(57)【要約】【課題】  アンテナの長手方向における両端領域での、より具体的には同長手方向における基板の両端部付近でのプラズマ密度の低下を抑制する。【解決手段】  このプラズマ処理装置は、アンテナ２０に対して、真空容器２内であってアンテナ２０の長手方向における基板１０の両端部付近に対応する位置に、アンテナ２０との間に間隔Ｄ1 、Ｄ2 をあけて、補助電極７０をそれぞれ設けている。各補助電極７０は電気的に接地されている。【選択図】  図１
2017033788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に配置された実質的にまっすぐなアンテナに高周波電流を流すことによって前記真空容器内に誘導電界を発生させて誘導結合型のプラズマを生成し、当該プラズマを用いて基板に処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記アンテナに対して、前記真空容器内であって前記アンテナの長手方向における前記基板の両端部付近に対応する位置に、前記アンテナとの間に間隔をあけて、電気的に接地されている補助電極をそれぞれ設けていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記アンテナは、絶縁パイプと、その中に配置されていて内部に冷却水が流される中空のアンテナ本体とを有しており、
前記アンテナ本体は、（ａ）複数の金属パイプを、隣り合う金属パイプ間に中空絶縁体を介在させて直列接続した構造をしており、（ｂ）かつ前記中空絶縁体の両側の前記金属パイプと電気的に直列につながるコンデンサを有している請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記アンテナの一方端部である給電端部は高周波電源に接続されており、
前記アンテナの他方端部である終端部はコイルを介して接地されている請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記各補助電極はその内部に冷却水が流されるものである請求項１、２または３記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記各補助電極は絶縁体で覆われている請求項１、２、３または４記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
当該プラズマ処理装置は、前記プラズマを用いて前記基板上に膜を形成する装置であり、
前記絶縁体の表面は、前記膜またはその成分と同種の物質で被覆されている請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
当該プラズマ処理装置は、前記基板上に形成されている膜を前記プラズマを用いてエッチングする装置であり、
前記絶縁体の表面は、前記膜またはその成分と同種の物質で被覆されている請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記アンテナを複数、前記基板の表面に沿う方向に並列に配置しており、
前記各アンテナに対して前記補助電極を設けている請求項１から７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空容器内に配置されたアンテナに高周波電流を流すことによって真空容器内に誘導電界を発生させて誘導結合型のプラズマを生成し、当該プラズマを用いて基板に処理を施すプラズマ処理装置に関する。基板に施す処理は、例えば、プラズマＣＶＤ法等による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等である。
【背景技術】
【０００２】
アンテナに高周波電流を流し、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のプラズマ（略称ＩＣＰ）を発生させるプラズマ処理装置が従来から提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、真空容器内に配置された実質的にまっすぐなアンテナを備えているプラズマ処理装置が提案されている。より具体的には、絶縁パイプとその中に配置されたアンテナ本体とを有する直線状のアンテナを複数、金属製の真空容器内の基板の表面に沿う方向に並列に配置した構造のプラズマ処理装置が提案されている。このように真空容器内に配置されたアンテナは、内部アンテナとも呼ばれる。
【０００４】
アンテナ本体は金属パイプから成る場合もあるが、上記特許文献１では、アンテナ本体は、（ａ）複数の金属パイプを、隣り合う金属パイプ間に中空絶縁体を介在させて直列接続した構造をしており、（ｂ）かつ中空絶縁体の部分に設けられたコンデンサを有していて、中空絶縁体の両側の金属パイプと当該コンデンサとを電気的に直列接続した構造をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５７３３４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなアンテナ（内部アンテナ）を用いて真空容器内にプラズマを生成すると、通常、アンテナの長手方向における両端領域のプラズマ密度は、アンテナの中央領域のプラズマ密度に比べて小さくなる。これは、簡単に言えば、アンテナの長手方向における両端領域の方が、周辺の真空容器の壁面に向かってのプラズマの拡散による損失が大きいからである。
【０００７】
その結果、例えば、上記プラズマを用いて基板上に膜を形成する場合、基板の端部付近での膜厚低下が生じる。また、上記プラズマを用いて基板上の膜にエッチングを施す場合、基板の端部付近で十分にエッチングできない状態が発生する。
【０００８】
上記のようなプラズマ密度分布の不均一が生じても、プラズマ密度分布の均一性の良い範囲のみを使用するという方法があるけれども、そのようにすると、使用可能な範囲が狭くなり、処理可能な基板の寸法が小さくなる等の課題が生じる。これを避けるために、アンテナの長さを敢えて大きくして均一性の良い範囲を広くしようとすると、装置が大型化する等の課題が生じる。
【０００９】
上記のような課題は、アンテナ本体が前述した金属パイプ、中空絶縁体およびコンデンサを有している場合だけでなく、アンテナ本体が金属パイプから成る場合にも存在する。
【００１０】
そこでこの発明は、上記のような点を改善して、アンテナの長手方向における両端領域での、より具体的には同長手方向における基板の両端部付近でのプラズマ密度の低下を抑制することができるプラズマ処理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】
【００１１】
この発明に係るプラズマ処理装置は、真空容器内に配置された実質的にまっすぐなアンテナに高周波電流を流すことによって前記真空容器内に誘導電界を発生させて誘導結合型のプラズマを生成し、当該プラズマを用いて基板に処理を施すプラズマ処理装置であって、前記アンテナに対して、前記真空容器内であって前記アンテナの長手方向における前記基板の両端部付近に対応する位置に、前記アンテナとの間に間隔をあけて、電気的に接地されている補助電極をそれぞれ設けていることを特徴としいてる。
【００１２】
このプラズマ処理装置によれば、アンテナに高周波電流を流すことによってアンテナの周りに誘導結合型のプラズマが発生する。かつ、アンテナに高周波電流を流すことによってアンテナの電位が上昇し、当該アンテナと接地電位の各補助電極との間に高周波電界が発生する。そしてこの高周波電界によって、上記プラズマの密度を増加させることができる。その結果、アンテナの長手方向における基板の両端部付近でのプラズマ密度の低下を抑制することができる。
【００１３】
前記アンテナは、絶縁パイプと、その中に配置されていて内部に冷却水が流される中空のアンテナ本体とを有しており、当該アンテナ本体は、（ａ）複数の金属パイプを、隣り合う金属パイプ間に中空絶縁体を介在させて直列接続した構造をしており、（ｂ）かつ前記中空絶縁体の両側の前記金属パイプと電気的に直列につながるコンデンサを有している、という構成を採用しても良い。
【００１４】
前記アンテナの終端部はコイルを介して接地されていても良い。
【００１５】
前記各補助電極はその内部に冷却水が流されるものでも良い。
【００１６】
前記各補助電極は絶縁体で覆われていても良い。
【００１７】
前記絶縁体の表面は、前記基板上に形成される膜またはその成分と同種の物質で被覆されていても良い。
【００１８】
その他の変形例を採用しても良い。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、アンテナに高周波電流を流すことによってアンテナの周りに誘導結合型のプラズマが発生する。かつ、アンテナに高周波電流を流すことによってアンテナの電位が上昇し、当該アンテナと接地電位の各補助電極との間に高周波電界が発生する。そしてこの高周波電界によって、上記プラズマの密度を増加させることができる。その結果、アンテナの長手方向における基板の両端部付近でのプラズマ密度の低下を抑制して、アンテナの長手方向におけるプラズマ密度分布の均一性を向上させることができる。
【００２０】
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、アンテナ本体は、複数の金属パイプを、隣り合う金属パイプ間に中空絶縁体を介在させて直列接続した構造をしており、かつ中空絶縁体の両側の金属パイプと電気的に直列につながるコンデンサを有しているので、アンテナのインピーダンスを低減させることができ、それによってアンテナの両端部間の電位差を小さくすることができる。その結果、左右の補助電極による上記プラズマ密度増加作用のバランスを取りやすくなる。
【００２１】
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、アンテナの終端部をコイルを介して接地しているので、当該コイルの両端に発生する電圧によってアンテナ全体の電位を持ち上げることができる。その結果、アンテナと各補助電極との間の電界を強めて、各補助電極によるプラズマ密度増加作用を強めることが容易になる。
【００２２】
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、冷却水によって各補助電極を冷却して、各補助電極の温度上昇を抑制することができるので、各補助電極の材料選択の余地が広がる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、各補助電極は絶縁体で覆われているので、各補助電極がプラズマによってスパッタされて各補助電極を構成する金属がプラズマ中に不純物として混入するのを抑制することができる。即ち、金属汚染（メタルコンタミネーション）の発生を抑制することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、上記絶縁体の表面は基板上に形成される膜またはその成分と同種の物質で被覆されているので、当該絶縁体の表面がプラズマでスパッタされたとしても、上記膜を構成する物質以外の不純物が上記膜中に混入するのを抑制することができる。従って、不純物混入の少ない良質の膜を形成することができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、上記絶縁体の表面は基板上に形成されている膜またはその成分と同種の物質で被覆されているので、当該絶縁体の表面がプラズマでエッチングされたとしても、上記膜を構成する物質と同種の物質がエッチングされてガスとして出て行くだけであるので、上記膜が不純物で汚染されるのを抑制することができる。従って、不純物による汚染の少ないエッチングを行うことができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、アンテナを複数、基板の表面に沿う方向に並列に配置しており、かつ各アンテナに対して上記補助電極を設けているので、より広い領域で均一性の良いプラズマを発生させることができ、従ってより大型の基板処理に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】補助電極の一例を示す概略縦断面図である。
【図３】補助電極の他の例を示す概略斜視図であり、手前側は切断している。
【図４】補助電極の更に他の例を示す概略斜視図であり、手前側は切断している。
【図５】図１中のコンデンサ周りの一例を拡大して示す概略断面図である。
【図６】図１中のコンデンサ周りの他の例を拡大して示す概略断面図である。
【図７】アンテナを複数有しているプラズマ処理装置の一実施形態を示す概略横断面図である。
【図８】終端部コイルの有り無しの場合について、アンテナの端部電圧（高周波電圧のピークピーク値）を測定した実験結果の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に、この発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態を示す。方向の理解を容易にするために、各図中に、１点で互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を図示している。例えば、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は垂直方向である。
【００２９】
このプラズマ処理装置は、プラズマ生成用のガス８が導入される真空容器２内に配置されたアンテナ２０に、高周波電源５６から整合回路５８を経由して高周波電流ＩR を流すことによって、真空容器２内に誘導電界を発生させて誘導結合型のプラズマ１６を生成し、当該プラズマ１６を用いて基板１０に処理を施すように構成されている。
【００３０】
即ち、アンテナ２０に高周波電流ＩR を流すことによって、アンテナ２０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２０の近傍のガス８を電離させてアンテナ２０の近傍にプラズマ（即ち誘導結合型のプラズマ）１６が発生する。このプラズマ１６は基板１０の近傍まで拡散し、このプラズマ１６によって基板１０に処理を施すことができる。
【００３１】
真空容器２は、例えば金属製の容器であり、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はこの例では電気的に接地されている。
【００３２】
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等であるが、これに限られるものではない。
【００３３】
基板１０に施す処理は、例えば、プラズマＣＶＤ法等による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等である。
【００３４】
このプラズマ処理装置は、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プラズマスパッタ装置とも呼ばれる。
【００３５】
真空容器２内に、例えば流量調節器（図示省略）およびガス導入管６を経由して、ガス８が導入される。ガス８は、真空容器２内に、１箇所から導入しても良いし、複数箇所（図示例は３箇所であるが、これに限られない）から導入しても良い。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、ＳiＦ4 ＋Ｎ2 の場合はＳiＮ：Ｆ膜（フッ素化シリコン窒化膜）を、それぞれ基板１０の表面に形成することができる。
【００３６】
真空容器２内に、基板１０を保持する基板ホルダ１２が設けられている。この例のように、基板ホルダ１２にバイアス電源１４からバイアス電圧を印加するようにしても良い。
【００３７】
アンテナ２０は、実質的にまっすぐな（換言すれば直線状の）アンテナであり、この例では真空容器２内の上部付近に、基板１０の表面に沿うように（例えば基板１０の表面と実質的に平行に）、かつ基板１０を横切るように配置されている。真空容器２内に配置するアンテナ２０は、一つでも良いし、複数でも良い。複数の場合の実施形態は後で説明する。
【００３８】
アンテナ２０は、この例では、絶縁パイプ２２と、その中に配置されていて内部に冷却水４４が流される中空のアンテナ本体２４とを有している。絶縁パイプ２２とアンテナ本体２４との間には隙間２３が設けられている。
【００３９】
絶縁パイプ２２の材質は、例えば、石英、アルミナ、フッ素樹脂、窒化シリコン、炭化シリコン、シリコン等であるが、これらに限られるものではない。
【００４０】
絶縁パイプ２２は、簡単に言えば、アンテナ本体２４がプラズマ１６と直接接触するのを防止するためのものである。これを詳述すると、公知のように、導体と高周波プラズマとが近接する構造の場合、プラズマ中のイオンよりも電子の方が軽くて遥かに多く導体に入射するので、プラズマ電位が導体よりも正側に上昇する。これに対して、上記のような絶縁パイプ２２を設けておくと、絶縁パイプ２２によって、プラズマ１６中の荷電粒子がアンテナ本体２４を構成する金属パイプ（例えば以下に述べる金属パイプ２６）に入射するのを抑制することができるので、金属パイプに荷電粒子（主として電子）が入射することによるプラズマ電位の上昇を抑制することができると共に、金属パイプが荷電粒子（主としてイオン）によってスパッタされてプラズマ１６および基板１０に対して金属汚染（メタルコンタミネーション）が生じるのを抑制することができる。
【００４１】
アンテナ本体２４は、金属パイプで構成されていても良いし、この例のように、（ａ）複数の金属パイプ２６を、隣り合う金属パイプ２６間に中空絶縁体２８（図５、図６中の中空絶縁体２８参照）を介在させて直列接続した構造をしており、（ｂ）かつ中空絶縁体２８の両側の金属パイプ２６と電気的に直列につながるコンデンサ３０を有している構造のものでも良い。
【００４２】
金属パイプ２６と中空絶縁体２８との各接続部は、真空および冷却水４４に対するシール機能を有している。このシール機能は、公知のシール手段で実現することができる。例えば、パッキンを用いても良いし、公知の管用テーパねじ構造を用いても良い。
【００４３】
直列接続する金属パイプの数ｎ（ｎは２以上の整数）ならびに中空絶縁体２８およびコンデンサ３０の数（ｎ−１）は、図示例ではｎ＝２であるが、ｎは３以上でも良い。
【００４４】
金属パイプ２６の材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等であるが、これらに限られるものではない。
【００４５】
中空絶縁体２８の材質は、例えば、ガラス、アルミナ等のセラミックス、フッ素樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、エンジニアリングプラスチック（例えばポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）など）等であるが、これらに限られるものではない。
【００４６】
コンデンサ３０周りの構造の具体例は、後で図５、図６を参照して説明する。
【００４７】
アンテナ本体２４の両端部（即ち金属パイプ２６の部分）を真空容器２外へ貫通させており、その貫通部分には絶縁物４６が設けられている。アンテナ本体２４の金属パイプ２６と絶縁物４６との間および絶縁物４６と真空容器２との間はパッキン４８および５０によってそれぞれ真空シールされている。絶縁パイプ２２は、その全体が真空容器２内に設けられている。
【００４８】
アンテナ２０の一方端部である給電端部５１は、整合回路５８を介して、高周波電源５６に接続されている。アンテナ２０の他方端部である終端部５２は、この例ではコイル６６を介して接地されているが、コンデンサを介して接地しても良いし、直接接地しても良い。高周波電源５６からアンテナ２０に供給する高周波電流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。
【００４９】
この実施形態では更に、アンテナ２０に対して、真空容器２内であってアンテナ２０の長手方向における基板１０の両端部付近に対応する位置に、アンテナ２０との間に間隔Ｄ1 、Ｄ2 をあけて、補助電極７０をそれぞれ設けている。各補助電極７０は、電気的に接地されている。
【００５０】
各補助電極７０は、例えば、図１、図２に示す例のように、アンテナ２０を囲む環状（リング状）の電極でも良いし、図３に示す例のように、基板１０側が開いていてアンテナ２０のほぼ上半分を囲む半円筒状の電極でも良いし、図４に示す例のように、アンテナ２０に沿ってアンテナ２０を挟むように、かつ基板面に実質的に直交するように立てて配置された一対の板状の電極でも良い。各補助電極７０は、アンテナ２０に沿ってアンテナ２０を挟むように配置された一対の棒状（例えば丸棒状）の電極でも良いし、その他の形状でも良い。
【００５１】
上記図において、アンテナ２０の給電端部５１に近い側の補助電極７０とアンテナ２０との間隔をＤ1 、当該補助電極７０のアンテナ２０に沿う方向の長さをＬ1 としている。また、アンテナ２０の終端部５２に近い側の補助電極７０とアンテナ２０との間隔をＤ2 、当該補助電極７０のアンテナ２０に沿う方向の長さをＬ2 としている。
【００５２】
各補助電極７０の材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等であるが、これらに限られるものではない。また、各補助電極７０の温度上昇が大きい場合は、各補助電極７０の材質は、モリブデン、タンタル等の高融点金属にするのが好ましい。
【００５３】
上記コンデンサ３０部分の構造の具体例を図５に示す。このコンデンサ３０は、中空絶縁体２８の外周部に配置された層状のコンデンサであり、（ａ）中空絶縁体２８の外周部に配置された電極であって、当該中空絶縁体２８の一方側に接続された金属パイプ２６に電気的に接続された第１の電極３２と、（ｂ）中空絶縁体２８の外周部に、第１の電極３２と重なるように配置された電極であって、当該中空絶縁体２８の他方側に接続された金属パイプ２６に電気的に接続された第２の電極３４と、（ｃ）第１の電極３２および第２の電極３４間に配置された誘電体３６とを有している。
【００５４】
コンデンサ３０は、フィルム状の誘電体３６の両主面に電極３２、３４を金属蒸着等によって形成したものを、中空絶縁体２８の外周部に所定回数巻き付けた構造でも良い。
【００５５】
コンデンサ３０はまた、図６に示すような構造でも良い。即ち、中空絶縁体２８の一方端部と金属パイプ２６との接続部を第１接続部３８、他方端部と金属パイプ２６との接続部を第２接続部４０と呼ぶと、このコンデンサ３０は、（ａ）第１接続部３８側の金属パイプ２６の一部分を当該コンデンサ３０の第１の電極として兼用しており、かつ（ｂ）第１接続部３８側の金属パイプ２６の外周部から中空絶縁体２８の外周部にかけての領域に設けられた誘電体３６と、（ｃ）誘電体３６の外周部から第２接続部４０側の金属パイプ２６の外周部にかけての領域に設けられていて、第２接続部４０側の金属パイプ２６に電気的に接続された電極であって、第１接続部３８側の金属パイプ２６に誘電体３６を介在させて重なる領域ＣＡを有している第２の電極３４とを備えている。
【００５６】
上記重なる領域ＣＡは、そこで静電容量が形成されるので、静電容量形成領域と呼ぶことができる。このコンデンサ３０は、この静電容量形成領域ＣＡを含む部分の金属パイプ２６を当該コンデンサの第１の電極として兼用している。
【００５７】
再び図１等を参照して、このプラズマ処理装置においては、アンテナ２０に高周波電流を流すことによって、前述したようにアンテナ２０の周りに誘導結合型のプラズマ１６が発生してそれが基板１０の近傍に拡散する。
【００５８】
しかも、アンテナ２０に高周波電流ＩR を流すことによって、アンテナ２０が有するインピーダンス等に応じて、アンテナ２０の電位が上昇し、当該アンテナ２０と接地電位の各補助電極７０との間に高周波電界が発生する。そしてこの高周波電界によって、より具体的には高周波電界によるいわゆる容量結合モード（即ち、導体間に発生する高周波電界によってプラズマを生成するモード）によって、上記誘導結合モードによって発生したプラズマ１６の密度を増加させることができる。その結果、アンテナ２０の長手方向における基板１０の両端部付近でのプラズマ密度の低下を抑制して、アンテナ２０の長手方向におけるプラズマ密度分布の均一性を向上させることができる。その結果、プラズマ１６による基板処理の均一性を向上させることができる。例えば、プラズマ１６を用いて基板１０上に膜を形成する場合、膜厚分布の均一性を高めることができる。また、プラズマ１６を用いて基板１０上の膜にエッチングを施す場合、エッチング速度分布の均一性を高めることができる。
【００５９】
アンテナ２０に高周波電流ＩR を流すことによってアンテナ２０の電位が上昇することについての実験結果の一例を図８に示す。この図は、終端部コイル６６の有り無しの場合について、アンテナ２０の端部（給電端部５１および終端部５２）の電圧（高周波電圧のピークピーク値）を測定した実験結果の一例を示すものである。終端部コイル６６有りとは、アンテナ２０の終端部５２を上記コイル６６を介して接地した場合のことであり、終端部コイル６６無しとは、終端部５２をコイル６６を介さずに直接接地した場合のことである。
【００６０】
この場合の主な実験条件は次のとおりである。
アンテナ２０が有するコンデンサ３０の数：３個（従って金属パイプ２６の数は４個）
絶縁パイプ２２の材質：石英
アンテナ２０への供給高周波電力：５００Ｗ
高周波電力の周波数：１３．５６ＭＨｚ
真空容器２内へのガス供給、プラズマ点灯：無し
コイル６６のインダクタンス：１８０ｎＨ
【００６１】
この実験結果から分るように、終端部コイル６６無しでも、接地線のインピーダンス等によって図８に示す程度の電圧は生じるけれども、終端部コイル６６有りの場合は、当該コイル６６の両端に発生する電圧によってアンテナ２０全体の電位が大きく持ち上げられて、アンテナ２０の電位は１２００Ｖ〜１４００Ｖ程度になっている。従って、終端部コイル６６無しの場合に比べて、アンテナ２０と各補助電極７０との間に強い高周波電界を発生させて、前述した容量結合モードによるプラズマ密度増加作用を強めることが容易になる。
【００６２】
再び図１〜図４を参照して、アンテナ２０と各補助電極７０との間の電界強度は、それらの間の上記間隔Ｄ1 、Ｄ2 をそれぞれ調整することによって、調整することができる。
【００６３】
また、アンテナ２０の給電端部５１に近い側の補助電極７０による上記プラズマ密度増加作用と、終端部５２に近い側の補助電極７０による上記プラズマ密度増加作用とのバランスを良くするために、上記間隔Ｄ1 、Ｄ2 および上記長さＬ1 、Ｌ2 の少なくとも一方を調整しても良い。例えば、図８に示した例のようにアンテナ２０の給電端部５１側の電圧が終端部５２側の電圧よりも高い場合は、Ｄ1 ＞Ｄ2 およびＬ1 ＜Ｌ2 の少なくとも一方を採用しても良い。両方を併用しても良い。上記手法は、アンテナ本体２４が金属パイプ２６から成る場合と、アンテナ本体２４が金属パイプ２６、中空絶縁体２８およびコンデンサ３０を有する場合のいずれにも採用することができる。
【００６４】
アンテナ本体２４は、（ａ）上記中空絶縁体２８およびコンデンサ３０を有していないもの、即ち金属パイプ２６から成るものでも良いし、（ｂ）図１、図５、図６を参照して説明したような金属パイプ２６、中空絶縁体２８およびコンデンサ３０を有する構造のものでも良い。
【００６５】
上記（ｂ）の構造にすると、アンテナ本体２４の合成リアクタンスは、簡単に言えば、金属パイプ２６部分の誘導性リアクタンスからコンデンサ３０部分の容量性リアクタンスを引いた形になるので、アンテナ本体２４のインピーダンスひいてはアンテナ２０のインピーダンスを低減させることができ、それによってアンテナ２０の両端部間の電位差を小さくすることができる。その結果、アンテナ２０の長手方向におけるプラズマ密度分布の均一性を改善することができると共に、左右の補助電極７０による上記プラズマ密度増加作用のバランスを取りやすくなる。また、アンテナ２０を長くする場合でもそのインピーダンスの増大を抑えることができるので、アンテナ２０に高周波電流ＩR が流れやすくなり、誘導結合型のプラズマ１６を効率良く発生させることが可能になる。ひいては基板処理の効率を高めることができる。
【００６６】
アンテナ２０の終端部５２は、（ａ）上記実施形態のようにコイル６６を介して接地しても良いし、（ｂ）コンデンサを介して接地しても良いし、（ｃ）直接接地しても良い。上記（ａ）、（ｂ）の場合、コイル６６またはコンデンサの両端に発生する電圧によってアンテナ２０全体の電位を持ち上げることができる。従って、アンテナ２０と各補助電極７０との間の電界を強めて、各補助電極７０による上述した容量結合モードによるプラズマ密度増加作用を強めることが容易になる。その場合、アンテナ本体２４は通常は誘導性であるので、電圧を持ち上げる上記作用は上記（ａ）のコイル６６の方が大きく、従ってコイル６６を介して接地する方がより好ましい。
【００６７】
各補助電極７０を水冷構造にしても良い。具体的には、各補助電極７０を中空にして、その中に冷却水を流して補助電極７０を冷却するようにしても良い。図１は、中空で水冷構造の補助電極７０の例を示している。各補助電極７０による上述した容量結合モードによるプラズマ密度増加作用時に、各補助電極７０に高周波電流ＩR が流れること等によって、各補助電極７０は加熱される。この加熱による補助電極７０の温度上昇が大きい場合は、前述したように各補助電極７０の材質をモリブデン等の高融点金属にしても良いし、上記のように水冷構造にしても良い。水冷構造にすると、各補助電極７０の温度上昇を抑制することができるので、各補助電極７０の材料選択の余地が広がる。例えば、各補助電極７０の材料に、高融点金属以外のもの、例えばアルミニウム、銅、それらの合金等の一般的な金属を使用することが可能になる。
【００６８】
各補助電極７０は、プラズマ１６と直接接触しないようにするために、絶縁体７２で覆っておいても良い。その例を図２〜図４に示す。この絶縁体７２は、（ａ）補助電極７０の表面に形成した膜状のものでも良いし、（ｂ）補助電極７０を覆うケース状やパイプ状のもの等でも良い。図２に示すような環状の補助電極７０の場合は、（ａ）の方が容易である。（ｂ）の場合は、補助電極７０と絶縁体７２との間に隙間があっても良い。
【００６９】
絶縁体７２の材質は、例えば、石英、アルミナ、フッ素樹脂、窒化シリコン、炭化シリコン、シリコン等であるが、これらに限られるものではない。
【００７０】
また、補助電極７０がアルミニウム製の場合は、絶縁体７２はアルマイト処理による皮膜でも良い。その他、絶縁材料を補助電極７０に溶射することによって、膜状の絶縁体７２を補助電極７０の表面に形成しても良い。
【００７１】
各補助電極７０を絶縁体７２で覆っておくことによって、各補助電極７０がプラズマ１６によってスパッタされて各補助電極７０を構成する金属がプラズマ１６中に不純物として混入するのを抑制することができる。即ち、金属汚染（メタルコンタミネーション）の発生を抑制することができる。
【００７２】
更に、上記絶縁体７２の表面を、成膜やエッチング時の汚染源にならない物質で被覆しておいても良い。
【００７３】
例えば、当該プラズマ処理装置が、プラズマ１６を用いて基板１０上に膜を形成する装置の場合、絶縁体７２の表面を、前記形成する膜またはその成分と同種の物質で被覆しておいても良い。
【００７４】
より具体例を示すと、基板１０上にＳi 膜（シリコン膜）、ＳiＯ2 膜（酸化シリコン膜）、ＳiＮ膜（窒化シリコン膜）またはＳiＮ：Ｆ膜（フッ素化シリコン窒化膜）を形成する場合、絶縁体７２の表面を、当該膜と同種の物質であるＳi 、ＳiＯ2 、ＳiＮまたはＳiＮ：Ｆでそれぞれ被覆しておいても良いし、上記膜の成分と同種の物質、例えばＳi で被覆しておいても良い。
【００７５】
上記のようにすると、絶縁体７２の表面がプラズマ１６でスパッタされたとしても、上記膜を構成する物質以外の不純物が上記膜中に混入するのを抑制することができる。従って、不純物混入の少ない良質の膜を形成することができる。
【００７６】
また、当該プラズマ処理装置が、基板１０上に形成されている膜をプラズマ１６を用いてエッチングする装置の場合、絶縁体７２の表面を、前記エッチングされる膜またはその成分と同種の物質で被覆しておいても良い。
【００７７】
より具体例を示すと、基板１０上のエッチングされる膜がＳi 膜、ＳiＯ2 膜、ＳiＮ膜またはＳiＮ：Ｆ膜の場合、絶縁体７２の表面を、当該膜と同種の物質であるＳi 、ＳiＯ2 、ＳiＮまたはＳiＮ：Ｆでそれぞれ被覆しておいても良いし、上記膜の成分と同種の物質、例えばＳi で被覆しておいても良い。
【００７８】
上記のようにすると、絶縁体７２の表面がプラズマ１６でエッチングされたとしても、上記膜を構成する物質と同種の物質がエッチングされてガスとして出て行くだけであるので、上記膜が不純物で汚染されるのを抑制することができる。従って、不純物による汚染の少ないエッチングを行うことができる。
【００７９】
図７は、アンテナ２０を複数有しているプラズマ処理装置の一実施形態を示す概略横断面図である。以下においては、図１等を参照して先に説明した実施形態との相違点を主に説明する。
【００８０】
この実施形態では、前述したようなアンテナ２０を複数、基板１０の表面に沿う方向に（例えば基板１０の表面と実質的に平行に）並列に配置している。かつ、各アンテナ２０に対して、前述したような補助電極７０を設けている。
【００８１】
各補助電極７０は、この実施形態では図１を参照して説明した環状で水冷式の補助電極であるが、その他、前述した半円筒状、板状、棒状等の補助電極でも良い。補助電極７０が板状や棒状の場合は、隣り合う二つのアンテナ２０間の補助電極７０は、一つの補助電極７０を両アンテナ２０で共用するようにしても良い。
【００８２】
なお、並列配置するアンテナ２０の数は、図示例の４本に限られるものではなく、２本以上で任意である。
【００８３】
各アンテナ２０のアンテナ本体２４は、コンデンサ３０部分を有するものでも良いし、金属パイプから成るものでも良い。
【００８４】
複数のアンテナ２０の給電端部５１は、この実施形態のように一つの高周波電源５６に一つの整合回路５８を介して接続されていても良いし、整合回路５８は各アンテナ２０ごとに設けても良い。複数のアンテナ２０の終端部５２は、この実施形態のように個々にコイル６６を介して接地しても良いし、複数の終端部５２を一括して一つのコイル６６を介して接地しても良い。後者のようにするとコイル６６の数が少なくて済む。もっとも、複数のアンテナ２０の給電端部５１への高周波電力の供給の仕方および終端部５２の接地の仕方は、上記例に限られるものではない。
【００８５】
この実施形態によれば、アンテナ２０を複数、基板１０の表面に沿う方向に並列に配置しており、かつ各アンテナ２０に対して補助電極７０を設けているので、より広い領域で均一性の良いプラズマ１６を発生させることができ、従ってより大型の基板１０の処理に対応することができる。
【符号の説明】
【００８６】
２  真空容器
８  ガス
１０  基板
１６  プラズマ
２０  アンテナ
２２  絶縁パイプ
２４  アンテナ本体
２６  金属パイプ
２８  中空絶縁体
３０  コンデンサ
４４  冷却水
５６  高周波電源
５８  整合回路
６６  コイル
７０  補助電極
７２  絶縁体
【図１】
2017033788.tif 000003
【図２】
2017033788.tif 000004
【図３】
2017033788.tif 000005
【図４】
2017033788.tif 000006
【図５】
2017033788.tif 000007
【図６】
2017033788.tif 000008
【図７】
2017033788.tif 000009
【図８】
2017033788.tif 000010