１３のリアクタンスよりも大幅に低下させた結果、誘導電流３４の生成効率が高くなるためと考えられた。
【００５４】
本発明者等は、高周波電源２６からＩＣＰアンテナ１３へ供給される１３．５６ＭＨｚの高周波電力を１０００Ｗに保ったまま、上述した条件において、閉回路３１に誘導電流３４を流さない場合と、導線コンデンサの静電容量を増加させて閉回路３１に３０Ａの誘導電流３４を流した場合とを比較したところ、処理空間ＰＳにおけるプラズマの電子密度が約４０％上昇したのを確認した。これは、閉回路３１に誘導電流３４を流すことによって高周波電流３２及び誘導電流３４の合計値を、閉回路３１に誘導電流３４を流さないときの高周波電流３２の値よりも大きくでき、その結果、チャンバ１１内においてより強い磁界を発生させることができたためと考えられた。
【００５５】
すなわち、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１０によれば、同じ大きさの高周波電力をＩＣＰアンテナ１３へ供給した場合であっても、ＩＣＰアンテナ１３に加えて閉回路３１を併用して誘導電流３４を生成することにより、プラズマの生成効率を向上することができる。
【００５６】
また、誘導電流３４の生成効率が高いことから、同じ大きさの高周波電力をＩＣＰアンテナ１３へ供給する場合にプラズマの生成効率をより向上するには、閉回路３１のリアクタンスが負の値を保つ範囲内で導線コンデンサの静電容量を増加させて閉回路３１のリアクタンスの絶対値を低下させ、誘導電流３４を大きくするのが好ましい。さらに、プラズマ密度を制御する際、チャンバ１１内のプラズマの密度を高くしたい場合には、導線コンデンサの静電容量を増加させて閉回路３１のリアクタンスの絶対値を低下させることにより、誘導電流３４を大きくしてプラズマの生成効率を向上し、これにより、プラズマの密度を高めることができ、チャンバ１１内のプラズマの密度を低くしたい場合には、導線コンデンサの静電容量を減少させて閉回路３１のリアクタンスの絶対値を向上させることにより、誘導電流３４を小さくしてプラズマの生成効率を低下させ、これにより、プラズマの密度を低めることができる。
【００５７】
副磁界は閉回路３１の環状部３１ａ内に発生し、副磁界も誘導電界を生じさせることから、閉回路３１の位置を調整することにより、チャンバ１１内におけるプラズマの分布を制御することができる。例えば、図２に示すように、各導線２９及びコンデンサ付き導線３０をＩＣＰアンテナ１３の中心に関して対称に配置して閉回路３１をＩＣＰアンテナ１３の中心に関して対称に形成することにより、副磁界によるプラズマをＩＣＰアンテナ１３の中心に関して対称に生成することができる。なお、図２では、コンデンサ付き導線３０は１つのみであるため、ＩＣＰアンテナ１３の中心に関して非対称な配置となっているが、後述するように、例えば、ＩＣＰアンテナ１３の中心を挟んで対向する位置の導線２９もコンデンサ付き導線に置き換えて対称な配置とすることにより、さらに対称性のよいプラズマを生成することができる。
【００５８】
また、主磁界はＩＣＰアンテナ１３の環状部１３ａ内に発生し、主磁界は誘導電界を生じさせるので、基板Ｓへ施されるプラズマ処理の均一化の観点からは、図２に示すように、ＩＣＰアンテナ１３の中心をチャンバ１１の中心に一致させるのが好ましく、これにより、副磁界によるプラズマだけでなく主磁界によるプラズマもチャンバ１１の中心に関して対称に生成することができる。
【００５９】
さらに、チャンバ１１内のプラズマの分布に応じて閉回路３１の位置を調整してもよく、例えば、チャンバ１１内において中心部のプラズマの密度が低い場合、図５に示すように、導線２９やコンデンサ付き導線３０をＩＣＰアンテナ１３の中心に寄せて配置し、閉回路３１をＩＣＰアンテナ１３の中心よりに形成する（第１の変形例）。これにより、副磁界によるプラズマをＩＣＰアンテナ１３の中心、すなわち、チャンバ１１の中心において集中的に生成することができ、もって、チャンバ１１内のプラズマの分布を改善することができる。
【００６０】
以上、本発明について、実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。
【００６１】
例えば、チャンバ１１において広範囲にプラズマを発生させる観点からは、図２や図５に示すように、各導線２９やコンデンサ付き導線３０をＩＣＰアンテナ１３からオフセットして配置し、閉回路３１をＩＣＰアンテナ１３からオフセットさせるのが好ましい。これにより、主磁界によるプラズマから離れた位置で副磁界によるプラズマを発生させることができる。ここでオフセットとは、閉回路３１やＩＣＰアンテナ１３に平行な面に垂直な方向に関して重なることの無い位置関係をいうものとする。  
【００６２】
窓部材１４も４つの分割片２７に分割される場合に限られず、窓部材１４は少なくとも２つの分割片２７に分割されて互いに絶縁され、且つ導線２９やコンデンサ付き導線３０によって閉回路３１が形成されればよい。例えば、図６や図７に示すように、窓部材１４を１２個の分割片２７に分割してもよく、図８や図９に示すように、窓部材１４を１６個の分割片２７に分割してもよい。
【００６３】
また、各閉回路３１は、例えば、図６に示すように、複数のコンデンサ付き導線３０を有してもよく（第２の変形例）、例えば、図７に示すように、閉回路３１において各分割片２７を全てコンデンサ付き導線３０で接続してもよい（第３の変形例）。これにより、閉回路３１の対称性が高まり、もって、チャンバ１１内において副磁界によって生成されるプラズマの分布の対称性をより向上することができる。
【００６４】
また、例えば、窓部材１４が同じ１６個の分割片２７に分割される場合であっても、各分割片２７が、図８に示すような三角形の分割片で構成されてもよく（第４の変形例）、図９に示すような矩形の分割片で構成されてもよい（第５の変形例）。
【００６５】
さらに、窓部材１４において、複数の閉回路３１が形成されてもよい。特に、複数のＩＣＰアンテナ１３が配置される場合、各閉回路３１は、各ＩＣＰアンテナ１３に対応して１つずつ且つ近接して配置されるのが好ましい。これにより、各ＩＣＰアンテナ１３を流れる高周波電流３２によって対応する各閉回路３１において効率よく誘導電流３４を生成することができる。また、各ＩＣＰアンテナ１３は、図６に示すように、同心状に配置されてもよく、若しくは、図１０に示すように、個別に並列配置されてもよい（第６の変形例）。このとき、各閉回路３１のリアクタンスを個別に調整することにより、各閉回路３１に沿って発生する副磁界の強さを個別に調整し、これにより、チャンバ１１において局所的にプラズマの密度を制御することができ、その結果、プラズマの密度分布をより細かく制御することができる  。
【００６６】
また、窓部材１４において複数の閉回路３１が形成される場合、各閉回路３１はそれぞれ別のＩＣＰアンテナ１３に対応する必要はなく、例えば、図１１や図１２に示すように、１つのＩＣＰアンテナ１３に対して４つの閉回路３１が配置されてもよく（第７の変形例）、４つのＩＣＰアンテナ１３の各々に対して４つの閉回路３１が配置されてもよい（第８の変形例）。さらに、図１３に示すように、１つのＩＣＰアンテナ１３に対して８つの閉回路３１が配置されてもよく（第９の変形例）、図１４に示すように、１つのＩＣＰアンテナ１３に対して１６個の閉回路３１が配置されてもよい（第１０の変形例）。
【００６７】
さらに、本発明は、円板状の半導体ウエハにプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に適用してもよく、この場合、窓部材１４は円板状を呈するが、図１５や図１６に示すように、複数の分割片２７に分割され、各ＩＣＰアンテナ１３に対応して閉回路３１が設けられる。この場合も、各閉回路３１において各分割片２７を導線２９やコンデンサ付き導線３０で接続してもよく（図１５、第１１の変形例）、若しくは、各分割片２７をコンデンサ付き導線３０のみで接続してもよい（図１６、第１２の変形例）。
【００６８】
また、本発明は、窓部材１４の一部にのみ適用してもよく、この場合、図１７に示すように、窓部材１４の一部が複数の分割片２７に分割され、各ＩＣＰアンテナ１３に対応して閉回路３１が設けられる（第１３の変形例）。
【００６９】
さらに、隣接する２つの分割片２７は１つの導線２９又はコンデンサ付き導線３０だけでなく、図１８に示すように、複数の導線２９やコンデンサ付き導線３０で接続されてもよい（第１４の変形例）。これにより、容易に複数の閉回路３１を形成することができる。
【００７０】
また、図１９に示すように、隣接する２つの分割片２７の間の絶縁材２８を誘電体として活用し、絶縁材２８の一部２８ａの静電容量を調整して２つの分割片２７及び絶縁材２８の一部２８ａでコンデンサを構成してもよく（第１５の変形例）、図２０に示すように、隣接する２つの分割片２７の間の絶縁材２８の一部２８ｂの厚みを薄くして２つの分割片２７及び絶縁材２８の一部２８ｂでコンデンサを構成してもよい（第１６の変形例）。これにより、コンデンサ付き導線３０を用いることなく閉回路３１を形成でき、もって、部品点数を削減することができる。
【００７１】
さらに、各導線２９やコンデンサ付き導線３０はＩＣＰアンテナ１３の中心に関して対称に配置されていなくてもよい。例えば、図２１に示すように、コンデンサ付き導線３０や一部の導線２９をＩＣＰアンテナ１３の中心よりに配置するとともに、残りの導線２９をＩＣＰアンテナ１３の中心から離して配置してもよい（第１７の変形例）。これにより、閉回路３１をＩＣＰアンテナ１３、引いてはチャンバ１１の中心に関して偏在させることができる。その結果、例えば、チャンバ１１内部の構造等の理由により、主磁界によるプラズマがチャンバ１１内において偏在する場合、主磁界によるプラズマの密度が低い部分に対向するように閉回路３１を偏在させ、チャンバ１１内においてプラズマを均一に分布させることができる。
【００７２】
また、本発明はプラズマの生成効率を向上することから、内部において基板Ｓへプラズマ処理を施すプラズマ処理装置１０だけでなく、各種用途に用いられるプラズマのプラズマ源としてのプラズマ生成装置にも適用することができる。例えば、本発明が適用されたプラズマ生成装置３５としては、図２２に示すように、図１のプラズマ処理装置１０から載置台１２及び該載置台１２に関連する構成要素を除去したものとなり、チャンバ１１からプラズマを取り出して他の箇所へ供給するリモートプラズマ装置として用いることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０  プラズマ処理装置
１１  チャンバ
１２  載置台
１３  ＩＣＰアンテナ
１４  窓部材
２６  高周波電源
２７  分割片
２８  絶縁材
２９  導線
３０  コンデンサ付き導線
３１  閉回路
３４  誘導電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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