(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマの均一度が向上され、容量結合とパワー損失および基板に加えられる損傷を減らすことができる構造を有した誘導結合型アンテナおよびこれを採用したプラズマ処理装置の提供。【解決手段】  誘導結合型アンテナ１２０は、複数のターンに巻かれたコイルより成り、最外郭のターンＴ１に流れる電流Ｉ１は最外郭のターンＴ１の内側に配置された中心領域のターンＴ２, Ｔ３に流れる電流Ｉ２, Ｉ３より高いように構成される。このために、最外郭のターンＴ１と中心領域のターンＴ２はＲＦ電源１３０に並列に連結され、中心領域のターンＴ２, Ｔ３は互いに直列に連結される。そして、前記アンテナ１２０は冷却水通路１２２を有した伝導性金属チューブ１２１と、伝導性金属チューブ１２１の下部に電気的および熱的に接触された伝導性金属ストリップ１２３を備える。【選択図】図４
2004214197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導結合プラズマ処理装置の反応チャンバ上部に設けられてRF電源に連結され、前記反応チャンバの内部に注入された反応ガスをイオン化してプラズマを生成させるための電場を誘導する誘導結合型アンテナにおいて、
前記アンテナは複数のターンに巻かれたコイルよりなり、最外郭のターンに流れる電流は前記最外郭のターンの内側に配置された中心領域のターンに流れる電流より多いことを特徴とする誘導結合型アンテナ。
【請求項２】
前記最外郭のターンと前記中心領域のターンは前記RF電源に並列に連結され、前記中心領域のターンは互いに直列に連結されたことを特徴とする請求項１に記載の誘導結合型アンテナ。
【請求項３】
前記中心領域のターンの全体長さは前記最外郭のターンの長さより長いことを特徴とする請求項１に記載の誘導結合型アンテナ。
【請求項４】
前記複数のターンは同心円に巻かれることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合型アンテナ。
【請求項５】
前記複数のターンは単一線の伝導体より構成されることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合型アンテナ。
【請求項６】
前記アンテナは冷却水通路を有した伝導性金属チューブと、前記伝導性金属チューブの下部に電気的および熱的に接触された伝導性金属ストリップを備えることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合型アンテナ。
【請求項７】
前記伝導性金属は銅であることを特徴とする請求項６に記載の誘導結合型アンテナ。
【請求項８】
前記金属チューブは円形の断面を有したことを特徴とする請求項６に記載の誘導結合型アンテナ。
【請求項９】
前記伝導性金属ストリップは幅より高さが高い長方形断面を有したことを特徴とする請求項６に記載の誘導結合型アンテナ。
【請求項１０】
前記伝導性金属ストリップは前記アンテナの中心部位から縁部位に行くに従って次第に高さが低くなるように構成されることを特徴とする請求項６に記載の誘導結合型アンテナ。
【請求項１１】
内部が真空状態に維持される反応チャンバと、
前記反応チャンバの上部に設けられ、前記反応チャンバの内部に注入された反応ガスをイオン化してプラズマを生成させるための電場を誘導するアンテナと、
前記アンテナに連結されて前記アンテナにRFパワーを供給するRF電源とを備え、
前記アンテナは複数のターンに巻かれたコイルより構成され、最外郭のターンに流れる電流は前記最外郭のターンの内側に配置された中心領域のターンに流れる電流より強いことを特徴とする誘導結合型アンテナを採用した誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記最外郭のターンと前記中心領域のターンは前記RF電源に並列に連結され、前記中心領域のターンは互いに直列に連結されたことを特徴とする請求項１１に記載の誘導結合型アンテナを採用した誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記中心領域のターンの全体長さは前記最外郭のターンの長さより長いことを特徴とする請求項１１に記載の誘導結合型アンテナを採用した誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記複数のターンは同心円に巻かれることを特徴とする請求項１１に記載の誘導結合型アンテナを採用した誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記複数のターンは単一線の伝導体より構成することを特徴とする請求項１１に記載の誘導結合型アンテナを採用した誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記アンテナは、冷却水通路を有した伝導性金属チューブと、前記伝導性金属チューブの下部に電気的および熱的に接触された伝導性金属ストリップとを備えることを特徴とする請求項１１に記載の誘導結合型アンテナを採用した誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記伝導性金属は銅であることを特徴とする請求項１６に記載の誘導結合型アンテナを採用した誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記伝導性金属チューブは円形の断面を有することを特徴とする請求項１６に記載の誘導結合型アンテナを採用した誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記伝導性金属ストリップは幅より高さが高い長方形断面を有したことを特徴とする請求項１６に記載の誘導結合型アンテナを採用した誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記伝導性金属ストリップは前記アンテナの中心部位から縁部位に行くに従って次第に高さが低くなるように構成されることを特徴とする請求項１６に記載の誘導結合型アンテナを採用した誘導結合プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導結合プラズマ処理装置に係り、より詳しくはプラズマの均一度を向上させ得る構造を有した誘導結合型アンテナおよびこれを採用したプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体素子や平板ディスプレイ装置の製造のための基板の微細加工工程にはプラズマを応用した技術が多く用いられている。すなわち、プラズマは半導体素子製造用ウェーハやLCD(liquid crystal display)製造用基板の表面をエッチングするか、あるいはその表面上に所定の物質膜を蒸着することに広く使用されている。特に、高い集積度の半導体素子の製造のための基板のエッチングまたは薄膜蒸着工程には、プラズマ処理装置を用いることが次第に増えているのが実状である。
【０００３】
今まで半導体製造工程に使用されてきたプラズマ処理装置としてはCCP(capacitive coupled plasma)、ECR(electron cyclotron resonance)、Helicon、ICP(inductively coupled plasma)等がある。この中でICP処理装置は他の装置に比べて高密度で高均一なプラズマが得られやすいという長所があり、その構造が比較的簡単で現在一番多く用いられている。
【０００４】
図１には従来の誘導結合プラズマ処理装置の概略的な構成が示されている。図１を参照して説明すれば、この誘導結合プラズマ処理装置は、内部にプラズマ形成空間が設けられた反応チャンバ10を備える。この反応チャンバ10の内部下側には基板、例えば、ウェーハWを支持する静電チャック12が設けられており、反応チャンバ10の上部カバー11には誘電体ウィンドウ16が設けられている。前記反応チャンバ10の側壁には反応ガスを反応チャンバ10の内部に注入するためのガス注入口14が形成されており、反応チャンバ10の内部にはガス注入口14と連結される多数のガス分配口15が設けられている。反応チャンバ10の底壁には真空ポンプ19に連結される真空吸入口18が形成されており、これを通じて反応チャンバ10の内部を真空状態にする。そして、前記誘電体ウィンドウ16の上部には反応チャンバ10の内部にプラズマを生成させるためのアンテナ20が設けられている。
【０００５】
前記アンテナ20にはRF(Radio Frequency)電源が連結されてRF電流が流れる。前記アンテナ20を通じて流れるRF電流により磁場が発生し、この磁場の時間変化により反応チャンバ10の内部には電場が誘導される。これと同時に、反応ガスがガス分配口15を通じて反応チャンバ10の内部に流入され、前記電場により加速された電子は、衝突過程を通じて反応ガスをイオン化させて反応チャンバ10内にプラズマを生成する。生成されたプラズマは、ウェーハWの表面との化学反応過程を通じて、ウェーハWに対し所望の処理、例えば、エッチング処理を行う。一方、プラズマから抜け出してウェーハWに衝突するイオンのエネルギーを上昇させるためのバイアス電圧を提供するため、もう一つのRF電源が一般的に静電チャック12に連結される。
【０００６】
図２には図１に示された従来のアンテナの一例が示されている。図２に示されるように、現在最も一般に使用される誘導結合型アンテナ20は螺旋形に巻かれた伝導体コイルから構成されている。
【０００７】
ところで、このような構造を有した従来のアンテナ20によると、反応チャンバ10内のプラズマ密度分布が均一にならないという短所がある。これは、アンテナ20により誘導される電場の強度が位置により変わるからである。すなわち、アンテナ20の中心部位では誘導される電場の強度が強い反面、縁部位では誘導される電場の強度が比較的弱いので、反応チャンバ10の縁部位ではプラズマの生成密度が低くなる。このようにプラズマ密度分布が不均一に成れば、ウェーハWのエッチング深さやウェーハWの表面に蒸着される物質膜の厚さが、ウェーハWの位置により差が生じるという問題が発生する。特にICP処理装置が大型化されることにより反応チャンバ10の直径が大きくなるため、前記のプラズマ密度分布の不均一性はさらに大きくなる。
【０００８】
前記のように、ICP処理装置を開発する際においては、基板の大面積化に伴ってプラズマの密度分布の均一度の向上と高いプラズマ密度の維持は、先ず第一に解決されるべき要素技術である。また、高密度プラズマソースの開発とともに、ICP放電の基本になるアンテナについては、RFパワーの効率とプラズマの均一度を向上させ、基板に加えられる損傷を低減させ得る構造の設計が非常に緊急であるということができる。
【０００９】
ところで、こうした要求条件は互いに矛盾する。RFパワーを強めればRF電流の増強をもたらしてアンテナに印加される電圧が高くなる。そして、反応チャンバ内で高いプラズマ密度を維持するためには、ICP処理装置の大型化によりアンテナの半径およびコイルを巻いたターン数を増加させなければならないが、これはアンテナの自己インダクタンスを上昇させてアンテナに印加される電圧が高くなる。このようにアンテナに印加される電圧が高くなれば、RFパワーの容量結合がより発生しやすい。こうした容量結合はイオンの運動エネルギーを非常に増加させるため工程の精密な制御が困難になる。また、高い運動エネルギーを有したイオンが、反応チャンバの内壁に強く衝突してパーティクルを生成させるか、あるいは基板に衝突して基板に深刻な損傷を与える。そして、容量結合が発生すれば、RFパワー効率が低くなるという問題点もある。
【００１０】
従って、前記の問題点を改善するために多様な研究が進行されてきた。その一例として、特許文献１に開示されたICP処理装置は、プラズマの均一度を向上させるため異なる高さを有した誘電体ウィンドウを備えている。しかし、誘電体ウィンドウの形状が複雑でその製作が困難になるという短所がある。そして、特許文献２には螺旋形コイルの幅を変化させたアンテナが開示されている。こうした構造のアンテナは位置により容量結合を変化させ得ることができるが、全体的な容量結合はむしろ増加するという問題点がある。特許文献３と特許文献４ではアンテナと誘電体ウィンドウとの間にファラデーシールドを設けることにより容量結合を減少させる。ファラデーシールドは容量結合を抑制するのに効果的であるが、その反面、アンテナ電圧の過大な増加を招くという短所がある。特許文献５では対称に配置されて並列に連結された二本のコイルより構成されたアンテナを使用することによりアンテナ電圧と容量結合とを減少させる。しかし、こうした構造のアンテナは典型的に高いアンテナ電流を要求し、このような高いアンテナ電流はRFパワー損失を増加させるという短所がある。
【００１１】
このように、従来のアンテナはその各々の問題点により工程条件の変化に適切に対処して高いプラズマの均一度を確保するが困難な短所を有している。特に、最近はウェーハのサイズが大型化されて行く趨勢において、従来のアンテナ構造としてはウェーハ縁付近でのプラズマ密度分布の均一度を維持することが次第にさらに難しくなっており、これは半導体素子の品質や収率を顕著に落とす。
【特許文献１】米国特許第６，４５１，１６１号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２０４，６０４号明細書
【特許文献３】米国特許第５，５４０，８００号明細書
【特許文献４】米国特許第６，０５６，８４８号明細書
【特許文献５】米国特許第５，５４０，８２４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の技術的課題は、特にプラズマの均一度を向上させ、容量結合とパワー損失および基板に加えられる損傷を減らすことができる構造を有した誘導結合型アンテナおよびこれを採用したプラズマ処理装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記技術的課題を達成するために本発明は、誘導結合プラズマ処理装置の反応チャンバ上部に設けられてRF電源に連結され、前記反応チャンバの内部に注入された反応ガスをイオン化してプラズマを生成させるための電場を誘導する誘導結合型アンテナにおいて、前記アンテナは複数のターンに巻かれたコイルよりなり、最外郭のターンに流れる電流は前記最外郭のターンの内側に配置された中心領域のターンに流れる電流より高いことを特徴とする誘導結合型アンテナを提供する。
【００１４】
そして、本発明は内部が真空状態に維持される反応チャンバと、この反応チャンバの上部に設けられ、前記反応チャンバの内部に注入された反応ガスをイオン化してプラズマを生成させるための電場を誘導するアンテナと、前記アンテナに連結されてアンテナにRFパワーを供給するRF電源とを備え、前記アンテナは複数のターンに巻かれたコイルよりなり、最外郭のターンに流れる電流は前記最外郭のターンの内側に配置された中心領域のターンに流れる電流より高いことを特徴とする誘導結合型アンテナを採用した誘導結合プラズマ処理装置を提供する。
【００１５】
ここで、前記最外郭のターンと前記中心領域のターンとは前記RF電源に並列に連結され、前記中心領域のターンは互いに直列に連結されることが望ましい。
そして、前記中心領域のターンの全体長さは前記最外郭のターンの長さより長いことが望ましい。
また、前記複数のターンは単一線の伝導体より構成され、同心円に巻かれたことが望ましい。
【００１６】
前記アンテナは冷却水通路を有した伝導性金属チューブと、この伝導性金属チューブの下部に電気的および熱的に接触された伝導性金属ストリップを備えることが望ましい。
【００１７】
ここで、前記伝導性金属チューブは円形の断面を有したことが望ましく、前記伝導性金属ストリップは幅より高さが高い長方形断面を有することが望ましい。
【００１８】
そして、前記伝導性金属ストリップは前記アンテナの中心部位から縁部位に行くに従って次第に高さが低くなるように形成される。
このような構成によると、プラズマの均一度が向上され、容量結合とRFパワー損失および基板の損傷を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る誘導結合型アンテナおよびこれを採用したプラズマ処理装置によると、次の通りの効果がある。
第一に、最外郭のターンにより多い電流が流れるようにアンテナを構成することにより反応チャンバ内のプラズマ均一度を向上させることができる。そして、アンテナの第１ターンと第２ターンとが並列に連結されるためアンテナインダクタンスが減少され、これにより高い周波数を用いた効率的なプラズマ放電が可能となる。また、アンテナに印加される電圧が低くなるため容量結合が減少され、これにより基板の損傷も減る。
【００２０】
第二に、アンテナを伝導性金属チューブと伝導性金属ストリップとから構成することにより、アンテナを効果的に冷却させ得るだけではなく、アンテナを堅固に製作することができる。従って、付加的な支持部やクランプなしでもアンテナの形態を安定に維持することができる。
【００２１】
第三に、伝導性金属ストリップを幅が狭くて高さが高い断面を有するようにすることによりアンテナインダクタンスを効果的に減らすことができ、さらに、伝導性金属ストリップの高さを変化させることにより反応チャンバ内のプラズマ密度分布の均一度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付した図面に基づき本発明に係る望ましい実施形態を詳細に説明する。
図３は本発明の望ましい第１実施形態によるアンテナを有した誘導結合プラズマ処理装置の構成を示した縦断面図であり、図４は図３に示された本発明に係るアンテナの斜視図である。
【００２３】
図３と図４を共に参照して説明すれば、本発明に係る誘導結合プラズマ処理装置は、アンテナ120により生成されるプラズマを用いて半導体素子製造用基板の、例えばウェーハWの表面をエッチングするか、あるいはその表面上に所定の物質膜を蒸着するなどの微細加工を行うための半導体製造装置である。
【００２４】
前記誘導結合プラズマ処理装置は、その内部にプラズマ形成空間が設けられた反応チャンバ110を備える。この反応チャンバ110の内部は真空状態に維持され、このため反応チャンバ110の底壁には真空ポンプ119に連結される真空吸入口118が形成される。また、前記反応チャンバ110の内部下側には基板、例えばウェーハWを支持する静電チャック112が設けられ、この静電チャック112には電源(図示せず)が連結されて、反応チャンバ110内に生成されたプラズマから抜け出したイオンがウェーハWの表面に十分に高いエネルギーを有し衝突しうるようにバイアス電圧をかける。また、前記反応チャンバ110の上部カバー111にはRFパワーが透過されうるように誘電体ウィンドウ116が設けられる。また、前記反応チャンバ110の側壁には反応ガスを反応チャンバ110の内部に注入するためのガス注入口114が形成され、このガス注入口114と連結される多数のガス分配口115が反応チャンバ110の内部に設けられている。
【００２５】
そして、前記反応チャンバ110の上部、すなわち誘電体ウィンドウ116の上部には、反応チャンバ110の内部に注入された反応ガスをイオン化してプラズマを生成させるための電場を誘導するアンテナ120が設けられる。このアンテナ120にはRFパワーを供給するためのRF電源130（図４参照）が連結される。従って、アンテナ120にはRF電流が流れ、これによりアンペアの右ねじの法則により磁場が発生し、この磁場の時間に応じた変化により反応チャンバ110の内部には電場が誘導される。この誘導される電場は電子を加速させ、この電子はガス分配口115を通じて反応チャンバ110の内部に流入された反応ガスをイオン化させてプラズマを生成する。
【００２６】
本発明に係る前記アンテナ120は複数のターンに巻かれたコイルよりなる。前記複数のターンは三つよりなりうるが、それ以上のターンよりもなりうる。以下では、説明の便宜性のため三つのターンT1,T2,T3を有するアンテナ120を基準に説明する。
【００２７】
本発明に係るアンテナ120は、最外郭に配置された第１ターンT1に流れる電流が、この第１ターンT1の内側に配置された中心領域のターン、すなわち第２および第３ターンT2,T3に流れる電流より多いように構成される。
【００２８】
具体的に、前記アンテナ120の第１ターンT1と第２ターンT2はRF電源130に並列に連結され、第２ターン T2は第３ターンT3に直列に連結される。すなわち、第１ターンT1と第２ターンT2とが分岐される地点にRF電源130が接続される。そして、第１ターンT1は円形に巻かれ、その端部は接地される。第２ターンＴ2は第１ターンＴ1の巻かれた方向と同一な方向に巻かれ、その端部は第３ターンT3と直列に連結される。第３ターンT3は前記のように第２ターンT2と直列に連結されて第２ターンT2の巻かれた方向と同一な方向に巻かれ、その端部は接地される。前記三つのターンT1,T2,T3は相異なる半径を有し、同心円に巻かれる。
【００２９】
このように構成された三つのターンT1,T2,T3において、中心領域のターン、すなわち第２および第３ターンT2,T3の全体長さは最外郭の第１ターンT1の長さより長く形成される。従って、三つのターンT1,T2,T3各々の断面積が同一な場合に、第１ターンT1のインダクタンスは第２と第３ターンT2,T3のインダクタンスより低くなる。それで、第２と第３ターンT2,T3より、第１ターンT1により多い電流が流れる。
【００３０】
例えば、第１、第２および第３ターンT1,T2,T3の半径を各々r1,r2,r3とし、その各々に流れる電流をＩ1，Ｉ2，Ｉ3とするとき、図４に示すように、半径r1,r2およびr3を適切に調節することにより、I1がI2とI3より多いようにできる。もし、r1,r2およびr3を適切に調整して第２と第３ターンT2,T3の全体長さが第１ターンT1の長さの二倍になるようにすれば、第２と第３ターンT2,T3のトータルインピーダンスは第１ターンT1のインピーダンスの二倍になる。そして、前記の各ターンT1,T2,T3間の連結構造に照らして見るとき、第１ターンT1に印加される電圧と第２と第３ターンT2,T3の全体に印加される電圧は同一である。従って、第１ターンT1に流れる電流I1は第２と第３ターンT2,T3に流れる電流I2,I3の二倍になり得る。例えば、I2とI3各々が20Aなら、I1は40Aになる。
【００３１】
前記のように、本発明に係るアンテナ120の構造によると、各ターンT1,T2,T3の半径を調節することにより最外郭の第１ターンT1に流れる電流をより高めることができ、また適正に調節できる。従って、アンテナ120の最外郭の第１ターンT1が位置した反応チャンバ110の縁部位で誘導される電場がより強くなり、これにより反応チャンバ110の縁部位のプラズマの発生密度が高くなって反応チャンバ110の内部で生成されるプラズマの均一度を向上することができる。
【００３２】
そして、アンテナ120のコイルを構成する第１ターンT1と第２ターンT2との並列連結はアンテナ120の自己インダクタンスを顕著に減少させるという事実は良く知られている。また、このような並列連結はアンテナ120に同一なRFパワーを印加したときにアンテナ120にかかる電圧を低下させる。これにより、容量結合は著しく減少し、しかも、抵抗によるRFパワーの損失も減るためRFパワーの効率を大略90％以上に向上させることができる。このような容量結合の減少はプラズマのポテンシャルを低めて基板の損傷を減少させる。
【００３３】
一方、三つのターンT1,T2,T3は、前記のような連結方法を用いることにより、単一線の伝導体より構成される。すなわち、一つの線より成った伝導体でアンテナ120を構成できる。これは、三つのターンT1,T2,T3を連結するための別途の連結構造を不要とするため、アンテナ120の製作を容易に行えるという長所がある。
【００３４】
そして、前記アンテナ120は、伝導性が良好な金属を用いて製作されたチューブ121と、この伝導性金属チューブ121の下部に電気的および熱的に接触され、やはり伝導性が良好な金属で製作されたストリップ123とから構成される。すなわち、前記三つのターンT1,T2,T3はそれぞれ伝導性金属チューブ121と伝導性金属ストリップ123とにより構成される。前記伝導性金属チューブ121の内部には冷却水通路122が形成される。前記伝導性金属としては色々な金属が使用可能であるが、電気および熱の伝導性に優れ、加工性が良好な銅を使用することが望ましい。前記伝導性金属チューブ121と伝導性金属ストリップ123とは溶接やブレジングにより互いに堅固に結合される。
【００３５】
前記伝導性金属チューブ121は円形の断面を有したことが望ましい。これは伝導性金属チューブ121の内部に形成された冷却水通路122を通じた冷却水の流れを円滑にする。そして、伝導性金属チューブ121の断面が円形の場合には、金属チューブ121の表面に沿って流れる電流の不均一な分布による抵抗の高まりが防止されるという長所がある。
【００３６】
前記伝導性金属ストリップ123は、幅より高さが高い長方形断面を有することが望ましい。断面積が拡大する程アンテナのインダクタンスが低くなるというのはよく知られている。そして、断面積が一定の場合には、幅が狭く、高さが高い断面形状を有した場合のインダクタンスは、幅が広く、高さが低い断面形状を有した場合のインダクタンスに比べて低くなる。従って、前記のように幅が狭く、高さが高い断面を有した伝導性金属ストリップ123を備えたアンテナ120は、そのインダクタンスが減少されるため前記のような長所を有する。
【００３７】
前記のような構成を有するアンテナ120は、冷却水通路122を有した伝導性金属チューブ121と伝導性金属ストリップ123との良好な熱的接触と、伝導性金属チューブ121と伝導性金属ストリップ123とを構成する金属である銅の優れた熱伝導性とにより効果的に冷却できる。そして、伝導性金属チューブ121と伝導性金属ストリップ123との結合構造によりアンテナ120をより堅固に製作でき、これにより付加的な支持部やクランプなしでもアンテナ120の形態を安定に維持できる。
【００３８】
図５には本発明の望ましい第２実施形態によるアンテナを有した誘導結合プラズマ処理装置が示されている。ここで、図３と同一な参照符号は同一な構成要素を指す。
【００３９】
本発明の第２実施形態によるアンテナ220は、冷却水通路222を有した伝導性金属チューブ221と、前記伝導性金属チューブ221の下部に電気的および熱的に接触された伝導性金属ストリップ223とから構成される。そして、前記伝導性金属ストリップ223はアンテナ220の中心部位で縁部位側に行くに従って次第にその高さが低くなるように形成される。このような構成によると、アンテナ220の縁部位で誘導される電場の強度が補強されるため、この部位でのプラズマ生成密度が高くなるという長所がある。これにより、反応チャンバ110内のプラズマ密度分布の均一度がより向上される。
【００４０】
誘導結合プラズマ放電の場合、アンテナに高い電圧が印加されることにより発生される容量結合は高いプラズマポテンシャルを誘発させ、RFパワーの効率およびプラズマの均一度を低下させる。従って、アンテナデザインにおいては必ずプラズマの均一度を向上させ得るように、そして、容量結合による影響が最小化されうるように考慮しなければならない。また、低い圧力で維持が可能であり、かつ、高い密度と低い電子温度を有したプラズマを得るためにRF周波数を高めようとした場合には、低いインダクタンスを有したアンテナ220が必要になる。前述したような構成を有した本発明に係るアンテナ220は、プラズマの均一度を向上させ得るだけではなく、相当に低いインダクタンスを有するため、高いRF周波数を使用してもアンテナ220にかかる電圧が低くなって容量結合を減らすことができる。
【００４１】
本発明は開示された実施形態を参考に説明したが、これは例示的なことに過ぎず、この技術分野で当業者ならこれより多様な変形および均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲により定められるべきものである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る誘導結合型アンテナおよびプラズマ処理装置は、例えば、半導体基板の製造に効果的に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来の誘導結合プラズマ処理装置の概略的な構成を示した図面である。
【図２】図１に示された従来のアンテナの一例を示した図面である。
【図３】本発明の望ましい第１実施形態によるアンテナを有した誘導結合プラズマ処理装置の構成を示した垂直断面図である。
【図４】図３に示された本発明に係るアンテナの斜視図である。
【図５】本発明の望ましい第２実施形態によるアンテナを有した誘導結合プラズマ処理装置の構成を示した垂直断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１０    反応チャンバ
１１１    上部カバー
１１２    静電チャック
１１４    ガス注入口
１１６    誘電体ウィンドウ
１１８    真空吸入口
１１９    真空ポンプ
１２０    アンテナ
１２１    伝導性金属チューブ
１２２    冷却水通路
１２３    伝導性金属ストリップ
１３０    RF電源
I1,I2,I3    電流
ｒ1,r2,r3    半径
T1,T2,T3    ターン
【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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