JP5878771B2

JP5878771B2 - 誘導結合プラズマ処理方法および誘導結合プラズマ処理装置

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Inventors: 佐藤　亮; 亮佐藤; 均齊藤
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Filing date: 2012-02-07
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Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造用のガラス基板等の被処理基板に誘導結合プラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理方法および誘導結合プラズマ処理装置に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造工程においては、ガラス製の基板にプラズマエッチングや成膜処理等のプラズマ処理を行う工程が存在し、このようなプラズマ処理を行うためにプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置としては従来、容量結合プラズマ処理装置が多用されていたが、近時、高真空度で高密度のプラズマを得ることができるという大きな利点を有する誘導結合プラズマ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ：ＩＣＰ）処理装置が注目されている。

誘導結合プラズマ処理装置は、被処理基板を収容する処理容器の天壁を構成する誘電体窓の上側に高周波アンテナを配置し、処理容器内に処理ガスを供給するとともにこの高周波アンテナに高周波電力を供給することにより、誘電体窓を介して処理容器内に誘導電界を形成し、この誘導電界によって誘導結合プラズマを生じさせ、この誘導結合プラズマによって被処理基板に所定のプラズマ処理を施すものである。高周波アンテナとしては、渦巻き状をなす環状アンテナが多用されている。

平面環状アンテナを用いた誘導結合プラズマ処理装置では、処理容器内の平面アンテナ直下の空間にプラズマが生成されるが、その際に、アンテナ直下の各位置での誘導電界の電界強度に応じて高プラズマ密度領域と低プラズマ密度領域の分布を持つことから、平面環状アンテナのパターン形状がプラズマ密度分布を決める重要なファクターとなっており、平面環状アンテナの疎密を調整することにより、誘導電界を均一化し、均一なプラズマを生成している。

そのため、径方向に間隔をおいて内側部分と外側部分の２つの環状アンテナを有するアンテナユニットを設け、これらのインピーダンスを調整してこれら２つの環状アンテナ部の電流値を独立して制御し、それぞれの環状アンテナ部により発生するプラズマが拡散により形成する密度分布の重ね合わさり方を制御することにより、誘導結合プラズマの全体としての密度分布を制御する技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００７−３１１１８２号公報

ところで、このような内側部分と外側部分の２つの環状アンテナを有するアンテナユニットを用いた誘導結合プラズマ処理であっても、１００ｍＴｏｒｒ以上の高圧力条件で行う場合、プラズマが拡散し難くなるため、上記２つの環状アンテナの配置に依存しないプラズマを維持しやすい位置に局所的に集中して生成しやすくなり、アンテナ電流の調整によっても、基板全体に対して所望の密度分布のプラズマを維持することが困難であり、所望の処理分布、典型的には均一な処理分布が得られない場合がある。

また、このような高圧力条件でなくとも、２つの環状アンテナ部の電流値を独立して制御してもそれぞれのアンテナによって生成されたプラズマが互いに影響しあって所望のプラズマ密度分布を得難い場合がある。このような問題は、特許文献１のような２つの環状アンテナを有する場合に限らず、複数の渦巻き状アンテナを有する場合の全般に生じるものである。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、複数の渦巻き状をなすアンテナを用いて誘導結合プラズマ処理を行う場合に、所望の処理分布で誘導結合プラズマ処理を行うことができる誘導結合プラズマ処理方法および誘導結合プラズマ処理装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段とを具備し、前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記内側アンテナおよび前記外側アンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む内側アンテナ回路および外側アンテナ回路が形成され、前記内側アンテナ回路および前記外側アンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板に対して誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合プラズマ処理方法であって、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記内側アンテナと前記外側アンテナのそれぞれに流す電流の比較において、前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第１の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第２の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにすることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法を提供する。

上記第１の観点において、前記第１の処理は、前記内側アンテナに流れる内側電流の電流値を相対的に大きい値である前記局所的プラズマを生成するための第１の電流値とし、前記外側アンテナに流れる外側電流の電流値を相対的に小さい値である第２の電流値として行われ、前記第２の処理は、前記外側アンテナに流れる外側電流の電流値を相対的に大きい値である前記局所的プラズマを生成するための第３の電流値とし、前記内側アンテナに流れる内側電流の電流値を相対的に小さい値である第４の電流値として行われるものとすることができる。

本発明の第２の観点では、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段とを具備し、前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第１の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第２の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにし、その際に、前記内側アンテナに供給される内側電流および前記外側アンテナに供給される外側電流の電流値を独立に変化可能とし、前記内側電流の電流値を、前記局所的プラズマを生成するための第１の電流値と前記第１の電流値よりも小さい第４の電流値との間で所定の周期で変化させ、前記外側電流の電流値を、前記局所的プラズマを生成するための第３の電流値と前記第３の電流値よりも小さい第２の電流値との間で前記所定の周期でかつ前記内側電流とは異なる位相で変化させることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法を提供する。
この場合に、前記内側電流と前記外側電流との間の位相差は半周期とすることができる。また、前記内側電流と前記外側電流はパルス状に供給することができる。

前記第２の電流値および前記第４の電流値は、それぞれ前記外側アンテナおよび前記内側アンテナが誘導結合プラズマを発生させない程度に小さい値または０とすることができる。

前記第１の処理の期間および前記第２の処理の期間は、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定することができる。この場合に、前記第１の処理の期間および前記第２の処理の期間を同じに設定することができる。

前記第１の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値と、前記第２の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値とは、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定することができる。この場合に、前記第１の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値と、前記第２の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値とを同じに設定することができる。

本発明の第３の観点では、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段とを具備し、前記高周波アンテナは、高周波電力が供給されて誘導電界を形成する渦巻き状をなす複数のアンテナを有し、前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記複数のアンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む複数のアンテナ回路が形成され、前記複数のアンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板に対して誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合プラズマ処理方法であって、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記複数のアンテナの一部であって少なくとも一つのアンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して、そのアンテナに対応する部分に形成した前記誘導電界により局所的なプラズマを生成して行う処理を、異なるアンテナに対して時間を異ならせて複数回周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにすることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法を提供する。

本発明の第４の観点では、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段とを具備し、前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記内側アンテナおよび前記外側アンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む内側アンテナ回路および外側アンテナ回路が形成され、前記内側アンテナ回路および前記外側アンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置であって、さらに、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記内側アンテナと前記外側アンテナのそれぞれに流す電流の比較において、前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第１の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第２の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施させ、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるように制御する制御部を具備することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置を提供する。

本発明の第５の観点では、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段とを具備し、前記高周波アンテナは、高周波電力が供給されて誘導電界を形成する渦巻き状をなす複数のアンテナを有し、前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記複数のアンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む複数のアンテナ回路が形成され、前記複数のアンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置であって、さらに、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記複数のアンテナの一部であって少なくとも一つのアンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して、そのアンテナに対応する部分に形成した前記誘導電界により局所的なプラズマを生成して行う処理を、異なるアンテナに対して時間を異ならせて複数回周期的に実施させ、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるように制御する制御部を具備することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置を提供する。

本発明によれば、内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して内側アンテナに対応する部分に形成した内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第１の処理と、外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して外側アンテナに対応する部分に形成した外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第２の処理とを、時間を異ならせて実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにするので、高圧条件等の基板全体に所望の誘導結合プラズマが生成され難い場合であっても、所望の処理分布を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を示す断面図である。図１の誘導結合プラズマ処理装置に用いられる誘導結合プラズマ用アンテナユニットの高周波アンテナの一例を示す平面図である。図１の誘導結合プラズマ処理装置に用いられる高周波アンテナの給電回路を示す図である。可変コンデンサによるインピーダンス調整により、外側アンテナ回路の電流Ｉ_ｏｕｔと内側アンテナ回路の電流Ｉ_ｉｎとを自在に変化させ得ることを模式的に示す図である。本発明の一実施形態により内側アンテナ直下および外側アンテナ直下に時間的に異ならせて局所的プラズマを生成して誘導結合プラズマ処理を行った場合のプラズマの状態とエッチングレート（Ｅ／Ｒ）との関係（ａ）と、処理結果（ｂ）を示す図である。内側アンテナの電流値および外側アンテナの電流値を周期的に変化させた例を示す図である。電流変化をパルス状にした際の波形の例を示す図である。高周波アンテナの他の例である三環状アンテナを示す平面図である。高周波アンテナに用いる他のアンテナ例を示す平面図である。図９のアンテナに用いられる第１部分を示す平面図である。図９のアンテナに用いられる第２部分を示す平面図である。高周波アンテナに用いるアンテナのさらに他の例を示す平面図である。高周波アンテナのさらに他の例を示す平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を示す断面図、図２はこの誘導結合プラズマ処理装置に用いられるアンテナユニットを示す平面図である。この装置は、例えばＦＰＤ用ガラス基板上に薄膜トランジスターを形成する際のメタル膜、ＩＴＯ膜、酸化膜等のエッチングや、レジスト膜のアッシング処理に用いられる。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が例示される。

このプラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器１を有する。この本体容器１は分解可能に組み立てられており、接地線１ａにより電気的に接地されている。本体容器１は、誘電体壁２により上下にアンテナ室３および処理室４に区画されている。したがって、誘電体壁２は処理室４の天井壁を構成し、後述の高周波アンテナにより形成される誘導電界を透過する誘電体窓として機能する。誘電体壁２は、Ａｌ₂Ｏ₃等のセラミックス、石英等で構成されている。

誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は例えば十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する梁としての機能を有する。なお、上記誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により本体容器１の天井に吊された状態となっている。

このシャワー筐体１１は導電性材料、望ましくは金属、例えば汚染物が発生しないようにその内面または外面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。このシャワー筐体１１は電気的に接地されている。

このシャワー筐体１１には水平に伸びるガス流路１２が形成されており、このガス流路１２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔１２ａが連通している。一方、誘電体壁２の上面中央には、このガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、本体容器１の天井からその外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。したがって、プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給された処理ガスがガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、その下面のガス吐出孔１２ａから処理室４内へ吐出される。

本体容器１におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、この支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。

アンテナ室３内には、高周波（ＲＦ）アンテナ１３を含むアンテナユニット５０が配設されている。高周波アンテナ１３は整合器１４を介して高周波電源１５に接続されている。また、高周波アンテナ１３は絶縁部材からなるスペーサ１７により誘電体壁２から離間している。そして、高周波アンテナ１３に、高周波電源１５から例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給されることにより、処理室４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体１１から供給された処理ガスがプラズマ化される。なお、アンテナユニット５０については後述する。

処理室４内の下方には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、矩形状のＦＰＤ用ガラス基板（以下単に基板と記す）Ｇを載置するための載置台２３が設けられている。載置台２３は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。載置台２３に載置された基板Ｇは、静電チャック（図示せず）により吸着保持される。

載置台２３は絶縁体枠２４内に収納され、さらに、中空の支柱２５に支持される。支柱２５は本体容器１の底部を気密状態を維持しつつ貫通し、本体容器１外に配設された昇降機構（図示せず）に支持され、基板Ｇの搬入出時に昇降機構により載置台２３が上下方向に駆動される。なお、載置台２３を収納する絶縁体枠２４と本体容器１の底部との間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設されており、これにより、載置台２３の上下動によっても処理容器４内の気密性が保証される。また処理室４の側壁４ａには、基板Ｇを搬入出するための搬入出口２７ａおよびそれを開閉するゲートバルブ２７が設けられている。

載置台２３には、中空の支柱２５内に設けられた給電線２５ａにより、整合器２８を介して高周波電源２９が接続されている。この高周波電源２９は、プラズマ処理中に、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が３．２ＭＨｚの高周波電力を載置台２３に印加する。このバイアス用の高周波電力により、セルフバイアスが形成され、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Ｇに引き込まれる。

さらに、載置台２３内には、基板Ｇの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている（いずれも図示せず）。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも中空の支柱２５を通して本体容器１外に導出される。

処理室４の底部には、排気管３１を介して真空ポンプ等を含む排気装置３０が接続される。この排気装置３０により、処理室４が排気され、プラズマ処理中、処理室４内が所定の真空雰囲気（例えば１．３３Ｐａ）に設定、維持される。

載置台２３に載置された基板Ｇの裏面側、すなわち載置台２３の基板Ｇを載置する面と基板Ｇの裏面との間には冷却空間（図示せず）が形成されており、一定の圧力の熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給するためのＨｅガス流路４１が設けられている。このように基板Ｇの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避することができるようになっている。

このプラズマ処理装置の各構成部は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなる制御部１００に接続されて制御される構成となっている。また、制御部１００には、オペレータによるプラズマ処理装置を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１０１が接続されている。さらに、制御部１００には、プラズマ処理装置で実行される各種処理を制御部１００の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納された記憶部１０２が接続されている。処理レシピは記憶部１０２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵されたハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１０１からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部１０２から呼び出して制御部１００に実行させることで、制御部１００の制御下で、プラズマ処理装置での所望の処理が行われる。

次に、上記アンテナユニット５０について詳細に説明する。
アンテナユニット５０は、上述したように高周波アンテナ１３を有しており、さらに、整合器１４を経た高周波電力を高周波アンテナ１３に給電する給電部５１を有する。

図２に示すように、高周波アンテナ１３は、平面形状をなし輪郭が矩形状（長方形状）をなしており、その配置領域が矩形基板Ｇに対応している。

高周波アンテナ１３は、外側部分を構成する外側アンテナ１３ａと、内側部分を構成する内側アンテナ１３ｂとを有している。外側アンテナ１３ａおよび内側アンテナ１３ｂは、いずれも輪郭が矩形状をなす平面型のものである。そして、これら外側アンテナ１３ａおよび内側アンテナ１３ｂは同心状に配置されている。

外側部分を構成する外側アンテナ１３ａは、図２に示すように導電性材料、例えば銅などからなる４本のアンテナ線６１，６２，６３，６４を巻回して全体が渦巻状となるようにした多重（四重）アンテナを構成している。具体的には、アンテナ線６１，６２，６３，６４は９０°ずつ位置をずらして巻回され、アンテナ線の配置領域が略額縁状をなし、プラズマが弱くなる傾向にある角部の巻数を辺の中央部の巻数よりも多くなるようにしている。図示の例では角部の巻数が３、辺の中央部の巻数が２となっている。

内側部分を構成する内側アンテナ１３ｂは、図２に示すように導電性材料、例えば銅などからなる４本のアンテナ線７１，７２，７３，７４を巻回して全体が渦巻状となるようにした多重（四重）アンテナを構成している。具体的には、アンテナ線７１，７２，７３，７４は９０°ずつ位置をずらして巻回され、アンテナ線の配置領域が略額縁状をなし、プラズマが弱くなる傾向にある角部の巻数を辺の中央部の巻数よりも多くなるようにしている。図示の例では角部の巻数が３、辺の中央部の巻数が２となっている。

外側アンテナ１３ａのアンテナ線６１，６２，６３，６４へは、中央の４つの端子２２ａおよび給電線６９を介して給電されるようになっている。また、内側アンテナ１３ｂのアンテナ線７１，７２，７３，７４へは、中央に配置された４つの端子２２ｂおよび給電線７９を介して給電されるようになっている。

アンテナ室３の中央部付近には、外側アンテナ１３ａに給電する４本の第１の給電部材１６ａおよび内側アンテナ１３ｂに給電する４本の第２の給電部材１６ｂ（図１ではいずれも１本のみ図示）が設けられており、各第１給電部材１６ａの下端は外側アンテナ１３ａの端子２２ａに接続され、各第２給電部材１６ｂの下端は内側アンテナ１３ｂの端子２２ｂに接続されている。４本の第１の給電部材１６ａは、給電線１９ａに接続されており、また４本の第２の給電部材１６ｂは、給電線１９ｂに接続されていて、これら給電線１９ａ，１９ｂは整合器１４から延びる給電線１９から分岐している。給電線１９，１９ａ，１９ｂ、給電部材１６ａ，１６ｂ、端子２２ａ，２２ｂ、給電線６９，７９は、アンテナユニット５０の給電部５１を構成している。

給電線１９ａには可変コンデンサ２１が介装され、給電線１９ｂには可変コンデンサが介装されていない。そして、４本の第１の給電部材１６ａ、給電線１９ａ、可変コンデンサ２１、および外側アンテナ１３ａによって外側アンテナ回路が構成され、４本の第２の給電部材１６ｂ、給電線１９ｂ、および内側アンテナ１３ｂによって内側アンテナ回路が構成される。

後述するように、可変コンデンサ２１の容量を調節することにより、外側アンテナ回路のインピーダンスが制御され、これにより外側アンテナ回路および内側アンテナ回路に流れる電流の大小関係を調整することができる。可変コンデンサ２１は外側アンテナ回路の電流制御部として機能する。

高周波アンテナ１３のインピーダンス制御について図３を参照して説明する。図３は、高周波アンテナ１３の給電回路を示す図である。この図に示すように、高周波電源１５からの高周波電力は整合器１４を経て外側アンテナ回路９１ａと内側アンテナ回路９１ｂに供給される。ここで、外側アンテナ回路９１ａは、外側アンテナ１３ａと可変コンデンサ２１で構成されているから、外側アンテナ回路９１ａのインピーダンスＺ_ｏｕｔは、可変コンデンサ２１のポジションを調節してその容量を変化させることにより変化させることができる。一方、内側アンテナ回路９１ｂは内側アンテナ１３ｂのみからなり、そのインピーダンスＺ_ｉｎは固定である。このとき、外側アンテナ回路９１ａの電流Ｉ_ｏｕｔと内側アンテナ回路９１ｂの電流Ｉ_ｉｎはＺ_ｏｕｔとＺ_ｉｎの比率に応じて変化するので、インピーダンスＺ_ｏｕｔの変化に対応して電流Ｉ_ｏｕｔと電流Ｉ_ｉｎを変化させることができる。すなわち、外側アンテナ１３ａに可変コンデンサ２１を接続して、外側アンテナ回路９１ａのインピーダンス調節を可能にしたので、図４に模式的に示すように、外側アンテナ回路９１ａの電流Ｉ_ｏｕｔと内側アンテナ回路９１ｂの電流Ｉ_ｉｎとを自在に変化させることができる。そして、このように外側アンテナ１３ａに流れる電流と内側アンテナ１３ｂに流れる電流を制御することによって、外側アンテナ１３ａに対応した位置に形成される外側誘導電界と内側アンテナ１３ｂに対応した位置に形成される内側誘導電界を制御することができ、これにより、誘導電界により生成されるプラズマ密度分布を制御することができる。なお、内側アンテナ回路９１ｂにもコンデンサを設けて電流の制御性をより高めるようにしてもよい。

次に、以上のように構成される誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板Ｇに対してプラズマ処理、例えばプラズマエッチング処理またはプラズマアッシング処理を施す際の処理動作について説明する。以下の処理動作は制御部１００の制御のもとに行われる。

まず、ゲートバルブ２７を開にした状態で搬入出口２７ａから搬送機構（図示せず）により基板Ｇを処理室４内に搬入し、載置台２３の載置面に載置した後、静電チャック（図示せず）により基板Ｇを載置台２３上に固定する。次に、処理室４内に処理ガス供給系２０から供給される処理ガスをシャワー筐体１１のガス吐出孔１２ａから処理室４内に吐出させるとともに、排気装置３０により排気管３１を介して処理室４内を真空排気することにより、処理室内を所定の真空雰囲気に維持する。

また、このとき基板Ｇの裏面側の冷却空間には、基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避するために、Ｈｅガス流路４１を介して、熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給する。

次いで、高周波電源１５から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ１３に印加し、これにより誘電体壁２を介して処理室４内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、処理室４内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このプラズマにより、基板Ｇに対してプラズマ処理としてプラズマエッチング処理またはプラズマアッシング処理が行われる。

この場合に、高周波アンテナ１３は、上述のように、外側部分を構成する外側アンテナ１３ａと、内側部分を構成する内側アンテナ１３ｂとが同心的に間隔をおいて配置されて構成されており、外側部分を構成する外側アンテナ１３ａに可変コンデンサ２１を接続して、外側アンテナ回路９１ａのインピーダンス調整を可能にしたので、外側アンテナ回路９１ａの電流Ｉ_ｏｕｔと内側アンテナ回路９１ｂの電流Ｉ_ｉｎとを自在に変化させることができる。

誘導結合プラズマは、高周波アンテナ１３直下の空間でプラズマを生成させるが、その際の各位置でのプラズマ密度は、各位置での電界強度に対応するため、従来は、可変コンデンサ２１のポジションを調節することにより、外側アンテナ１３ａに流れる電流と、内側アンテナ１３ｂに流れる電流とを制御して電界強度分布を制御することによりプラズマ密度分布を制御していた。

しかし、このような誘導結合プラズマ処理を１００ｍＴｏｒｒ以上の高圧力条件で行う場合、プラズマが拡散し難くなるため、アンテナ１３の配置に関わらずプラズマを維持しやすい位置に局所的に集中して生成しやすくなり、アンテナ電流の調整によっても、基板全体に対して所望の密度分布のプラズマを維持することが困難であり、所望の処理分布、典型的には均一な処理分布が得られない場合がある。

そこで、本実施形態では、図４に示すような、可変コンデンサ２１による電流制御機能を利用して、内側アンテナ１３ｂに流れる電流Ｉ_ｉｎの値と外側アンテナ１３ａに流れる電流Ｉ_ｏｕｔの値の大小関係において、電流Ｉ_ｉｎを相対的に大きい第１の電流値とし、電流Ｉ_ｏｕｔの値を相対的に小さい第２の電流値として、内側アンテナ１３ｂ直下に局所的なプラズマ（内プラズマ）を生成して処理を行う第１の処理と、外側アンテナ１３ａに流れる電流Ｉ_ｏｕｔの値と内側アンテナ１３ｂに流れる電流Ｉ_ｉｎの値の他の大小関係において、電流Ｉ_ｏｕｔを相対的に大きい第３の電流値とし、電流Ｉ_ｉｎの値を相対的に小さい第４の電流値として、外側アンテナ１３ａ直下に局所的なプラズマ（外プラズマ）を生成して処理を行う第２の処理とを、時間的に異ならせて実施することにより、外側アンテナ１３ａによるプラズマと内側アンテナ１３ｂによるプラズマが互いに影響しあって意図しない箇所にプラズマが集中することを防ぐので、処理終了時点で所望の処理分布、典型的には均一な処理分布が得られるようにする。

すなわち、高圧条件における誘導結合プラズマ処理において、通常供給する電力では基板Ｇ全体で均一に、あるいは意図した分布でプラズマを維持することが困難である場合でも、このように局所的なプラズマは維持可能であり、内側の局所的なプラズマと外側の局所的なプラズマを時間的に異ならせて生成することにより、処理が終了した時点で所望の処理分布を得ることが可能となる。

例えば、図５（ａ）に示すように、処理の前半を内側の内側アンテナ１３ｂ直下にのみ局所的なプラズマ（内プラズマ）を生成してエッチング処理を行う第１の処理とし、処理の後半を外側アンテナ１３ａ直下にのみ局所的なプラズマ（外プラズマ）を生成してエッチング処理を行う第２の処理として、結果として図５（ｂ）のように基板の面内で均一なエッチングレート（Ｅ／Ｒ）が得られるようにする。

ただし、このように局所的な内プラズマと外プラズマを処理の前後半に分けて生成して処理を行う場合には、プラズマ生成部近傍と非プラズマ生成部近傍とで温度差が生じ、この温度差による処理室４内の部材や基板Ｇへの影響が懸念されることがある。このような場合には、内プラズマによる第１の処理と外プラズマによる第２の処理とを短時間で交互に切り替えるようにすることで、上記効果を維持しつつ、このような温度差の影響を抑制することができる。典型的には、図６に示すように、コンデンサ２１のポジション変更により、内側アンテナ１３ｂの電流値を相対的に大きい第１の電流値と相対的に小さい第４の電流値との間で周期的に変化させ、同時に外側アンテナ１３ａの電流値を相対的に小さい第２の電流値と相対的に大きい第３の電流値との間で周期的に変化させる。このとき、コンデンサ２１のポジション変化により内側アンテナ１３ｂおよび外側アンテナ１３ａの電流値を変化させているので、内側アンテナ１３ｂと外側アンテナ１３ａの電流値変化の周期は同じであり、位相が半周期ずれたものとなる。

なお、第１の処理の期間と第２の処理の期間は、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定すればよく、これら期間が同じでも、いずれかが長くてもよい。これらの処理期間を同じにすることにより、均一な処理分布を得やすくなる。また、局所的プラズマを生成するための第１の電流値および第３の電流値も、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定すればよく、これら値が同じでも、いずれかが大きくてもよい。これらの値を同じにすることにより、均一な処理分布を得やすくなる。

本実施形態では、コンデンサ２１のポジション調整により内側アンテナ１３ｂと外側アンテナ１３ａの電流値を制御しているため、内側アンテナ１３ｂと外側アンテナ１３ａの電流値を独立に変化させることはできないが、内側アンテナ１３ｂと外側アンテナ１３ａに別個の高周波電源を接続する等により、電流値を独立して変化させるようにすることもできる。この場合には、内側アンテナ１３ｂと外側アンテナ１３ａとで、電流を変化させる周期は同じであるが、内側アンテナ１３ｂと外側アンテナ１３ａの電流値変化の位相差は半周期であっても半周期以外であってもよい。

また、周期的に電流値を変化させる際に、パルスジェネレータ等を用いて電流変化をパルス状にしてもよく、その場合の波形は特に限定されず、図７の（ａ）に示す矩形波や（ｂ）に示す三角波のような直線的な波形であっても、（ｃ）に示す正弦波のような曲線的な波形であってもよい。いずれの場合であっても、電流値の最大値が第１の電流値、第３の電流値であり、電流値の最小値が第４の電流値、第２の電流値とすることができる。

さらに、局所的プラズマを生成するための、相対的に大きい第１の電流と第３の電流の値が同じであっても、いずれかが大きくてもよい。また、相対的に小さい第４の電流値と第２の電流値は０であっても、所定の値を有していてもよい。局所的プラズマを内側アンテナ１３ｂの直下、外側アンテナ１３ａの直下にのみ生成しようとする場合には、第４の電流値および第２の電流値は、誘導結合プラズマを発生させない程度に小さい値である必要がある。

なお、外側アンテナ１３ａおよび内側アンテナ１３ｂについて、４本のアンテナ線を９０°ずつずらして巻回して全体が渦巻状になるようにした四重アンテナとしたが、アンテナ線の数は４本に限るものではなく、任意の数の多重アンテナであってよく、また、ずらす角度も９０°に限るものではない。

次に、高周波アンテナの構造の他の例について説明する。
上記例では、外側アンテナ１３ａと内側アンテナ１３ｂとの２つの環状アンテナを同心状に設けて高周波アンテナを構成した場合を示したが、３つ以上の環状アンテナを同心状に配置した構造であってもよい。

図８は３つの環状アンテナを配置した三環状の高周波アンテナを示す。ここでは、最も外側に配置された最外側アンテナ１１３ａ、最も内側に配置された最内側アンテナ１１３ｃ、これらの中間に配置された中間アンテナ１１３ｂを同心状に設けた高周波アンテナ１１３を示している。図８では便宜上、各アンテナの詳細な構造を省略しているが、上記外側アンテナ１３ａおよび内側アンテナ１３ｂと同様の構造のものを用いることができる。

３以上の環状アンテナを設けた場合に、上記２つの環状アンテナを設けた高周波アンテナの場合と同様、一つの高周波電源から分岐して各環状アンテナに高周波電力を供給するようにし、環状アンテナへの給電線に可変コンデンサを設けることにより各アンテナの電流を制御することができる。そして、少なくとも一つのアンテナへの給電線に可変コンデンサを設けることにより、電流制御を行うことができる。上記２つの環状アンテナを設けた高周波アンテナの場合と同等の、環状アンテナごとに異なる比で電流制御を行う場合には、環状アンテナの数をｎとするとｎ−１の環状アンテナの給電線にコンデンサを設ければよい。もちろん、各アンテナに別個の高周波電源を接続してこれらの電流値を独立して制御してもよい。

この場合に、各アンテナに対応する局所的なプラズマを全て時間的に異ならせて生成してもよいし、２つ以上の局所的なプラズマを同じ時間的タイミングで生成するようにしてもよい。また、上述のように電流の値を短時間で周期的に変化させるようにしてもよく、電流変化をパルス状にしてもよい。

次に、各アンテナの構造の他の例について説明する。
上記例では、各アンテナ（外側アンテナ１３ａ、内側アンテナ１３ｂ、最外側アンテナ１１３ａ、中間アンテナ１１３ｂ、最内側アンテナ１１３ｃ等）を環状に構成して一体的に高周波電力が供給されるようにしたが、各アンテナをそれぞれ基板の互いに異なる部分に対応する複数の領域を有するものとし、これら複数の領域に独立して高周波電力が供給されるようにしてもよい。これにより、よりきめの細かいプラズマ分布制御を行うことができる。例えば、矩形基板に対応する矩形状平面を構成し、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第１部分および第２部分を有し、第１部分は複数のアンテナ線が、矩形状平面の４つの角部を形成するとともに、矩形状平面とは異なる位置において４つの角部を結合するように設けられ、第２部分は複数のアンテナ線が、矩形状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、矩形状平面とは異なる位置において４つの辺の中央部を結合するように設けられて、第１部分と第２部分にそれぞれ独立して高周波電力が供給されるようにすることができる。

具体的な構成を図９〜１１を参照して説明する。
例えば、外側アンテナ１３ａが、図９に示すように、プラズマ生成に寄与する誘導電界を形成する誘電体壁２に面した部分が全体として矩形基板Ｇに対応する矩形状（額縁状）平面を構成し、かつ、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第１部分２１３ａと第２部分２１３ｂとを有している。第１部分２１３ａのアンテナ線は、矩形状平面の４つの角部を形成し、矩形状平面とは異なる位置において、４つの角部を結合するように設けられている。また、第２部分２１３ｂのアンテナ線は、矩形状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、矩形状平面とは異なる位置において、これら４つの辺の中央部を結合するように設けられている。第１部分２１３ａへの給電は、４つの端子２２２ａおよび給電線２６９を介して行われ、第２部分２１３ｂへの給電は、４つの端子２２２ｂおよび給電線２７９を介して行われ、これら端子２２２ａ、２２２ｂにはそれぞれ独立して高周波電力が供給される。

図１０に示すように、第１部分２１３ａは、４本のアンテナ線２６１，２６２，２６３，２６４を９０°ずつ位置をずらして巻回した四重アンテナを構成し、誘電体壁２に面した矩形状平面の４つの角部を形成する部分は平面部２６１ａ、２６２ａ、２６３ａ、２６４ａとなっており、これら平面部２６１ａ、２６２ａ、２６３ａ、２６４ａの間の部分は、矩形状平面とは異なる位置になるように上方のプラズマの生成に寄与しない位置に退避した状態の立体部２６１ｂ、２６２ｂ、２６３ｂ、２６４ｂとなっている。図１１に示すように、第２部分２１３ｂも、４本のアンテナ線２７１，２７２，２７３，２７４を９０°ずつ位置をずらして巻回した四重アンテナを構成し、誘電体壁２に面した上記矩形状平面の４つの辺の中央部を形成する部分は平面部２７１ａ、２７２ａ、２７３ａ、２７４ａとなっており、これら平面部２７１ａ、２７２ａ、２７３ａ、２７４ａの間の部分は、矩形状平面とは異なる位置になるように上方のプラズマの生成に寄与しない位置に退避した状態の立体部２７１ｂ、２７２ｂ、２７３ｂ、２７４ｂとなっている。

このような構成により、上記実施形態と同様の４本のアンテナ線を一定の方向に巻回した比較的簡易な多重アンテナの構成をとりながら、角部と辺中央部との独立したプラズマ分布制御を実現することができる。

また、角部に対応する局所的なプラズマと辺中央部に対応する局所的なプラズマを時間を異ならせて生成し、所望の処理分布を形成してもよい。

以上の例では、各アンテナを複数のアンテナ線を巻回した多重アンテナで構成したが、図１２に示すように１本のアンテナ線１８１を渦巻き状に巻回したものであってもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、誘導電界を形成するための複数のアンテナを同心状に設けた例を示したが、これに限らず、図１３に示すように、たとえば複数の渦巻きアンテナ４１３を並列に配置した構造であってもよい。この場合でも、各アンテナ４１３に対応する局所的プラズマを時間的にずらして生成することにより、所望の処理分布を形成することができる。

また、上記実施形態では、プラズマが広がりにくい高圧条件で誘導結合プラズマを生成する場合に本発明を適用した例を示したが、これに限らず、平面位置が異なる複数のアンテナに対応して生成される局所的プラズマを時間を異ならせて生成し、処理終了時に所望の処理分布が得られるものであれば、プラズマが広がりにくい高圧条件に限るものではない。

さらに、上記実施形態では、所定のアンテナに相対的に大きな電流を流して、そのアンテナに対応した位置に局所的プラズマを生成する例を示したが、相対的に小さな電流を流したアンテナに局所的プラズマよりも弱いプラズマが生成されていてもよい。

さらにまた、各アンテナの形態は必ずしも同一でなくてもよい。例えば、一部のアンテナが図２に示す多重アンテナであり、他が図９〜１１に示す多重アンテナであってもよく、多重アンテナと一本のアンテナを渦巻きにしたものとを混在させてもよい。

さらにまた、上記実施形態では、インピーダンスを調整して各アンテナの電流値を調整するために可変コンデンサを用いたが、可変コイル等の他のインピーダンス調整手段であってもよい。また、上記実施形態では一つの高周波電源から各アンテナに高周波電力を分配して供給する例を中心に説明したが、上述したようにアンテナ毎に高周波電源を設けてもよい。

さらにまた、上記実施形態では処理室の天井部を誘電体壁で構成し、アンテナが処理室の外である天井部の誘電体壁の上面に配置された構成について説明したが、アンテナとプラズマ生成領域との間を誘電体壁で隔絶することが可能であればアンテナが処理室内に配置される構造であってもよい。

さらにまた、上記実施形態では本発明をエッチング処理またはアッシング処理に適用した場合について示したが、ＣＶＤ成膜等の他のプラズマ処理装置に適用することができる。さらにまた、基板としてＦＰＤ用の矩形基板を用いた例を示したが、太陽電池等の他の矩形基板を処理する場合にも適用可能であるし、矩形に限らず例えば半導体ウエハ等の円形の基板にも適用可能である。

１；本体容器
２；誘電体壁（誘電体部材）
３；アンテナ室
４；処理室
１３；高周波アンテナ
１３ａ；外側アンテナ
１３ｂ；内側アンテナ
１４；整合器
１５；高周波電源
１６ａ，１６ｂ；給電部材
１９，１９ａ，１９ｂ；給電線
２０；処理ガス供給系
２１；可変コンデンサ
２２ａ，２２ｂ；端子
２３；載置台
３０；排気装置
５０；アンテナユニット
５１；給電部
６１，６２，６３，６４，７１，７２，７３，７４；アンテナ線
９１ａ；外側アンテナ回路
９１ｂ；内側アンテナ回路
１００；制御部
１０１；ユーザーインターフェース
１０２；記憶部
Ｇ；基板

Claims

基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、
前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、
前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、
前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記内側アンテナおよび前記外側アンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む内側アンテナ回路および外側アンテナ回路が形成され、前記内側アンテナ回路および前記外側アンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板に対して誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合プラズマ処理方法であって、
前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記内側アンテナと前記外側アンテナのそれぞれに流す電流の比較において、前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第１の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第２の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにすることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法。
前記第１の処理は、前記内側アンテナに流れる内側電流の電流値を相対的に大きい値である前記局所的プラズマを生成するための第１の電流値とし、前記外側アンテナに流れる外側電流の電流値を相対的に小さい値である第２の電流値として行われ、
前記第２の処理は、前記外側アンテナに流れる外側電流の電流値を相対的に大きい値である前記局所的プラズマを生成するための第３の電流値とし、前記内側アンテナに流れる内側電流の電流値を相対的に小さい値である第４の電流値として行われることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合プラズマ処理方法。
基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、
前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、
前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第１の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第２の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにし、
その際に、前記内側アンテナに供給される内側電流および前記外側アンテナに供給される外側電流の電流値を独立に変化可能とし、前記内側電流の電流値を、前記局所的プラズマを生成するための第１の電流値と前記第１の電流値よりも小さい第４の電流値との間で所定の周期で変化させ、前記外側電流の電流値を、前記局所的プラズマを生成するための第３の電流値と前記第３の電流値よりも小さい第２の電流値との間で前記所定の周期でかつ前記内側電流とは異なる位相で変化させることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法。
前記内側電流と前記外側電流との間の位相差は半周期であることを特徴とする請求項３に記載の誘導結合プラズマ処理方法。
前記内側電流と前記外側電流はパルス状に供給されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の誘導結合プラズマ処理方法。
前記第２の電流値および前記第４の電流値は、それぞれ前記外側アンテナおよび前記内側アンテナが誘導結合プラズマを発生させない程度に小さい値または０であることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理方法。
前記第１の処理の期間および前記第２の処理の期間は、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理方法。
前記第１の処理の期間および前記第２の処理の期間は同じであることを特徴とする請求項７に記載の誘導結合プラズマ処理方法。
前記第１の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値と、前記第２の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値とは、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理方法。
前記第１の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値と、前記第２の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値とは同じであることを特徴とする請求項９に記載の誘導結合プラズマ処理方法。
基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、
前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナは、高周波電力が供給されて誘導電界を形成する渦巻き状をなす複数のアンテナを有し、
前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、
前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記複数のアンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む複数のアンテナ回路が形成され、前記複数のアンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板に対して誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合プラズマ処理方法であって、
前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記複数のアンテナの一部であって少なくとも一つのアンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して、そのアンテナに対応する部分に形成した前記誘導電界により局所的なプラズマを生成して行う処理を、異なるアンテナに対して時間を異ならせて複数回周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにすることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法。
基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、
前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、
前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、
前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記内側アンテナおよび前記外側アンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む内側アンテナ回路および外側アンテナ回路が形成され、前記内側アンテナ回路および前記外側アンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置であって、
さらに、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記内側アンテナと前記外側アンテナのそれぞれに流す電流の比較において、前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第１の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第２の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施させ、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるように制御する制御部を具備することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。
基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、
前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナは、高周波電力が供給されて誘導電界を形成する渦巻き状をなす複数のアンテナを有し、
前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、
前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記複数のアンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む複数のアンテナ回路が形成され、前記複数のアンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置であって、
さらに、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記複数のアンテナの一部であって少なくとも一つのアンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して、そのアンテナに対応する部分に形成した前記誘導電界により局所的なプラズマを生成して行う処理を、異なるアンテナに対して時間を異ならせて複数回周期的に実施させ、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるように制御する制御部を具備することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。