(57)【要約】【課題】  誘導結合型プラズマを発生させることができ、しかもプラズマ電位の上昇を抑制することができるアンテナ装置を提供する。【解決手段】  このアンテナ装置２０は、真空容器２内に位置するアンテナ３０、アンテナ３０に高周波電流ＩR を流す高周波電源４０および整合回路４２を備えている。アンテナ３０は、内部導体３２、その外側を少なくとも真空容器２内に位置する全長に亘って覆う外部導体３４および両導体間を電気絶縁する誘電体３６を有する同軸構造をしており、かつ内部導体３２内に冷却水を流してアンテナ３０を冷却する水冷構造をしている。内部導体３２の一端部に整合回路４２を介して高周波電源４０が接続され、内部導体３２の他端部は接地されている。外部導体３４は非磁性体から成り、かつ外部導体３４はその片端部のみで接地されている。【選択図】  図１
2013206652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内において誘導結合型プラズマを発生させるためのアンテナ装置であって、
前記真空容器内に位置するアンテナ、当該アンテナに高周波電流を流す高周波電源および当該アンテナと高周波電源との間の整合を取る整合回路を備えており、
前記アンテナは、内部導体、その外側を少なくとも前記真空容器内に位置する全長に亘って覆う外部導体および当該内部導体と外部導体との間に設けられていて両導体間を電気絶縁する誘電体を有する同軸構造をしており、かつ当該内部導体および外部導体の少なくとも一方の内部に冷却水を流して当該アンテナを冷却する水冷構造をしており、
前記アンテナの内部導体の一端部に前記整合回路を介して前記高周波電源が接続され、当該内部導体の他端部は接地されており、
前記アンテナの外部導体は非磁性体から成り、かつ当該外部導体はその片端部のみで接地されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナは、前記外部導体の外側を少なくとも前記真空容器内に位置する全長に亘って覆う誘電体層を更に有している請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のアンテナ装置を備えていて、それによって発生させたプラズマを用いて基板に処理を施すプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１または２記載のアンテナ装置を備えていて、それによって発生させたプラズマによってターゲットをスパッタさせて基板の表面に膜を形成するスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空容器内において誘導結合型プラズマを発生させるためのアンテナ装置、それを備えるプラズマ処理装置およびスパッタリング装置に関する。なお、イオンは、この出願中では正イオンを意味する。
【背景技術】
【０００２】
真空容器内に設けられたコイル状で金属パイプ製のアンテナに、高周波電源から整合回路を介して高周波電流を流し、それによって生じる誘導電界によって真空容器内において誘導結合型プラズマ（略称ＩＣＰ）を発生させるアンテナ装置が従来から提案されている。例えば、特許文献１に記載のスパッタリング装置は、上記のようなアンテナ装置を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１３６６２号公報（段落０００７、００２７−００２９、図１、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のアンテナ装置によってプラズマを発生させる場合、アンテナの一端を接地していても、高周波電力の給電側は、アンテナに流れる高周波電流とアンテナのインピーダンスとの積によって決まる電圧振幅で、かつ高周波電力の周波数で、接地電位に対して振動するので、プラズマ中からアンテナへイオンよりも電子の方が多く入射して、プラズマ電位が大きく上昇する（正のプラズマ電位になる）。これは簡単に言えば、イオンは電子よりも重くて電界の変動に追随できず、イオンがプラズマ中に取り残されるからであり、従ってプラズマ電位はアンテナの電位変動に追従せず、高いままに保たれる。一例を挙げると、プラズマ電位は＋１ｋＶ〜＋３ｋＶ程度になる。
【０００５】
上記のようにプラズマ電位が大きく上昇すると、当該プラズマ電位によって、プラズマ中の荷電粒子（例えばイオン）が高いエネルギーで基板に入射衝突するので、基板上に形成する膜に与えるダメージが大きくなり、膜質が低下する。
【０００６】
また、上記のようにプラズマ電位が大きく上昇すると、真空容器の内壁に付着しているゴミ等に大きな電圧が印加されることになるので、このゴミ等の部分で放電（アーキング）が生じやすくなる。しかも、このゴミ等は不安定であるので、この放電も不安定であり、この放電が、プラズマを不安定にさせる要因になる。
【０００７】
そこでこの発明は、誘導結合型プラズマを発生させることができ、しかもプラズマ電位の上昇を抑制することができるアンテナ装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るアンテナ装置は、真空容器内において誘導結合型プラズマを発生させるためのアンテナ装置であって、前記真空容器内に位置するアンテナ、当該アンテナに高周波電流を流す高周波電源および当該アンテナと高周波電源との間の整合を取る整合回路を備えており、前記アンテナは、内部導体、その外側を少なくとも前記真空容器内に位置する全長に亘って覆う外部導体および当該内部導体と外部導体との間に設けられていて両導体間を電気絶縁する誘電体を有する同軸構造をしており、かつ当該内部導体および外部導体の少なくとも一方の内部に冷却水を流して当該アンテナを冷却する水冷構造をしており、前記アンテナの内部導体の一端部に前記整合回路を介して前記高周波電源が接続され、当該内部導体の他端部は接地されており、前記アンテナの外部導体は非磁性体から成り、かつ当該外部導体はその片端部のみで接地されている、ことを特徴としている。
【０００９】
このアンテナ装置においては、アンテナの外部導体は非磁性体から成るので、しかも当該外部導体はその片端部のみで接地されていて接地を経由しての電気的な閉ループを形成していないので、当該外部導体を設けていても、内部導体を流れる高周波電流が作る高周波磁界を減衰させる作用は非常に小さい。従って、内部導体を流れる高周波電流が作る高周波磁界による誘導電界によって、誘導結合型プラズマを発生させることができる。
【００１０】
しかも、電気的に接地された外部導体によって、内部導体の外側を少なくとも真空容器内に位置する全長に亘って覆っているので、内部導体とプラズマとの間の電界を遮蔽することができる。従って、内部導体の電位はプラズマ電位に影響を及ぼさない。かつ、外部導体は接地電位に固定されていて、外部導体の電位が従来のアンテナのように高周波で振動することはないので、生成されたプラズマから外部導体への電子の流入は、拡散と小さいプラズマシース電圧によるものであり、従ってプラズマ電位の上昇は小さい。上記作用によって、プラズマ電位の上昇を抑制することができる。
【００１１】
更に、アンテナを上記のような水冷構造にしているので、アンテナの温度上昇を抑えることができる。
【００１２】
アンテナは、外部導体の外側を少なくとも真空容器内に位置する全長に亘って覆う誘電体層を更に有していても良い。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、アンテナの外部導体は非磁性体から成るので、しかも当該外部導体はその片端部のみで接地されていて接地を経由しての電気的な閉ループを形成していないので、当該外部導体を設けていても、内部導体を流れる高周波電流が作る高周波磁界を減衰させる作用は非常に小さい。従って、内部導体を流れる高周波電流が作る高周波磁界による誘導電界によって、誘導結合型プラズマを発生させることができる。
【００１４】
しかも、電気的に接地された外部導体によって、内部導体の外側を少なくとも真空容器内に位置する全長に亘って覆っているので、内部導体とプラズマとの間の電界を遮蔽することができる。従って、内部導体の電位はプラズマ電位に影響を及ぼさない。かつ、外部導体は接地電位に固定されていて、外部導体の電位が従来のアンテナのように高周波で振動することはないので、生成されたプラズマから外部導体への電子の流入は、拡散と小さいプラズマシース電圧によるものであり、従ってプラズマ電位の上昇は小さい。上記作用によって、プラズマ電位の上昇を抑制することができる。その結果、安定したプラズマ生成を行うことができる。また、プラズマから基板に入射する荷電粒子のエネルギーを小さく抑えることができる。それによって例えば、基板上に形成する膜に与えるダメージを小さく抑えて、膜質向上を図ることができる。
【００１５】
更に、アンテナを上記のような水冷構造にしているので、アンテナの温度上昇を抑えることができる。その結果例えば、アンテナからの熱輻射による基板の温度上昇を抑制することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、アンテナは、外部導体の外側を少なくとも真空容器内に位置する全長に亘って覆う誘電体層を更に有していて、この誘電体層の表面にプラズマから電子およびイオンが流入することによって当該誘電体層の表面の電位は直ぐにプラズマ電位とほぼ釣り合うので、誘電体層の表面とプラズマとの電位差は小さくなる。その結果、アンテナの表面でアーキング等の不安定性要因が発生するのを防止することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、アンテナ装置は、上記作用によってプラズマ電位の上昇を抑制して、生成したプラズマ中のイオンによるアンテナのスパッタリングを抑制することができるので、基板や、当該基板の表面に膜を形成する場合の当該膜の汚染を抑制することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、アンテナ装置は、上記作用によってプラズマ電位の上昇を抑制して、生成したプラズマ中のイオンによるアンテナのスパッタリングを抑制することができるので、ターゲット、基板およびその表面に形成される膜の汚染を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係るアンテナ装置を備えているプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置を横から見て示す概略断面図である。
【図３】この発明に係るアンテナ装置の一例を示す概略図である。
【図４】この発明に係るアンテナ装置の他の例を示す概略図である。
【図５】この発明に係るアンテナ装置の更に他の例を示す概略図である。
【図６】この発明に係るアンテナ装置を備えているスパッタリング装置の一例を示す概略断面図である。
【図７】図６に示すスパッタリング装置を横から見て示す概略断面図である。
【図８】この発明に係るアンテナ装置の更に他の例を示す概略図である。
【図９】図８に示すアンテナ装置を図６および図７に示すスパッタリング装置に適用した場合の例を部分的に示す概略図である。
【図１０】外部導体の有無および外部導体の接地の仕方が発生磁界に及ぼす影響を調べる実験に用いたアンテナ装置の例を示す概略図である。
【図１１】図１０に示すアンテナ装置の外部導体の有無および外部導体の接地の仕方が発生磁界に及ぼす影響を調べた実験結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明に係るアンテナ装置を備えているプラズマ処理装置の一例を図１、図２に示す。図１では、アンテナ３０への高周波電流ＩR の給電部分は概念的に図示しており、アンテナ３０の両端部付近は具体的には図２に示す構造をしている。
【００２１】
このプラズマ処理装置は、アンテナ装置２０によって発生させたプラズマ１６を用いて基板１０に処理を施す装置である。
【００２２】
このプラズマ処理装置は、例えば金属製の真空容器２を備えており、その内部は真空排気装置４によって真空排気される。真空容器２は電気的に接地されている。
【００２３】
真空容器２内には、ガス導入管６を通してガス８が導入される。ガス８は、基板１０に施す処理内容に応じたものにすれば良い。例えば、プラズマＣＶＤ法によって基板１０に膜形成を行う場合は、ガス８は、原料ガスまたはそれを希釈ガス（例えばＨ2 ）で希釈したガスである。より具体例を挙げると、原料ガスがＳiＨ4 の場合はＳi 膜を、ＳiＨ4 ＋ＮＨ3 の場合はＳiＮ膜を、ＳiＨ4 ＋Ｏ2 の場合はＳiＯ2 膜を、それぞれ基板１０の表面に形成することができる。
【００２４】
真空容器２内に、基板１０を保持するホルダ１２が設けられている。この例のように、ホルダ１２に基板バイアス電源１４からバイアス電圧を印加するようにしても良い。バイアス電圧は、負の直流電圧でも良いし、負のパルス電圧、交流電圧等でも良い。５０は、真空シール機能を有する絶縁部である。
【００２５】
このプラズマ処理装置は、真空容器２内において誘導結合型のプラズマ１６を発生させるためのアンテナ装置２０を備えている。
【００２６】
アンテナ装置２０は、真空容器２内に位置するアンテナ３０、当該アンテナ３０に高周波電流ＩR を流す高周波電源４０および当該アンテナ３０と高周波電源４０との間の整合（具体的にはインピーダンス整合）を取る整合回路４２を備えている。
【００２７】
アンテナ３０は、この例では、長方形の基板１０の長辺に沿うものが、基板１０の短辺に沿う方向に複数本（具体的には３本）並べられており、各アンテナ３０に（具体的にはその内部導体３２に）、高周波電源４０から整合回路４２を介して高周波電流ＩR が並列に供給される。但し、アンテナ３０は１本以上で良く、何本にするかは基板１０の形状、寸法等に応じて適宜決めれば良い。
【００２８】
各アンテナ３０は、内部導体３２、その外側を少なくとも真空容器２内に位置する全長に亘って覆う外部導体３４および内部導体３２と外部導体３４との間に設けられていて両導体３２、３４間を電気絶縁する誘電体３６を有する同軸構造をしている。かつこの例では、内部導体３２内に冷却水３８を流して当該アンテナ３０を冷却する水冷構造をしている。
【００２９】
各アンテナ３０の両端部は、この例では上方に曲げられて、真空容器２の天井面を貫通して真空容器２外に位置している。各アンテナ３０が真空容器２を貫通する部分には、真空シール機能を有する絶縁部５１が設けられている。
【００３０】
アンテナ装置２０の構成を、１本のアンテナ３０を例に、図３を参照してより詳しく説明する。図３では、図示を簡略化するために、アンテナ３０は長さを短くして図示している。かつアンテナ３０は直線状で示しているが、それに限られるものではない。後述する他の例においても同様である。
【００３１】
このアンテナ３０は、管状の内部導体３２と、その外側を少なくとも前記真空容器２内に位置する全長に亘って覆う外部導体３４と、当該内部導体３２と外部導体３４との間に設けられていて両導体３２、３４間を電気絶縁する誘電体３６を有する同軸構造をしている。誘電体３６は、この例では、外部導体３４の内側に位置する内部導体３２の全長を覆っている。
【００３２】
アンテナ３０は、内部導体３２内に冷却水３８を流して当該アンテナ３０を冷却する水冷構造をしている。より詳しく説明すると、内部導体３２と誘電体３６との間、および、誘電体３６と外部導体３４との間は、それぞれ、熱接触（即ち、熱伝導が生じる接触）させている。従って、内部導体３２内に冷却水３８を流すことによって、熱伝導によって、誘電体３６および外部導体３４をも効率良く冷却することができる。
【００３３】
材質の例を示すと、内部導体３２は、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等から成る。
【００３４】
外部導体３４は、例えば、銅、アルミニウム、非磁性ステンレス鋼等の非磁性体から成る。非磁性体にする理由は後述する。
【００３５】
誘電体３６は、例えば、石英、アルミナ（Ａl2Ｏ3 ）、フッ素樹脂、ポリエチレン等から成る。
【００３６】
内部導体３２の一端部３２ａに整合回路４２を介して高周波電源４０が接続されており、内部導体３２の他端部３２ｂは接地されている。より具体的には、高周波電源４０は出力端４１ａおよび接地端４１ｂを有しており、出力端４１ａは整合回路４２を介して内部導体３２の一端部３２ａに接続されている。接地端４１ｂは接地されている。これによって、高周波電源４０から、整合回路４２を介して、内部導体３２に高周波電流ＩR を流すことができる。
【００３７】
高周波電源４０から出力する高周波電力、高周波電流ＩR の周波数は、例えば、一般的な１３．５６ＭＨｚであるが、これに限られるものではない。
【００３８】
整合回路４２は、ラインに直列のコンデンサ４３および並列のコンデンサ４４を有している。両コンデンサ４３、４４はこの例では容量可変である。
【００３９】
外部導体３４は、その片端部のみで接地している。その理由は後述する。この例では、外部導体３４の他端部３４ｂ、即ち内部導体３２の接地側と同じ側の端部のみで接地している。これの代りに、外部導体３４の一端部３４ａ、即ち内部導体３２への給電側と同じ側の端部のみで接地しても良い。
【００４０】
このアンテナ装置２０においては、アンテナ３０の外部導体３４は非磁性体から成るので、しかも当該外部導体３４はその片端部のみで接地されていて接地を経由しての電気的な閉ループを形成していないので、当該外部導体３４を設けていても、内部導体３２を流れる高周波電流ＩR が作る高周波磁界を減衰させる作用は非常に小さい。
【００４１】
上記のことを確かめた実験結果を、図１０、図１１を参照して説明する。
【００４２】
実験では、図１０に示すアンテナ装置を用いた。上述したような同軸構造のアンテナ３０は、この例では、発生磁界を強くして測定しやすくするために、直径が８０ｍｍの４ターンのコイル状とした。このアンテナ３０の内部導体３２の一端部３２ａに整合回路４２を介して高周波電源４０を接続し、他端部３２ｂを接地して、内部導体３２に高周波電流ＩR を流した。この高周波電流ＩR の大きさだけでなく、周波数も１００ｋＨｚ、５００ｋＨｚ、１ＭＨｚ、２ＭＨｚと変えてみた。外部導体３４は、材質を銅とし、（Ａ）それを給電側すなわち一端部３４ａのみで接地した場合と、（Ｂ）その反対側の他端部３４ｂのみで接地した場合と、（Ｃ）外部導体３４を設けない場合とで実験した。
【００４３】
上記の場合にアンテナ３０が発生する高周波磁界を、コイルの端面の中心付近に配置したピックアップコイル７６で検出して、その出力電圧で評価した。その結果を図１１に示す。
【００４４】
図１１は、上記（Ａ）の場合のピックアップコイル出力を比較の基準として（横軸）、上記（Ｂ）の場合と上記（Ｃ）の場合の各周波数におけるピックアップコイル出力（縦軸）をグラフ化したものである。上記（Ｂ）の場合の結果は直線Ｂ（ｙ＝０．９６４９ｘ）上に、上記（Ｃ）の場合の結果は直線Ｃ（ｙ＝１．０５３５ｘ）上に乗っている。
【００４５】
外部導体３４の影響が全くない理想的な場合は、ピックアップコイル出力はｙ＝ｘの直線上に乗るけれども、外部導体３４を設けても、直線Ｂ、Ｃから分るように、理想的な場合と３％〜５％程度の差しかなく、このことから、外部導体３４を設けていても、内部導体３２を流れる高周波電流ＩR が作る高周波磁界を減衰させる作用は非常に小さいことが分る。また、直線Ｂから、外部導体３４をどちらの片端で接地しても大差ないことが分る。
【００４６】
再び図１〜図３を参照して、上記アンテナ装置２０においては、上記のように外部導体３４を設けていても、内部導体３２を流れる高周波電流ＩR が作る高周波磁界を減衰させる作用は非常に小さいので、内部導体３２を流れる高周波電流ＩR が作る高周波磁界による誘導電界によって、誘導結合型のプラズマ１６を発生させることができる。即ち、内部導体３２を流れる高周波電流ＩR によって、アンテナ３０の周囲に高周波磁界が発生し、それによって高周波電流ＩR と逆方向に誘導電界が発生する。この誘導電界によって、真空容器２内において、電子が加速されてアンテナ３０の近傍のガス８を電離させてアンテナ３０の近傍にプラズマ１６が発生する。
【００４７】
しかも、電気的に接地された外部導体３４によって、内部導体３２の外側を少なくとも真空容器２内に位置する全長に亘って覆っているので、内部導体３２とプラズマ１６との間の電界を遮蔽することができる。従って、内部導体３２の電位はプラズマ電位に影響を及ぼさない。かつ、外部導体３４は接地電位に固定されていて、外部導体３４の電位が従来のアンテナのように高周波で振動することはないので、生成されたプラズマ１６から外部導体３４への電子の流入は、拡散と小さいプラズマシース電圧（これは例えば数十Ｖ程度）によるものであり、従ってプラズマ電位の上昇は小さい。上記作用によって、プラズマ電位の上昇を抑制することができる。
【００４８】
その結果、安定したプラズマ生成を行うことができる。即ち、プラズマ電位の上昇を抑制することができるので、従来のアンテナ装置においてプラズマ不安定性要因となっていた、真空容器の内壁に付着しているゴミ等の部分で放電が生じること等を防止することができる。
【００４９】
また、プラズマ１６から基板１０に入射する荷電粒子（例えばイオン）のエネルギーを小さく抑えることができる。それによって例えば、プラズマ１６によって基板１０上に膜を形成する場合、当該膜に与えるダメージを小さく抑えて、膜質向上を図ることができる。
【００５０】
更に、アンテナ３０を上記のような水冷構造にしているので、アンテナの温度上昇を抑えることができる。その結果例えば、アンテナ３０からの熱輻射による基板１０の温度上昇を抑制することができる。
【００５１】
アンテナ３０は、内部導体３２および外部導体３４の少なくとも一方の内部に冷却水３８を流して当該アンテナ３０を冷却する水冷構造をしていれば良い。例えば、図４に示す例のように、内部導体３２内と外部導体３４内の両方に冷却水３８を流してアンテナ３０を冷却するようにしても良い。そのようにするとアンテナ３０の冷却作用をより高めることができる。この場合は、誘電体３６と外部導体３４とが熱接触している必要はない。また、外部導体３４内だけに冷却水３８を流してアンテナ３０を冷却するようにしても良い。
【００５２】
なお、プラズマ１６の生成に伴って外部導体３４の表面に被膜が形成されても、安定したプラズマ生成を行うことができる。即ち、外部導体３４の表面に例えば誘電体被膜（換言すれば絶縁性被膜）が堆積した場合は、当該誘電体被膜の表面にプラズマ１６から電子およびイオンが流入することによって誘電体被膜表面の電位は直ぐにプラズマ電位とほぼ釣り合うので、誘電体被膜表面の電位は大きくてもプラズマ電位程度にしかならない。しかもこのアンテナ装置２０による場合のプラズマ電位は、前述したように、大きな上昇はなく低いので、アンテナ３０は基本的に表面電位上昇の小さなアンテナであると言うことができる。従って、アンテナ表面でのアーキング等の不安定性要因が発生するのを防止することができる。
【００５３】
また、外部導体３４の表面に金属等の導電性被膜が堆積した場合は、当該被膜と外部導体３４とは電気的に導通しているので、外部導体３４のみの場合と差はない。
【００５４】
図５に示す例のように、外部導体３４の外側を少なくとも前記真空容器２内に位置する全長に亘って覆う誘電体層３９を設けておいても良い。図４を参照して説明した水冷構造を採用する場合も同様である。
【００５５】
誘電体層３９は、例えば、石英、アルミナ、イットリア（酸化イットリウムＹ2Ｏ3 ）等から成る。
【００５６】
上記誘電体層３９を設けておくと、誘電体層３９の表面にプラズマ１６から電子およびイオンが流入することによって当該誘電体層３９の表面の電位は直ぐにプラズマ電位とほぼ釣り合うので、誘電体層３９の表面とプラズマ１６との電位差は小さくなる。その結果、アンテナ３０の表面でアーキング等の不安定性要因が発生するのを防止することができる。
【００５７】
また、誘電体層３９の材質を、基板１０上に形成する膜と同様の材質にすることができ、そのようにすると、基板１０上に形成する膜の汚染の可能性をより軽減することができる。
【００５８】
アンテナ３０の形状は、図１〜図５に示したような直線状でも良いし、それ以外の形状でも良い。例えば、アンテナ３０は、Ｕ字状、コ字状、１回以上巻いた円形、楕円形、レーストラック形等のコイル状、等のいずれでも良い。図８に示す例のように、１回折り返した細長いコイル状でも良い。コイル状にすると、発生磁場をより強くすることができる。後述するスパッタリング装置に用いるアンテナ装置２０においても同様である。
【００５９】
図１、図２に示したプラズマ処理装置について、既に説明をしたアンテナ装置２０以外の部分の説明をすると、アンテナ装置２０によって発生させたプラズマ１６を用いて、基板１０に処理を施すことができる。
【００６０】
基板１０は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の基板、フレキシブルディスプレイ用のフレキシブル基板、太陽電池等の半導体デバイス用の基板等であるが、これに限られるものではない。
【００６１】
基板１０の平面形状は、例えば円形、四角形等であり、特定の形状に限定されない。
【００６２】
基板１０に施す処理は、例えば、プラズマＣＶＤ法による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等である。
【００６３】
このプラズマ処理装置は、プラズマ１６を用いて、プラズマＣＶＤ法によって膜形成を行う場合はプラズマＣＶＤ装置、エッチングを行う場合はプラズマエッチング装置、アッシングを行う場合はプラズマアッシング装置、スパッタリングを行う場合はスパッタリング装置とも呼ばれる。スパッタリング装置のより具体例は以下に説明する。
【００６４】
上記のようなアンテナ装置２０を備えているスパッタリング装置の一例を図６、図７に示す。図６では、アンテナ３０への高周波電流ＩR の給電部分は概念的に図示しており、アンテナ３０の両端部付近は具体的には図７に示す構造をしている。
【００６５】
このスパッタリング装置は、上記のようなアンテナ装置２０を備えていて、それによって発生させたプラズマ１６によってターゲット６０をスパッタさせて基板１０の表面に膜を形成する装置である。以下においては、図１、図２を参照して説明したプラズマ処理装置との相違点を主体に説明する。
【００６６】
このスパッタリング装置は、真空容器２内であって基板１０に対向する位置に設けられたターゲット６０を備えている。ターゲット６０は、この例では一例として、平面形状が長方形をしている。ターゲット６０は、真空容器２の天井部に設けられたターゲットホルダ（バッキングプレート）６２に保持されている。ターゲットホルダ６２は、冷却水を流す通水路（図示省略）を内部に有しており、それによってターゲット６０を水冷する構造になっている。ターゲットホルダ６２と真空容器２との間には、真空シール機能を有する絶縁部５２が設けられている。
【００６７】
ターゲット６０の材質は、基板１０の表面に形成する膜に応じたものにすれば良い。ターゲット６０は、例えば、石英、アルミナ、ＩＧＺＯ（Ｉn −Ｇa −Ｚn −Ｏ組成を持つ酸化物半導体）、ＺnＯ（酸化亜鉛）等である。
【００６８】
ターゲット６０には、ターゲットホルダ６２を介して、ターゲットバイアス電源６４が接続されている。ターゲットバイアス電源６４は、この例では、ターゲット６０に整合回路６８を介して交流電圧を印加する交流電源６６と、ターゲット６０に負の直流電圧を印加する直流電源７０と、両者を切り換える切換スイッチ７２とを備えているが、交流電圧と直流電圧のいずれか一方のみを印加するものでも良い。交流電源６６は、例えば、高周波電源４０の出力よりも低い周波数（例えば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度）の低周波電源である。そのようにすると、高周波電源４０を用いたプラズマ生成動作との干渉を避けることができる。
【００６９】
ターゲット６０の表面近傍に、前述したアンテナ装置２０のアンテナ３０が配置されている。より具体的には、２本のアンテナ３０が、ターゲット６０の各長辺に沿ってそれぞれ配置されている。各アンテナ３０に（具体的にはその内部導体３２に）、高周波電源４０から整合回路４２を介して高周波電流ＩR が並列に供給される。
【００７０】
なお、この例のように２本のアンテナ３０を上記のように配置すると、ターゲット６０の表面をより一様に利用することができるのでより好ましいけれども、１本のアンテナ３０をターゲット６０の片側の長辺に沿って配置しても良い。
【００７１】
真空容器２内に導入するガス８は、この例の場合はスパッタリング用のガスである。例えば、ガス８は、アルゴンガスである。反応性スパッタリングを行う場合は、ガス８は、アルゴンガスと活性ガス（例えば酸素ガス、窒素ガス等）との混合ガスである。
【００７２】
アンテナ装置２０によって上記ガス８を電離させて、誘導結合型のプラズマ１６を発生させる作用およびそれによる効果（簡単に言えば、プラズマ電位の上昇抑制、安定したプラズマ生成、プラズマ中の荷電粒子入射による膜に与えるダメージの抑制、アンテナ３０からの熱輻射による基板１０の温度上昇抑制等）は、前述したものと同様であるので、ここでは詳しい説明は省略する。アンテナ３０のスパッタリングを抑制することができることによって、ターゲット６０、基板１０および基板１０の表面に形成される膜の汚染を抑制することができる。
【００７３】
このスパッタリング装置の場合、アンテナ装置２０によって、ターゲット６０の表面近傍に、誘導結合型のプラズマ１６が生成される。このプラズマ１６中のイオンを、例えば交流電源６６および整合回路６８からターゲット６０に印加した交流電圧で引き込むことができ、それによってターゲット６０の表面をスパッタさせて、ターゲット６０に対向配置された基板１０の表面に膜を形成（堆積）させることができる。ターゲット６０が導電性の場合は、交流電圧に代えて、直流電源７０からターゲット６０に負の直流電圧を印加しても良い。
【００７４】
このスパッタリング装置においては、誘導結合型のプラズマ生成によって、高密度のプラズマ１６をターゲット６０の表面近傍に広い範囲で生成することができるので、マグネトロン放電を利用するスパッタリング装置に比べて、ターゲット６０の表面を広い範囲で一様に使用することができる。マグネトロン放電を利用する場合は、ターゲット表面は、電場と磁場が直交する特定領域のみがドーナツ状に削られるのに対して、このスパッタリング装置の場合はそのような制限はない。従って、ターゲット６０の利用効率を高めることができる。
【００７５】
図８に示す例のように折り返した細長いコイル状のアンテナ３０を有するアンテナ装置２０をスパッタリング装置に用いる場合、アンテナ３０は、折り返し前後の部分が左右方向（ターゲット６０の表面に平行な方向）に位置するように配置するよりも、図９に示す例のように、折り返し前後の部分が上下方向（ターゲット６０の表面に立てた垂線に平行な方向）に位置するように配置する方が好ましい。
【００７６】
そのようにすると、各アンテナ３０が発生させる磁界（それを磁力線７４で模式的に示している）はターゲット６０の表面に沿う方向に広がるので、ターゲット６０の表面に沿う広い領域で強い高周波磁界を発生させて、ターゲット６０の表面に沿う広い領域で高密度のプラズマ１６を発生させることができる。それによって、ターゲット６０をより効果的にスパッタさせることができる。
【００７７】
また、複数のターゲット６０を並べる場合（いわゆるマルチターゲットの場合）、二つのターゲット６０の間に上記アンテナ３０を一つずつ配置することによって、一つのアンテナ３０をその左右両側の二つのターゲット６０のスパッタリングに用いることができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【００７８】
なお、以上においては、ターゲット６０の平面形状が長方形の場合を例示したけれども、ターゲット６０の平面形状はそれに限られるものではない。例えば、ターゲット６０の平面形状は、正方形、円形等でも良い。アンテナ３０の形状は、直線状でも良いし、ターゲット６０の平面形状に応じた形状でも良い。例えば、ターゲット６０の平面形状が円形の場合は、アンテナ３０の平面形状を円形にしても良い。
【符号の説明】
【００７９】
２  真空容器
１０  基板
１６  プラズマ
２０  アンテナ装置
３０  アンテナ
３２  内部導体
３４  外部導体
３６  誘電体
３８  冷却水
３９  誘電体層
４０  高周波電源
４２  整合回路
６０  ターゲット
【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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