JP3646793B2

JP3646793B2 - プラズマ処理装置

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Publication number: JP3646793B2
Application number: JP2001379488A
Authority: JP
Inventors: 貴一浜; 俊明本郷; 康幸栗木
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2016-10-17
Also published as: JP2002237490A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，プラズマ処理装置にかかり，特に高周波アンテナに高周波電力を印加することにより処理室内に誘導プラズマを励起する誘導結合プラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，半導体デバイスやＬＣＤの超高集積化に伴って，サブミクロン単位，さらにサブハーフミクロン単位の超微細加工を行う必要が生じている。そして，かかるプロセスをプラズマ処理装置により実施するためには，高真空雰囲気（例えば１〜７０ｍＴｏｒｒ）において，高密度のプラズマを高い精度で制御することが重要であり，しかもそのプラズマは大口径ウェハや大型のＬＣＤ基板にも対応できるように，大面積で高均一なものであることが必要である。
【０００３】
このような技術的要求に対して，新しいプラズマソースを確立すべく，多くのアプローチがなされている。例えば，欧州特許公開明細書第３７９８２８号には，高周波アンテナを用いる高周波誘導結合プラズマ処理装置が開示されている。この高周波誘導プラズマ処理装置１０は，図８に示すように，被処理体１２を載置する載置台１４と対向する処理室１６の一面（天井面）を石英ガラスなどの誘電体１８で構成して，その外壁面に，例えば渦巻きコイルから成る高周波アンテナ２０を設置し，この高周波アンテナ２０に高周波電源２２よりマッチング回路２４を介して高周波電力を印加することにより処理室１６内に高周波による電界を形成し，この電界内を流れる電子を処理ガスの中性粒子に衝突させてガスを電離させ，プラズマを生成するように構成されている。なお，載置台１４には，被処理体１２の処理面へのプラズマ流の入射を促進するように，高周波電源２６よりバイアス用の高周波電力を印加することが可能である。また，処理室１６の底部には，処理室１６内を所定の圧力雰囲気にするように不図示の排気手段に連通する排気口２８が設けられるとともに，処理室１６の天井面を成す誘電体１８の中央部には所定の処理ガスを処理室１６内に導入するための処理ガス導入口３０が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，上記のような従来の高周波誘導結合プラズマ処理装置においては，高周波アンテナが設置される誘電体は，高真空雰囲気に保持される処理室の天井部を構成しているので，外気と処理室内との圧力差に抗するために，誘電体の肉厚を厚くせねばならず，その結果，高周波電源からの投入エネルギーの利用効率が悪いという問題があった。そして，上記問題は，特に大口径ウェハや大面積ＬＣＤ基板を処理するための大型のプラズマ処理装置において顕著であった。
【０００５】
さらに，高周波誘導結合プラズマ処理装置においては，高周波アンテナのピッチおよび誘電体の厚みにより，処理室内に励起されるプラズマの分布および密度が変化する。しかし，上記のような従来の高周波誘導結合プラズマ処理装置では，誘電体の厚みの調整には限界があるため，プラズマの分布および密度の調整にも自ずと限界が生じざるを得なかった。そして，この問題も，特に，大口径ウェハや大面積のＬＣＤ基板を処理するための大型のプラズマ処理装置において顕著であった。
【０００６】
さらに，高周波誘導結合プラズマ処理装置においては，高周波アンテナに高周波電力を印加すると，高周波アンテナが過熱し熱膨張することが知られている。したがって，高周波アンテナを，熱膨張率の異なる他の材料，例えば誘電体中に埋設することは困難であった。
【０００７】
本発明は，従来の高周波誘導結合プラズマ処理装置が有する上記のような問題点に鑑みて成されたものであり，その目的は，高周波電源から投入されるエネルギーの利用効率を高め，高真空条件下であってもより高密度で均一なプラズマを発生させることが可能であり，さらにまた熱膨張率の異なる材料中に高周波アンテナを埋設することが可能な新規かつ改良された高周波誘導結合プラズマ処理装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明よれば，高周波アンテナに高周波電力を印加することにより，誘電体を介して処理室内に誘導結合プラズマを励起し，上記処理室内の被処理体，例えばＬＣＤ基板に対して所定のプラズマ処理を施すように構成されたプラズマ処理装置において，上記高周波アンテナは，密に配される領域と疎に配される領域とを有することを特徴とする，プラズマ処理装置が提供される。
このとき，上記高周波アンテナは，前期被処理体の中心点と略対向する部分を中心として略渦巻き状に数ターン巻かれて密に配される内周部と，この内周部から所定の間隔離れて数ターン巻かれて密に配される外周部と，上記内周部と上記外周部との間にて疎に配される中間部とからなるように構成される。上記高周波アンテナは，上記処理室内に載置される被処理体に対して略点対称状に配置されるように構成してもよい。上記高周波アンテナは被処理体の形状に対応するように中心から外方へターンするように構成することも可能である。特に，上記内周部は，上記中心から略渦巻き状に数ターン巻かれた導電体から構成され，上記外周部は，上記内周部から所定の間隔離れて数ターン巻かれた導電体から構成され，上記中間部は，上記内周部の導電体と上記内周部から所定の間隔離れた上記外周部の導電体とを繋ぐように配された導電体から構成されていてもよい。また，上記高周波アンテナは，被処理体の形状に対応するように中心から分岐した導電体のそれぞれが，外方へ数ターン巻かれるように構成されていてもよい。また，上記高周波アンテナは，複数備えているように構成することも可能である。かかる構成によれば，上記高周波アンテナが，数ターン巻かれて密に配される内周部と，この内周部から所定の間隔離れて数ターン巻かれて密に配される外周部と，上記内周部と上記外周部との間にて疎に配される中間部とからなるように構成されることにより，各々処理室内に伝達される電界を均一にすることができるため，処理室内に均一な高密度プラズマを安定して励起することができる。また，ガス経路を，高周波アンテナが疎に配される領域，すなわち高周波アンテナが密に配される領域よりも相対的に高い電界が形成される領域に対応する誘電体本体内に設け，ガス経路内でプラズマを励起させれば，高周波アンテナが疎に配される領域から処理室内に伝達される電界を減衰させることができる。その結果，高周波アンテナが密に配される領域と疎に配される領域から各々処理室内に伝達される電界を均一にすることができるため，処理室内に均一な高密度プラズマを安定して励起することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に，添付図面を参照しながら本発明にかかるプラズマ処理装置をＬＣＤ基板用のエッチング装置に適用した実施の一形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１に示すプラズマエッチング装置１００は，導電性材料，例えば表面に酸化アルマイト処理が施されたアルミニウムやステンレスなどからなる円筒あるいは矩形の角筒状に成形された処理容器１０２を有しており，所定のエッチング処理は，この処理容器１０２内に形成される処理室１０２ａ内で行われる。
【００１１】
前記処理容器１０２は接地されており，さらにその底部には，被処理体，例えばＬＣＤ基板Ｌを載置するための略矩形状の載置台１０６が設けられている。載置台１０６は，例えば表面に酸化アルマイト処理が施されたアルミニウムやステンレスなどの導電性材料からなる電極部１０６ａと，その電極部１０６ａの載置面以外の部分を覆うセラミックスなどの絶縁材料から成る電極保護部１０６ｂとから構成されている。
載置台１０６は，処理容器１０２の底部に貫装された昇降軸１０６ｃ上に取り付けられている。この昇降軸１０６ｃは，不図示の昇降機構により昇降自在であり，必要に応じて載置台１０６全体を昇降させることができる。また昇降軸１０６ｃの外周部には，処理室１０２ａ内を気密に保持するための収縮自在のベローズ１０８が設けられている。
【００１２】
載置台１０６の電極部１０６ａには，マッチング回路１１０を介して高周波電源１１２が電気的に接続されており，プラズマ処理時に，所定の高周波，例えば２ＭＨｚの高周波電力を印加することにより，バイアス電位を生じさせ，処理室１０２ａ内に励起されたプラズマをＬＣＤ基板Ｌの処理面に効果的に引き込むことが可能である。なお図１に示す装置では，載置台１０６にバイアス用の高周波電力を印加する構成を示したが，単に載置台１０６を接地させる構成を採用することもできる。
【００１３】
さらに載置台１０６の電極部１０６ａには，冷却ジャケット１１４が内設されている。この冷却ジャケット１１４内には，たとえばチラーにより温調されたエチレングリコールなどの熱媒を，熱媒導入管１１４ａを介して導入可能であり，導入されたエチレングリコールは同冷却ジャケット１１４内を循環して冷熱を生じる。かかる構成により，エチレングリコールの冷熱が冷却ジャケット１１４から載置台１０６を介してＬＣＤ基板Ｌに対して伝熱し，ＬＣＤ基板Ｌの処理面を所望する温度まで温調することが可能である。
冷却ジャケット１１４を循環したエチレングリコールは熱媒排出管１１４ｂより容器外へ排出される。なお，図１に示す装置では省略しているが，載置台１０６に加熱ヒータなどの加熱手段を設け，ＬＣＤ基板Ｌの処理面の温調を行うように構成してもよい。また，載置台１０６の載置面には多数の孔１１５ａが穿設されており，ガス供給管１１５から，所定の伝熱ガス，例えばヘリウムガスを載置台１０６の載置面とＬＣＤ基板Ｌの裏面との間に供給することにより伝熱効率を高め，減圧雰囲気下であっても，効率的にＬＣＤ基板Ｌの温調を行うことが可能である。
【００１４】
また，載置台１０６の上部には，ＬＣＤ基板Ｌの外縁部をクランプすることが可能なクランプフレーム１１６が設けられている。このクランプフレーム１１６は，載置台１０６の周囲に立設された，例えば４本の支持柱１１６ａにより支持されており，ＬＣＤ基板Ｌが載置された載置台１０６を上昇させ，ＬＣＤ基板Ｌの外縁部にクランプフレーム１１６を当接させることにより，ＬＣＤ基板Ｌを載置台１０６上に載置固定することが可能である。なお，載置台１０６には，不図示のプッシャピンも設けられており，このプッシャピンを昇降させることにより，ＬＣＤ基板Ｌを載置台１０６上に載置したり，載置台１０６から持ち上げたりすることが可能である。
【００１５】
また，載置台１０６のＬＣＤ基板Ｌの載置面とほぼ対向する処理容器１０２の天板部１０２ｂに接するように，高周波アンテナ１２０が埋設された誘電体１１８が設けられている。この誘電体１１８は，積層構造を有しており，図示の例では，それぞれ誘電体部材から成る４層構造を成している。すなわち，天板部１０２ｂ側から，パイレックス層１１８ａ，石英層１１８ｂ，マイカなどの紛状誘電体材料中に高周波アンテナ１２０が埋設された高周波アンテナ層１１８ｃ，石英中に処理ガス経路が内設された処理ガス供給層１１８ｄから構成されている。
積層される誘電体材料は，高周波電力の印加により高周波アンテナ１２０が加熱した場合に，その熱により剥離等の現象が生じないように，熱膨張率が等しい材料を用いることが好ましい。また，図示の例では，加工性およびコストに鑑みマイカやパイレックスを利用しているが，もちろんすべてを石英層から構成することも可能である。また，積層する数も４層に限定されず，数の誘電体層を積層することも可能である。あるいは，積層構造にせずに，単に誘電体材料中に高周波アンテナを埋設するように構成することも可能である。
なお，本明細書にいう「埋設」とは，誘電体内部に高周波アンテナを文字通り埋め込む場合のみならず，後述するように，誘電体を複数の誘電体層から構成し，その一部の層に高周波アンテナを埋め込む場合も含むものとする。また高周波アンテナの一部，例えば高周波電力供給経路が誘電体の外部に露出する場合も含むものとする。
【００１６】
処理容器１０２の天板部１０２ｂは，誘電体１１８および高周波アンテナ１２０とともに取り外し自在であり，誘電体１１８および高周波アンテナ１２０のメンテナンスを容易に行うことが可能なように構成されている。
【００１７】
高周波アンテナ層１１８ｃは，図２に示すように，マイカなどの紛状誘電体を焼結して構成した誘電体層１１８ｃ中に帯状の導電体，例えば銅板，アルミニウム板，ステンレス板などを高周波アンテナ１２０として挟み込んだ構造を有している。ここで，マイカなどの誘電体層１１８ｃと高周波アンテナ１２０の熱膨張率は相違するため，高周波アンテナ１２０に高周波電力が印加され，高周波アンテナ１２０およびその周囲が加熱された場合に，高周波アンテナ１２０の熱膨張によりひずみが生じ，剥離等の現象が生じるおそれがある。
この点，本実施の形態にかかる装置では，高周波アンテナ１２０は，マイカなどの粉末状の誘電体材料を焼結することにより構成される誘電体１１８内に埋設されており，さらに，高周波アンテナ１２０のところどころに切欠き部１２０ａが設けられているので，粉末状材料を焼結して成る誘電体中の多くの微小空間，およびこの切欠き部１２０ａにより高周波アンテナ１２０の熱膨張分が吸収され，ひずみが生じにくく，剥離等の好ましくない現象を未然に防止することが可能である。
【００１８】
なお，本実施の形態によれば，高周波アンテナ１２０の熱膨張対策として，高周波アンテナ１２０に切欠き部を設けるとともに，高周波アンテナ１２０が埋設される誘電体１１８を紛状誘電体から構成しているが，もちろんいずれか一方の対策のみを採用することも可能である。
【００１９】
また，図示の例では，高周波アンテナ１２０は，数ターンの渦巻き状に構成されているが，この高周波アンテナ１２０はプラズマを発生するためのアンテナ作用を呈する機能があればよく，周波数が高くなれば数ターンでも良い。
【００２０】
再び，図１を参照すると，パイレックス層１１８ａおよび石英層１１８ｂを貫通し，さらにマイカ層１１８ｃ中の高周波アンテナ１２０に至るまで，給電経路１２２ａおよび接地経路１２２ｂが設けられている。給電経路１２２ａには，マッチング回路１２４を介して高周波電源１２６が接続されており，処理時には，この高周波電源１２６から所定の周波数，例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を高周波アンテナ１２０に印加し，処理室１０２ａ内に誘導プラズマを励起することが可能である。
【００２１】
さらに，処理ガス供給層１１８ｄについて説明すると，処理ガス供給層１１８ｄは，石英などの誘電体中にガス流通路１２８が形成されており，さらに，処理ガス供給層１１８の載置台１０６側の面には，このガス流通路１２８に連通する多数の孔１２８ａが穿設されている。従って，処理ガス源１３０から流量制御装置（ＭＦＣ）１３２を介してガス流通路１２８に供給される所定の処理ガス，例えば，酸化膜処理の場合にはＣＦ４ガス，アルミニウム膜処理の場合にはＢＣｌ３＋Ｃｌ２の混合ガスは，上記孔１２８ａからシャワー状に処理室１０２ａ内に吹き出し，処理室１０２ａ内の処理ガス濃度を均一化し，従って均一な密度のプラズマを処理室１０２ａ内に励起することが可能である。
【００２２】
なお，図示の例では，処理ガス供給層１１８ｄを層構造に構成したが，図４に示すように，石英などの誘電体材料製の処理ガス供給管路１３４を高周波アンテナ層１１８ｃの載置台１０６側に配し，その処理ガス供給管路１３４の載置台１０６側に多数の孔１３４ａを穿設し，その孔１３４ａから処理ガスを処理室１０２ａ内に吹き出すような構成を採用することも可能である。
【００２３】
さらにまた，上記誘電体１１８中に冷却水が循環する経路を内設し，冷却水を循環させることにより，高周波電力の印加により加熱した高周波アンテナ１２０を冷却し，高周波アンテナ１２０および誘電体１１８の寿命を延ばすように構成することも可能である。
【００２４】
以上のように本実施の形態にかかるエッチング装置１００の誘電体１１８および高周波アンテナ１２０は，処理容器１０２の内部に一体的に設けられているので，大気圧と処理室内との圧力差にかかわらず，高周波アンテナ１２０よりも被処理体側の誘電体層の肉厚を薄く構成することができる。従って，高周波電源１２６より高周波アンテナ１２０に印加される高周波電力により，より強い電界を処理室１０２ａ内に形成することができるので，高周波エネルギーの有効利用が図れる。また誘電体の肉厚を自由に調整することができるので，処理室内に励起される誘導プラズマの分布および密度をより高い精度で制御することが可能となる。また，本実施の形態によれば，誘電体１１８とシャワーヘッドとを一体化することが可能である。
【００２５】
また，前記処理容器１０２の底部には排気管１３６が接続されて，この処理室１０２ａ内の雰囲気を不図示の排気手段，例えば，真空ポンプにより排出し得るように構成されており，処理室１０２ａの雰囲気を任意の減圧度にまで真空引きすることが可能である。
【００２６】
なお前記処理容器１０２の側部にはゲートバルブ１３８が設けられており，隣接して設置されるロードロック室より，搬送アームなどを備えた搬送機構により，未処理のＬＣＤ基板Ｌを処理室１０２ａ内に搬入するとともに，処理済みのＬＣＤ基板Ｌを搬出することができる。
【００２７】
次に，以上のように構成された本実施例に係るプラズマエッチング装置の動作について説明する。
【００２８】
まず，ゲートバルブ１３８を介してＬＣＤ基板Ｌを，不図示の搬送アームにより処理室１０２ａ内に収容する。この時，載置台１０６は，下方位置にあり，不図示のプッシャピンが上昇しており，不図示の搬送アームは，ＬＣＤ基板Ｌをこの不図示のプッシャピン上に置き，ゲートバルブ１３８から処理容器１０２外に待避する。次いで，不図示のプッシャピンが下降し，ＬＣＤ基板Ｌは載置台１０６の載置面に載置される。次いで，不図示の昇降機構により，載置台１０６が上昇し，クランプ１０６の下面にＬＣＤ基板Ｌの周縁部が押圧され，ＬＣＤ基板Ｌが載置台１０６に固定される。
【００２９】
この処理室１０２ａ内は，排気管１３６に接続される不図示の真空ポンプにより真空引きされ，同時に処理ガス供給層１１８ｄの処理ガス供給孔１２８ａより所定の処理ガス，例えば，酸化膜処理の場合にはＣＦ４ガス，アルミニウム膜処理の場合にはＢＣｌ３＋Ｃｌ２の混合ガスが処理室１０２ａ内に導入され，処理室１０２ａ内は，例えば３０ｍＴｏｒｒ程度の高真空状態に保持される。
【００３０】
そして，高周波電源１２６よりマッチング回路１２４を介して，例えば１３．５６ＭＨｚの高周波エネルギーを誘電体１１８の高周波アンテナ層１１８ｃに埋設された高周波アンテナ１２０に印加する。すると，高周波アンテナ１２０のインダクタンス成分の誘導作用により処理室１０２ａ内に電界が形成される。その際，本実施の形態によれば，高周波アンテナ１２０は，処理容器１０２の天井部１０２ｂに接して設けられた誘電体１１８の高周波アンテナ層１１８ｃに埋設され，被処理体に対する対向面側の誘電体層の肉厚を従来のものに比較して薄く形成することが可能なので，従来の装置に比較してより強い電界が処理室１０２ａ内に形成される。その結果，より高密度のプラズマを処理室１０２ａ内に生成することができる。
【００３１】
さて，このようにして処理室１０２ａ内に励起されたプラズマは，載置台１０６に印加されるバイアス電位により載置台１０６上のＬＣＤ基板Ｌの方向に移動し，処理面に対して所望のエッチング処理を施すことが可能である。そして，所定のエッチング処理が終了した後，処理済みのＬＣＤ基板Ｌは不図示の搬送アームによりゲートバルブ１３８を介してロードロック室に搬出され，一連の動作が終了する。
【００３２】
以上，本発明に係るプラズマ処理装置をＬＣＤ基板用のエッチング装置に適用した一実施例に即して説明したが，上記装置においては，渦巻状の高周波アンテナ１２０が埋設される誘電体１１８が平板状に構成されているので，高周波アンテナ１２０が密に配置される中間部においてより強い電界が形成され，その結果，処理室の中間領域のプラズマ密度が高くなり，図７（Ａ）に示されるように，中間領域（Ｍ）と，中央領域（Ｃ）および周縁領域（Ｓ）とのエッチングレート（ＥＲ）が不均一になるおそれがある。
【００３３】
なお本明細書において，被処理体の処理面の中央領域の正投影に属する処理室またはアンテナ室内の領域を中央領域（Ｃ），該処理面の中央領域を囲む中間領域の正投影に属する処理室またはアンテナ室内の領域を中間領域（Ｍ），該処理面の中間領域を囲む外縁領域（すなわち，最外側領域）の正投影に属する処理室またはアンテナ室内の領域を周縁領域（Ｓ）とそれぞれ称しているが，これらの中央領域（Ｃ），中間領域（Ｍ），周縁領域（Ｓ）の概念は，相対的な概念であり，被処理体の寸法および載置位置，処理室およびアンテナ室の寸法および配置位置に応じて相対的に決定されるものである。
【００３４】
そして，本発明の別の実施形態によれば，上記のように，中央領域（Ｃ），中間領域（Ｍ），周縁領域（Ｓ）において異なるプラズマ密度を，処理室内において均一にするための様々な構成を加えることができる。以下，プラズマ密度を均一化するためのいくつかの態様について説明するが，これらの態様に用いられる構成部材のうち，図１に示す装置と同じ機能構成を有するものについては同じ参照番号を付することにより詳細説明は省略する。
【００３５】
上記実施の形態においては，図２に示すように，一系統の高周波電源より高周波電力を印加される高周波アンテナ１２０を用いた結果，中間領域（Ｍ）と，中央領域（Ｃ）および周縁領域（Ｓ）においてプラズマ密度の不均一を招くおそれがあった（図７（Ａ）参照）。これに対して，本発明の別の実施の形態によれば，図３に示すように，二系統の高周波電源２２２ａ，２２２ｂより，それぞれマッチング回路２２４ａ，２２４ｂを介して二系統の高周波アンテナ２０２ａ，２０２ｂに，それぞれ異なる電力の高周波電力を印加する構成を採用することも可能である。図示のように，高周波アンテナを多系統構造とすることにより，例えば，プラズマ密度の薄い場所に対して高周波アンテナを密に配置し，および／または高い高周波電力を印加し，プラズマ密度の高い場所に対して高周波アンテナを疎に配置し，および／または低い高周波電力を印加することが可能となり，処理室内のプラズマ密度の均一化を図ることができる。なお，図示の例では，第１の高周波アンテナ２０２ａの外周を囲むように電界シールド２１０により相互干渉しないよう第２の高周波アンテナ２０２ｂを配置することにより，プラズマ密度が薄くなりがちな処理室の周縁部に対してより強い電波を供給することが可能なように構成している。
【００３６】
あるいは，図５に示すように，誘電体１１８内に埋設される高周波アンテナ２０４の中間部２０４Ｍを，中心部２０４Ｃ（端子１１２ａ付近）および周縁部２０４Ｓ（端子１１２ｂ付近）とＬＣＤ基板との間隔よりも，中間部２０４ＭとＬＣＤ基板Ｌとの間隔が広くなるように配置してもよい。この結果，中間部２０４Ｍにおいては被処理体Ｌ側の誘電体の厚さが厚くなるため，プラズマ密度が濃くなりがちな中間領域（Ｍ）における高周波エネルギーの伝播力を弱めることが可能となり，図７（Ｂ）に示すように，処理室内に生成するプラズマ密度を均一化し，エッチングレート（ＥＲ）の面内均一を達成することができる。
【００３７】
また，図６に示すように，誘電体１１８の被処理体Ｌ側の底面１１８ｂを高周波アンテナ２０４の設置位置に合わせて，段々形状に構成し，高周波アンテナ２０４と被処理体Ｌとの間に存在する誘電体１１８の肉厚を均等に構成することもできる。
【００３８】
以上，添付図面を参照しながら，本発明にかかるプラズマ処理装置をＬＣＤ基板用のエッチング装置に適用した実施の一形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において，当業者であれば，各種の修正および変更を施すことが可能であり，これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３９】
例えば，上記実施の形態においては，高周波アンテナ１２０の構造として，渦巻き状のものを示したが，これ以外にも，１または２以上のループを成す形状の高周波アンテナや，コイル状の高周波アンテナを使用することも可能である。また，ターン数やピッチについても，処理装置の大きさや処理プロセスに応じて，最適なものを選択することが可能であることは言うまでもない。
【００４０】
さらに，上記実施の形態においては，１つの高周波電源１２６より高周波アンテナ１２０に高周波電力を印加する構成を示したが，高周波アンテナを，例えば，中央に渦巻き状のアンテナ部材を配し，そのアンテナ部材を囲むようにループ状アンテナを配するような複数の高周波アンテナ部材から構成し，各高周波アンテナに対して個別独立に制御可能な複数の高周波電源より高周波電力を印加するような構成を採用することも可能である。
かかる構成によれば，例えば処理室内の中央部とその周囲部とのプラズマ密度を個別独立に制御することが可能となり，プラズマ密度の均一化を図ることが可能である。なお，このように高周波アンテナを複数の高周波アンテナ部材から構成する場合には，各高周波アンテナ部材間の干渉を防止するために，シールドを設けることが好ましい。
【００４１】
高周波アンテナ１２０に印加される高周波電力についても，位相制御，周波数変調制御，パルス制御などの各種制御を行い，処理室内に励起されるプラズマの最適化を図ることが可能であり，また載置台１０６に印加されるバイアス電位についても，同様に，位相制御，周波数変調制御，パルス制御などの各種制御を行い，プラズマの引き込みタイミングの最適化を図ることが可能である。
【００４２】
また，上記実施例においては，ＬＣＤ基板Lを被処理体として処理する例を示したが，本発明は，半導体ウェハを被処理体とする処理装置に対しても適用できる。また上記実施例では，本発明をエッチング装置に適用した例を示したが，本発明は，プラズマを利用した各種装置，例えばアッシング装置やプラズマＣＶＤ装置に対しても適用することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明に基づいて構成されたプラズマ処理装置によれば，高周波アンテナが密に配される領域と疎に配される領域から各々処理室内に伝達される電界を均一にすることができるため，処理室内に均一な高密度プラズマを安定して励起することができる。また，ガス経路を，高周波アンテナが疎に配される領域，すなわち高周波アンテナが密に配される領域よりも相対的に高い電界が形成される領域に対応する誘電体本体内に設け，ガス経路内でプラズマを励起させれば，高周波アンテナが疎に配される領域から処理室内に伝達される電界を減衰させることができる。その結果，高周波アンテナが密に配される領域と疎に配される領域から各々処理室内に伝達される電界を均一にすることができるため，処理室内に均一な高密度プラズマを安定して励起することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるプラズマ処理装置をＬＣＤ基板用エッチング装置に適用した実施の一形態を示す概略的な断面図である。
【図２】図１に示すエッチング装置の誘電体に埋設される高周波アンテナの概略構成を示す概略的な説明図である。
【図３】本発明にかかるエッチング装置に適用可能な高周波アンテナの別の実施例を示す略水平方向断面図である。
【図４】図１に示すエッチング装置の処理ガス供給経路の実施の一態様を示す概略的な説明図である。
【図５】本発明にかかるエッチング装置に適用可能な高周波アンテナおよび誘電体のさらに別の実施例を示す略垂直方向断面図である。
【図６】本発明にかかるエッチング装置に適用可能な高周波アンテナおよび誘電体のさらに別の実施例を示す略垂直方向断面図である。
【図７】高周波アンテナの配置とエッチングレートとの関係を示す説明図であり，（Ａ）は高周波アンテナを平面状に配置した場合，（Ｂ）は高周波アンテナの中間部が盛り上がるように配置した場合をそれぞれ示している。
【図８】従来の高周波誘導結合プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０２処理容器
１０２ａ処理室
１０６載置台
１１０マッチング回路
１１２高周波電源
１１８誘電体
１１８ａパイレックス層
１１８ｂ石英層
１１８ｃ高周波アンテナ層
１１８ｄ処理ガス供給層
１２０高周波アンテナ
１２２ａ給電経路
１２２ｂ接地経路
１２４マッチング回路
１２６高周波電源
１２８処理ガス流通路
１２８ａ処理ガス供給孔

Claims

高周波アンテナに高周波電力を印加することにより，誘電体を介して処理室内に誘導結合プラズマを励起し，前記処理室内の被処理体に対して所定のプラズマ処理を施すように構成されたプラズマ処理装置において：
前記高周波アンテナは，密に配される領域と疎に配される領域とを有し，
前記高周波アンテナの密に配される領域は，前記被処理体の中心点と略対向する部分を中心として略渦巻き状に数ターン巻かれて密に配される内周部と，この内周部から所定の間隔離れて数ターン巻かれて密に配される外周部とからなり，
前記高周波アンテナの疎に配される領域は，前記内周部と前記外周部との間にて疎に配される中間部からなることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記高周波アンテナは，前記処理室内に載置される被処理体に対して略点対称状に配置されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記高周波アンテナは，前記被処理体の形状に対応するように前記中心から外方へターンするように構成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
前記内周部は，前記中心から略渦巻き状に数ターン巻かれた導電体から構成され，
前記外周部は，前記内周部から所定の間隔離れて数ターン巻かれた導電体から構成され，
前記中間部は，前記内周部の導電体と，前記内周部から所定の間隔離れた前記外周部の導電体と，を繋ぐように配された導電体から構成されることを特徴とする請求項１，２または３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記高周波アンテナは，前記被処理体の形状に対応するように前記中心から分岐した導電体のそれぞれが，外方へ数ターン巻かれるように構成されていることを特徴とする請求項１，２，３または４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記高周波アンテナは，複数備えられていることを特徴とする請求項１，２，３，４または５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。