(57)【要約】【課題】ＶＨＦの高周波電力を効率よく供給することを目的とする。【解決手段】ＶＨＦの高周波電力を給電する第１給電部と、前記第１給電部を介して前記ＶＨＦの高周波電力を給電する第２給電部と、を有し、前記第２給電部は、側方にて前記第１給電部の先端部に接続され、前記第１給電部の先端部の上方及び下方にて、λｇ／４＋λｇ×ｎ／２（λｇ：ＶＨＦの電磁波の管内波長、ｎ：０以上の整数）の間隔で一対の金属反射板を有する、アンテナが提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＶＨＦの高周波電力を給電する第１給電部と、
前記第１給電部を介して前記ＶＨＦの高周波電力を給電する第２給電部と、
を有し、
前記第２給電部は、
側方にて前記第１給電部の先端部に接続され、
前記第１給電部の先端部の上方及び下方にて、λｇ／４＋λｇ×ｎ／２（λｇ：ＶＨＦの電磁波の管内波長、ｎ：０以上の整数）の間隔で一対の金属反射板を有する、
アンテナ。
【請求項２】
前記第２給電部は、前記一対の金属反射板の間でＶＨＦの電磁波を共鳴させる、
請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記第１給電部の先端部及び前記一対の金属反射板は、リング状に形成され、
前記第２給電部に設けられた同軸導波管は、前記第１給電部の先端部及び前記一対の金属反射板を貫通する、
請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記一対の金属反射板の間には、誘電体及び空間の少なくともいずれかが形成される、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記一対の金属反射板のうちの下方の金属反射板の側方に形成された空間の径方向の幅は、該下方の金属反射板の上方に形成された空間の径方向の幅よりも狭い、
請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記第２給電部は、内側導体と外側導体が同心円状に形成された同軸導波管を有し、
前記外側導体に前記第１給電部を介してＶＨＦの電磁波を伝搬させ、
前記内側導体にＬＦ及びＨＦの少なくともいずれかの高周波を伝搬させる、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記第２給電部は、円筒状の導体が形成された同軸導波管を有し、
前記導体に前記第１給電部を介してＶＨＦの電磁波を伝搬させ、
前記導体の内部にガスを通す、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記第２給電部は、内側導体と外側導体が同心円状に形成された同軸導波管を有し、
前記外側導体に前記第１給電部を介してＶＨＦの電磁波を伝搬させ、
前記内側導体に前記ＶＨＦの電磁波を出力するＶＨＦ供給部とは別のＶＨＦ供給部が出力するＶＨＦの電磁波を伝搬させる、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記内側導体の内部にガスを通す、
請求項６又は８に記載のアンテナ。
【請求項１０】
ＶＨＦの高周波電力を給電するアンテナと、前記アンテナから給電したＶＨＦの高周波電力を用いてガスからプラズマを生成し、成膜処理を施す処理容器と、を有するプラズマ成膜装置であって、
前記アンテナは、
ＶＨＦの高周波電力を給電する第１給電部と、
前記第１給電部を介して前記ＶＨＦの高周波電力を給電する第２給電部と、
を有し、
前記第２給電部は、
側方にて前記第１給電部の先端部に接続され、
前記第１給電部の先端部の上方及び下方にて、λｇ／４＋λｇ×ｎ／２（λｇ：ＶＨＦの電磁波の管内波長、ｎ：０以上の整数）の間隔で一対の金属反射板を有する、
プラズマ成膜装置。
【請求項１１】
前記処理容器の天井部にガスシャワーヘッドを有し、
前記第２給電部は、前記ガスシャワーヘッドに接続されている、
請求項１０に記載のプラズマ成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ及びプラズマ成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガス及びマイクロ波を供給可能な、プラズマ成膜装置及びプラズマ発生用アンテナが知られている（例えば、特許文献１〜４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１６５２５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６６７４０号公報
【特許文献３】特開２０１７−５３４５号公報
【特許文献４】特開２００９−２３０９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、マイクロ波よりも周波数が低く、ＬＦ（Low Frequency）やＨＦ（High Frequency）の高周波よりも周波数が高いＶＨＦ（Very High Frequency）の電磁波を使用してプラズマ処理を行うことが考えられる。
【０００５】
ＶＨＦは６０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ程度であり、２ＭＨｚ〜１３ＭＨｚ程度のＬＦや４０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ程度のＨＦと比べて周波数が高い。よって、ＶＨＦの高周波電力を用いて生成したプラズマは、ＲＦ（Radio Frequency）の高周波電力を用いて生成したプラズマよりも高いプラズマ密度を有し、プラズマ中のイオン及び電子の温度を低くすることができる。このため、プラズマ処理時にウエハへのダメージをより少なくできる。
【０００６】
また、ＶＨＦの高周波電力を用いたプラズマ成膜装置は、平行平板型のチャンバ構造にすることができ、ウエハを載置する載置台と処理容器の天井部とのギャップを狭くすることができる。
【０００７】
上記課題に対して、一側面では、本発明は、ＶＨＦの高周波電力を効率よく供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、ＶＨＦの高周波電力を給電する第１給電部と、前記第１給電部を介して前記ＶＨＦの高周波電力を給電する第２給電部と、を有し、前記第２給電部は、側方にて前記第１給電部の先端部に接続され、前記第１給電部の先端部の上方及び下方にて、λｇ／４＋λｇ×ｎ／２（λｇ：ＶＨＦの電磁波の管内波長、ｎ：０以上の整数）の間隔で一対の金属反射板を有する、アンテナが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
一の側面によれば、ＶＨＦの高周波電力を効率よく供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係るプラズマ成膜装置の一例を示す概略断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ面のプラズマ成膜装置を示す図。
【図３】一実施形態の変形例１に係るプラズマ成膜装置の一例を示す概略断面図。
【図４】一実施形態の変形例２に係るプラズマ成膜装置の一例を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１２】
[プラズマ成膜装置]
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ成膜装置１００の一例について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ成膜装置１００の一例を示す概略断面図である。プラズマ成膜装置１００は、処理容器１と、載置台２と、ガスシャワーヘッド３と、アンテナ４と、制御部５とを有している。
【００１３】
処理容器１は、円筒状を有している。処理容器１は、アルミニウム等の金属により構成され、接地されている。処理容器１の天井部は開口し、天壁１ａ及びアンテナ４により閉塞されている。天壁１ａはアルミニウム等の金属から形成されている。処理容器１の側壁にはウエハＷを搬入又は搬出するための搬入出口２０が形成され、搬入出口２０はゲートバルブ２１により開閉される。
【００１４】
載置台２は、処理容器１内で被処理体の一例である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を水平に支持する。載置台２は、ウエハＷに対応した大きさの円板状に形成され、支持部材１０に支持されている。載置台２及び支持部材１０は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の誘電体により形成されている。
【００１５】
処理容器１の天井部には、ガスシャワーヘッド３が設けられている。ガスシャワーヘッド３は、アルミニウム等の金属製であり、載置台２に対向するように設けられている。ガスシャワーヘッド３は、シャワープレート１２を有し、シャワープレート１２の内部にはガス拡散空間１１及びガス拡散空間１１に連通する多数のガス供給孔１１ａが形成されている。シャワープレート１２の上部中央にはガス導入孔１２ａが設けられている。
【００１６】
天壁１ａの下方には、載置台２に対向するようにガスシャワーヘッド３が設けられている。ガスシャワーヘッド３は、ガス供給部３５から出力された処理ガスを、ガス供給管３６及びガス供給路３７に通し、ガス導入孔１２ａからガス拡散空間１１に導入し、多数のガス供給孔１１ａから処理容器１内にシャワー状に導出する。
【００１７】
シャワープレート１２の周縁部には、処理容器１内にて下方に突出する環状部材１５が設けられている。環状部材１５の外側には、金属部材１７を介してカバー部材１６が設けられている。カバー部材１６と金属部材１７の先端は環状部材１５の先端と同じ高さになるように下方に突出する。
【００１８】
環状部材１５及びカバー部材１６は、アルミナ等の誘電体により形成されている。金属部材１７は、下側が開口した円柱状に形成され、アルミニウム等の金属により形成されている。金属部材１７は、シャワープレート１２を内包し、金属部材１７とシャワープレート１２の間には、側部にて環状部材１５が介在し、シャワープレート１２の上部にて誘電部材１３が介在する。誘電部材１３は、石英等の誘電体から形成され、中央に貫通口を有する円板状に形成されている。これにより、金属部材１７とシャワープレート１２とは電気的に接続されないようになっている。
【００１９】
また、処理容器１の天壁１ａと金属部材１７の間には、金属部材１７の上部にて誘電部材１４が介在する。誘電部材１４は、石英等の誘電体から形成され、中央に貫通口を有する円板状に形成されている。処理容器１の上部側壁と金属部材１７の間には、カバー部材１６が設けられている。カバー部材１６はリング状に形成されている。これにより、金属部材１７と処理容器１とは電気的に接続されないようになっている。
【００２０】
処理容器１の天壁１ａの上部には、アンテナ４が設けられている。アンテナ４は、第１給電部６と第２給電部７とを有する。第１給電部６は、給電棒４７を有する。給電棒４７は、ＶＨＦ供給部３０に接続されている。ＶＨＦ供給部３０は、６０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数のＶＨＦ（Very High Frequency）の電磁波を出力する。
【００２１】
第１給電部６は、ＶＨＦ供給部３０から出力されたＶＨＦの電磁波を給電棒４７に伝搬させ、ＶＨＦの高周波電力を給電する。給電棒４７は、垂直部分４７ａと水平部分４７ｂとによりＬ字に形成され、水平部分４７ｂが第２給電部７の同軸導波管４３に対して垂直に接続されている。
【００２２】
給電棒４７は、アルミニウムなどの金属により形成されている。給電棒４７の外側は、テフロン（登録商標）等の誘電体４４により覆われている。誘電体４４の表面は、金属の保護部材４６により覆われている。給電棒４７はＬ字に形成され、その水平部分４７ｂは、一端部で垂直部分４７ａに接続され、他端部で第２給電部７の外側導体４３ｂの側部に垂直に接続される。給電棒４７は、ＶＨＦ供給部３０に接続されている。ＶＨＦ供給部３０は、６０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数（ＶＨＦ）の電磁波を出力する。
【００２３】
第２給電部７は、垂直方向に延びた同軸導波管４３を有している。同軸導波管４３の外側であって給電棒４７の先端部４７ｃよりも上方は、テフロン等の誘電体４４により覆われている。同軸導波管４３の外側であって給電棒４７の先端部４７ｃよりも下方には空間Ｓが形成されている。誘電体４４の表面は、金属の保護部材４５により覆われている。また、空間Ｓは保護部材４５により形成されている。同軸導波管４３は、同心円状に内側導体４３ａと外側導体４３ｂとを有し、その間は空間になっている。内側導体４３ａ及び外側導体４３ｂは、アルミニウム等の金属から形成されている。外側導体４３ｂの外側面には、第１給電部６の水平部分４７ｂが接続されている。また、図２に、Ａ−Ａ断面を示すように、第１給電部６の先端部４７ｃは、外側導体４３ｂ及び内側導体４３ａと同心円状になるように外側導体４３ｂの外側にてリング状に形成されている。
【００２４】
図１に戻り、内側導体４３ａは、整合器３１を介して高周波電源（ＬＦ: Low Frequency）３２に接続されている。また、内側導体４３ａは、整合器３３を介して高周波電源（ＨＦ:High Frequency）３４に接続されている。整合器３１は、高周波電源３２の内部インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。整合器３３は、高周波電源（ＨＦ）３４の内部インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。
【００２５】
高周波電源３２は、０．４５ＭＨｚ〜１３ＭＨｚの周波数の高周波（以下、ＬＦともいう。）を出力する。高周波電源３２は、例えば、０．４５ＭＨｚ、２ＭＨｚ、１３ＭＨｚの周波数の高周波を出力してもよい。高周波電源３２は、４０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数の高周波（以下、ＨＦともいう。）を出力する。高周波電源３４は、例えば、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚの周波数の高周波を出力してもよい。
【００２６】
本実施形態では、内側導体４３ａにＬＦとＨＦの高周波を重畳させて伝搬させるが、これに限らず、内側導体４３ａにＬＦの高周波のみを伝搬させてもよいし、ＨＦの高周波のみを伝搬させてもよい。
【００２７】
内側導体４３ａは、処理容器１の天壁１ａ、誘電部材１３，１４を貫通し、シャワープレート１２の上部中央に当接する。これにより、高周波電源３２、３４から出力されたＬＦ及びＨＦの高周波は、内側導体４３ａからガスシャワーヘッド３のシャワープレート１２を伝搬し、処理空間Ｕに供給される。
【００２８】
内側導体４３ａの内部に形成されたガス供給路３７は、シャワープレート１２の上部中央を貫通するガス導入孔１２ａに連通し、ガス供給部３５に接続されるガス供給管３６とガス導入孔１２ａを繋ぎ、処理ガスをガス拡散空間１１に運ぶ通路となる。
【００２９】
かかる構成のアンテナ４によれば、ＶＨＦ供給部３０から出力されたＶＨＦの電磁波は、給電棒４７をＬ字状に伝搬し、さらに外側導体４３ｂの側部から外側導体４３ｂを垂直方向に伝搬し、金属部材１７を通って処理空間Ｕの外周側に供給される。
【００３０】
また、高周波電源３２、３４から出力されたＬＦ及びＨＦの高周波は、内側導体４３ａを垂直方向に伝搬し、ガスシャワーヘッド３を通って処理容器１内の中央側に供給される。これにより、ガスシャワーヘッド３と載置台２の間の処理空間Ｕにガスシャワーヘッド３の下面からシャワー状に導入された処理ガスからプラズマＰが生成される。
【００３１】
排気部８は、処理容器１の内部を排気する。排気部８は、排気口１ｂに接続された排気配管１８と、排気配管１８に接続された真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気機構１９とを有する。処理に際しては、処理容器１内のガスが載置台２の側部及び下部を介して排気配管１８を通って排気機構１９により排気される。
【００３２】
制御部５は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、プラズマ成膜装置１００の動作を制御する。制御部５は、プラズマ成膜装置１００の内部に設けられていてもよく、外部に設けられていてもよい。制御部５がプラズマ成膜装置１００の外部に設けられている場合、制御部５は、有線又は無線等の通信手段によって、プラズマ成膜装置１００を制御することができる。
【００３３】
［アンテナ］
アンテナ４の構成について、図１及び図２を参照しながら詳述する。図２に示すように、第１給電部６の先端部４７ｃはリング状に形成されている。そして、図１に示すように、第２給電部７の同軸導波管４３は、第１給電部６の先端部４７ｃを貫通する。
【００３４】
アンテナ４は、ＶＨＦの電磁波を第１給電部６の先端部４７ｃ及び第２給電部７の外側導体４３ｂに伝搬させ、図１に示す先端部４７ｃの下の空間Ｓに通し、更に金属部材１７に伝搬させる。これにより、ＶＨＦの高周波電力が処理容器１内に給電される。また、アンテナ４は、ＬＦ及びＨＦの高周波を第２給電部７の内側導体４３ａに伝搬させる。これにより、ＬＦ及びＨＦの高周波電力が処理容器１内に給電される。
【００３５】
第２給電部７は、上方の端部に金属反射板４１を有し、下方の端部に金属反射板４２及び金属反射板４９を有している。金属反射板４１，４２、４９は、アルミニウム等の金属から形成されたリング状の部材である。同軸導波管４３は、先端部４７ｃの上方の位置で金属反射板４１を貫通し、先端部４７ｃの下方の位置で金属反射板４２、４９を貫通する。
【００３６】
金属反射板４１と金属反射板４２，４９の間の距離は、λｇ／４になるように設計されている。ここで、λｇは、ＶＨＦの電磁波の管内波長である。ただし、金属反射板４１と金属反射板４２，４９の間の距離はこれに限らず、λｇ／４からわずかにずれた長さ（λｇ／４＋Δ）であってもよいし、λｇ／４＋λｇ×ｎ／２（ｎは０以上の整数）であってもよい。しかしながら、アンテナ４を小型化するためには、金属反射板４１と金属反射板４２，４９の間の距離をλｇ／４にすることが好ましい。
【００３７】
かかる構成のアンテナ４によれば、第１給電部６の給電棒４７を伝搬したＶＨＦの電磁波を、第２給電部７の両端部の金属反射板４１と金属反射板４２、４９の間で反射させ、共鳴させることができる。このようにしてＶＨＦが共鳴して最も強め合って伝搬するように、同軸導波管４３の長さが設計されている。
【００３８】
これにより、強いＶＨＦの電磁波を処理容器１内に供給することができる。加えて、ＶＨＦの周波数帯よりも低い周波数帯のＬＦ及びＨＦの高周波は金属反射板４１と金属反射板４２、４９の間で共鳴せずに第２給電部７の内部を伝搬する際に減衰する。以上から、ＶＨＦの入射電磁波が金属反射板４１と金属反射板４２，４９の間で反射することによりＬＦ及びＨＦの高周波を減衰させることで、ＬＦ及びＨＦの高周波がＶＨＦの電磁波の伝搬経路である第１給電部６の給電棒４７に流れ込むことを防止することができる。この結果、ＬＦ又はＨＦの進入により、ＶＨＦ供給部３０側に備えられたＶＨＦ電源を破壊させたり、故障させたりすることを防ぐことができる。これにより、アンテナ４にＬＦフィルタ回路やＨＦフィルタ回路を追加せずに、ＶＨＦの電磁波とＬＦ及びＨＦの高周波を重畳させ、処理容器１内に供給することができる。アンテナ４にＬＦフィルタ回路やＨＦフィルタ回路を設けないため、アンテナ４をコンパクトに設計及び製造することができる。
【００３９】
以上に説明したように、本実施形態に係るアンテナ４は、メインとなるＶＨＦの周波数の電磁波に対してＬＦ又はＨＦ等のＶＨＦと異なる周波数の高周波が干渉しないように、異なる周波数の高周波をカットするフィルタリングアンテナとして機能することができる。これにより、本実施形態に係るアンテナ４では、メインとなるＶＨＦの周波数と異なる周波数の高周波の干渉を回避するためのフィルタが不要になり、部品点数を少なくすることができ。アンテナ４を小型化することができるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００４０】
本実施形態に係るアンテナ４では、例えば、図１に示す金属反射板４２の内周側の直径ｄは、λ０／１０以下になるように設計されている。ここで、λ０は、大気におけるＶＨＦの入射電力周波数の波長である。
【００４１】
下方の金属反射板４２，４９の側方の空間の径方向の幅は、金属反射板４２，４９の上方の空間Ｓの径方向の幅よりも狭い。これにより、ＶＨＦの電磁波が金属反射板４２，４９を通る際、電磁波の歪みを補整することができる。
【００４２】
本実施形態に係るアンテナ４では、構造上、ＶＨＦの電磁波は横方向から外側導体４３ｂを伝搬していく。よって、ＶＨＦの電磁波は、横方向から外側導体４３ｂに伝搬する際に同軸導波管４３の中心軸に対して同心円状の波にはならずに歪んで、偏心した状態で外側導体４３ｂを垂直方向に伝搬していく。
【００４３】
そこで、金属反射板４２，４９を用いてその側方の空間を絞り、金属反射板４２，４９の側方の径方向の幅を金属反射板４２，４９の上方の空間Ｓの径方向の幅よりも狭くする。これにより、ＶＨＦの電磁波が金属反射板４２，４９の側方を伝搬する際に同軸導波管４３の中心軸に対して同心円状の波に補整することができる。
【００４４】
これにより、横方向から伝搬するＶＨＦの電磁波の歪みを直し、ＶＨＦの電磁波をリング状に伝播させることができる。このため、処理容器１内にＴＥＭのモードの電磁波を供給することができるとともに、伝播するＶＨＦの電磁波のうち、高次モードの電磁波を除去することができる。
【００４５】
以上に説明した本実施形態に係るアンテナ４を備えるプラズマ成膜装置１００では、マイクロ波よりも周波数が低くて波長が長く、ＲＦの高周波よりも周波数が高くて波長が短いＶＨＦの高周波電力を用いてガスからプラズマを生成する。これにより、高密度のプラズマを生成できる。この結果、イオン温度や電子温度を低くすることができ、ウエハＷへのダメージが少ないプロセスを実現できる。
【００４６】
また、本実施形態に係るプラズマ成膜装置１００は、本実施形態に係るアンテナ４を用いてガスシャワーヘッド３を取り付け可能な構造とすることができる。これにより、ガスシャワーヘッド３と載置台２とを対向して配置することが可能になる。また、イオン温度や電子温度が低いため、ガスシャワーヘッド３と載置台２の間のギャップを狭くしても、より均一なプラズマを生成することができ、ウエハＷへのダメージが少なく、均一な処理を効率的に行うことができる。
【００４７】
[変形例１]
次に、本実施形態の変形例１に係るプラズマ成膜装置１００の一例について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態の変形例１に係るプラズマ成膜装置１００の一例を示す概略断面図である。
【００４８】
本実施形態の変形例１に係るプラズマ成膜装置１００は、アンテナ４及びガスシャワーヘッド３の周辺の構成が、図１の本実施形態に係るプラズマ成膜装置１００と異なる。よって、以下では、本実施形態の変形例１に係るプラズマ成膜装置１００のアンテナ４及びガスシャワーヘッド３周辺の構成について説明し、それ以外の構成の説明は省略する。
【００４９】
変形例１に係るプラズマ成膜装置１００では、ＬＦ及びＨＦの高周波電力の給電は行われない。第２給電部７は、円筒状の導体が形成された同軸導波管４３を有し、同軸導波管４３の導体はアルミニウム等の金属により形成されている。第１給電部６の給電棒４７は、同軸導波管４３の側部に垂直に接続される。
【００５０】
本変形例１においても、金属反射板４１と金属反射板４２，４９の間の距離は、λｇ／４＋λｇ×ｎ／２（λｇはＶＨＦの電磁波の管内波長、ｎは０以上の整数）である。これによれば、給電棒４７を伝搬したＶＨＦの電磁波は、同軸導波管４３を伝搬し、その両端部の金属反射板４１と金属反射板４２、４９の間で反射し、共鳴して強め合って伝搬する。これにより、強いＶＨＦの電磁波を処理容器１内に供給することができる。
【００５１】
同軸導波管４３の内部には、ガス供給路３７が形成されている。ガス供給部３５から供給された処理ガスは、同軸導波管４３内のガス供給路３７を通り、ガスシャワーヘッド３内のガス拡散空間１１を介してガス供給孔１１ａから処理容器１内に導入される。シャワープレート１２の周縁部には環状部材１５が設けられ、ガスシャワーヘッド３の上部には誘電部材１３が設けられている。環状部材１５は、ガスシャワーヘッド３の下面とフラットになるように形成されている。
【００５２】
かかる構成の変形例１のアンテナ４を用いたプラズマ成膜装置１００によれば、上記実施形態に係るアンテナ４及びプラズマ成膜装置１００と同様に、ＶＨＦの高周波電力を用いてガスからプラズマを生成することで高密度のプラズマを生成できる。この結果、イオン温度や電子温度を低くすることができ、ウエハＷへのダメージが少ないプロセスを実現できる。
【００５３】
また、本変形例１に係るプラズマ成膜装置１００では、本変形例１に係るアンテナ４を用いてガスシャワーヘッド３を取り付け可能な構造とすることができる。これにより、ガスシャワーヘッド３と載置台２とを対向して配置することが可能になる。また、イオン温度や電子温度が低いため、ガスシャワーヘッド３と載置台２の間のギャップを狭くしても、より均一なプラズマを生成することができ、ウエハＷへのダメージが少なく、均一な処理を効率的に行うことができる。
【００５４】
更に、本実施形態の変形例１に係るアンテナ４及びプラズマ成膜装置１００では、ＶＨＦの給電を、同軸導波管４３の側方から同軸導波管４３の外周に伝搬させ、かつ、処理ガスをガスシャワーヘッド３の直上の同軸導波管４３の内部から処理容器１内に導入する。これにより、ＶＨＦの供給経路とガスの供給経路を完全に独立させることができる。これにより、異常放電を回避することができる。
【００５５】
[変形例２]
次に、本実施形態の変形例２に係るプラズマ成膜装置１００の一例について、図４を参照しながら説明する。図４は、実施形態の変形例２に係るプラズマ成膜装置１００の一例を示す概略断面図である。
【００５６】
変形例２に係るプラズマ成膜装置１００では、アンテナ４及びガスシャワーヘッド３の周辺の構成が、図１の本実施形態に係るプラズマ成膜装置１００と異なる。よって、以下では、本実施形態の変形例２に係るプラズマ成膜装置１００のアンテナ４及びガスシャワーヘッド３周辺の構成について説明し、それ以外の構成の説明は省略する。
【００５７】
変形例２に係るアンテナ４及びプラズマ成膜装置１００では、ＬＦ及びＨＦの高周波電力の給電は行われない。変形例２に係るアンテナ４では、ＶＨＦ供給部３０とは別にＶＨＦ供給部３８が設けられ、ＶＨＦ供給部３８が出力するＶＨＦの電磁波を第２給電部７の内側導体４３ａに伝搬させる。なお、変形例２に係るアンテナ４において、第２給電部７の外側導体４３ｂにＶＨＦの電磁波を伝搬させる構成は、第１実施形態に係るアンテナ４と同一である。
【００５８】
更に、変形例２に係るプラズマ成膜装置１００では、環状部材１５は、ガスシャワーヘッド３の下面とフラットになるように形成されている。また、環状部材１５の外側には、金属部材１７を介してカバー部材１６が設けられ、カバー部材１６及び金属部材１７も同様にガスシャワーヘッド３の下面とフラットになるように形成されている。
【００５９】
本変形例２においても、金属反射板４１と金属反射板４２，４９の間の距離は、λｇ／４＋λｇ×ｎ／２（λｇはＶＨＦの電磁波の管内波長、ｎは０以上の整数）である。これによれば、給電棒４７を伝搬したＶＨＦの電磁波は、外側導体４３ｂを伝搬し、その両端部の金属反射板４１と金属反射板４２、４９の間で反射し、共鳴して強め合って伝搬する。これにより、強いＶＨＦの電磁波を処理容器１内に供給することができる。
【００６０】
かかる構成の変形例２のアンテナ４を用いたプラズマ成膜装置１００によれば、上記実施形態に係るアンテナ４及びプラズマ成膜装置１００と同様に、ＶＨＦの高周波電力を用いてガスからプラズマを生成することで高密度のプラズマを生成できる。この結果、イオン温度や電子温度を低くすることができ、ガスシャワーヘッド３と載置台２とのギャップを狭くしても、ウエハＷへのダメージが少なく、均一な処理を効率的に行うことができる。
【００６１】
更に、本実施形態の変形例２に係るアンテナ４及びプラズマ成膜装置１００は、ＶＨＦ供給部３０から出力されたＶＨＦの高周波電力を、外側導体４３ｂ及び金属部材１７を介して処理容器１の外周側に供給するＶＨＦ給電とは独立した、別のＶＨＦ給電を行う。別のＶＨＦ給電では、ＶＨＦ供給部３８から出力されたＶＨＦの高周波電力を内側導体４３ａ及びガスシャワーヘッド３のシャワープレート１２を介して処理容器１の中央側に供給する。これにより、２つのＶＨＦの供給経路を外周側と中央側に設けることで、処理空間Ｕにおけるプラズマ分布の制御を行うことができる。この結果、プラズマの均一性を調整することができる。
【００６２】
以上に説明したように、本実施形態及び変形例１，２に係るアンテナ４及びプラズマ成膜装置１００によれば、ＶＨＦの高周波電力を効率よく供給することができる。
【００６３】
なお、本実施形態及び変形例１，２に係るプラズマ成膜装置１００では、１つのアンテナ４が備えられたが、これに限られず、複数のアンテナ４を備え、ＶＨＦ等の給電を複数個所から行ってもよい。
【００６４】
以上、アンテナ及びプラズマ成膜装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるアンテナ及びプラズマ成膜装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００６５】
本発明に係るプラズマ成膜装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
【００６６】
本明細書では、被処理体の一例として半導体ウエハＷを挙げて説明したが、被処理体はこれに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１００  プラズマ成膜装置
１      処理容器
２      載置台
３      ガスシャワーヘッド
４      アンテナ
５      制御部
６      第１給電部
７      第２給電部
１２    シャワープレート
１５    環状部材
１６    カバー部材
１７    金属部材
８    排気部
３０    ＶＨＦ供給部
３２、３４  高周波電源
３５    ガス供給部
３７    ガス供給路
４１、４２、４９  金属反射板
４３    同軸導波管
４３ａ  内側導体
４３ｂ  外側導体
４７    給電棒
Ｕ      処理空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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