特許 6603999 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6603999

(24)【登録日】2019年10月25日

(45)【発行日】2019年11月13日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20191031BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20191031BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20191031BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20191031BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 L

   H01L21/31 C

   H01L21/302 101C

   C23C16/509

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-26254(P2015-26254)

(22)【出願日】2015年2月13日

(65)【公開番号】特開2016-149287(P2016-149287A)

(43)【公開日】2016年8月18日

【審査請求日】2017年12月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088661

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 恵二

(72)【発明者】

【氏名】高橋 英治

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１１９６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０１３１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９６６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２２１８１４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｃ２３Ｃ １６／５０９

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｊ ３７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空排気されかつガスが導入される真空容器内に配置された高周波アンテナに高周波電源から高周波電流を流すことによって当該真空容器内に誘導電界を発生させてプラズマを生成し、当該プラズマを用いて基板に処理を施す誘導結合型のプラズマ処理装置であって、
前記真空容器内に前記高周波アンテナに沿って配置された副アンテナであって、その両端部付近のみが絶縁物を介して前記真空容器から支持されていて、電気的にフローティング状態に置かれており、かつ前記高周波アンテナに対して前記基板とは反対側に配置されている副アンテナと、
前記真空容器内に位置する部分の前記高周波アンテナおよび前記副アンテナを一括して覆う絶縁カバーとを備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記高周波アンテナの表面と前記副アンテナの表面との間の距離を２５ｍｍ以下（０は含まない）にしている請求項１記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記高周波アンテナおよび前記副アンテナは、前記絶縁カバー内に空間を介して配置されている請求項１または２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、高周波アンテナに高周波電源から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プラズマ（誘導結合型のプラズマ。略称ＩＣＰ）を生成し、当該プラズマを用いて基板に、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、スパッタリング等の処理を施す誘導結合型のプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

誘導結合型のプラズマ処理装置の一例として、特許文献１には、平板状の高周波アンテナを真空容器の開口部に絶縁枠を介して取り付け、当該高周波アンテナの一端と他端間に高周波電源から高周波電力を供給して高周波電流を流し、それによって発生する誘導電界によってプラズマを生成し、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が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第ＷＯ ２００９／１４２０１６号パンフレット（段落００２４−００２６、図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来のプラズマ処理装置においては、大型の基板に対応する等のために高周波アンテナを長くすると、当該高周波アンテナのインピーダンス（特にインダクタンス）が大きくなって高周波電流が流れにくくなり、それによって高周波アンテナが発生させる誘導電界が抑制されるため、誘導結合型のプラズマを効率良く発生させることが困難になるという課題がある。

【0005】

そこでこの発明は、高周波アンテナを長くする場合でも誘導結合型のプラズマを効率良く発生させ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】

【0006】

この発明に係るプラズマ処理装置は、真空排気されかつガスが導入される真空容器内に配置された高周波アンテナに高周波電源から高周波電流を流すことによって当該真空容器内に誘導電界を発生させてプラズマを生成し、当該プラズマを用いて基板に処理を施す誘導結合型のプラズマ処理装置であって、前記真空容器内に前記高周波アンテナに沿って配置された副アンテナであって、その両端部付近のみが絶縁物を介して前記真空容器から支持されていて、電気的にフローティング状態に置かれており、かつ前記高周波アンテナに対して前記基板とは反対側に配置されている副アンテナと、前記真空容器内に位置する部分の前記高周波アンテナおよび前記副アンテナを一括して覆う絶縁カバーとを備えていることを特徴としている。

【0007】

このプラズマ処理装置によれば、高周波アンテナに高周波電流を流すことによって副アンテナに誘導起電力が生じ、それによって、副アンテナを電気的にフローティング状態に置いていても、主として副アンテナの両端部付近の絶縁物部分に自然に存在する静電容量を経由して副アンテナに誘導電流が流れる。この副アンテナに流れる誘導電流による誘導電界と、高周波アンテナに流れる高周波電流による誘導電界とが協働して、誘導結合型のプラズマを効率良く発生させることができる。従って、高周波アンテナを長くする場合でも誘導結合型のプラズマを効率良く発生させることができる。

【0008】

前記高周波アンテナの表面と前記副アンテナの表面との間の距離を２５ｍｍ以下（０は含まない）にしても良い。

【0009】

前記高周波アンテナおよび前記副アンテナは、前記絶縁カバー内に空間を介して配置されていても良い。

【発明の効果】

【0010】

請求項１に記載の発明によれば、高周波アンテナに高周波電流を流すことによって副アンテナに誘導起電力が生じ、それによって、副アンテナを電気的にフローティング状態に置いていても、主として副アンテナの両端部付近の絶縁物部分に自然に存在する静電容量を経由して副アンテナに誘導電流が流れる。この副アンテナに流れる誘導電流による誘導電界と、高周波アンテナに流れる高周波電流による誘導電界とが協働して、誘導結合型のプラズマを効率良く発生させることができる。従って、高周波アンテナを長くする場合でも誘導結合型のプラズマを効率良く発生させることができる。
しかもこの発明によれば、副アンテナはその両端部付近のみが絶縁物を介して真空容器から支持されていて、主として当該両端部付近の絶縁物部分に自然に存在する静電容量をうまく利用しており、当該静電容量は副アンテナと共に閉回路を形成しているので、当該静電容量を経由して副アンテナに前記誘導電流を流すことができる。その結果、高周波アンテナを長くする場合でも誘導結合型のプラズマを効率良く発生させることができるという前記作用効果を奏すると共に、副アンテナと共に閉回路を形成するコンデンサを特に設けなくて済むので、コンデンサを設ける場合に比べて、部品点数の削減、組立作業工程の削減等を図ることができる。
更に、副アンテナは、高周波アンテナに対して基板とは反対側に配置されているので、高周波電源から高周波電流を流してプラズマを主に発生させる高周波アンテナを基板により近づけることができ、従って基板の処理にプラズマをより効率良く用いることができる。

【0011】

しかも、真空容器内に位置する部分の高周波アンテナおよび副アンテナを一括して絶縁カバーで覆っているので、高周波アンテナと副アンテナとの間にプラズマが発生するのを防止して、真空容器内にプラズマを発生させた時にも、副アンテナの電気的フローティング状態を確保することができる。更に、プラズマ中の荷電粒子が高周波アンテナおよび副アンテナに入射するのを防止することができるので、両アンテナにプラズマ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、両アンテナがプラズマ中の荷電粒子によってスパッタされてプラズマおよび基板に対して金属汚染（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。

【0012】

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、高周波アンテナの表面と副アンテナの表面との間の距離を２５ｍｍ以下（０は含まない）にしているので、両アンテナが十分に近くなって、副アンテナに流れる誘導電流による誘導電界と、高周波アンテナを流れる高周波電流による誘導電界との協働によって誘導結合型のプラズマを効率良く発生させる作用効果をより高めることができる。更に、絶縁カバー内にガスが入ったとしても、両アンテナ間の距離が小さくて電子の移動距離が短いので、両アンテナ間にプラズマが発生するのを防止して、副アンテナの電気的フローティング状態をより確実なものにすることができる。

【0013】

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、高周波アンテナおよび副アンテナは絶縁カバー内に空間を介して配置されているので、当該空間の存在によって絶縁カバー表面の電位上昇を抑えることができ、それによってプラズマ電位の上昇を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【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断面図である。

【図2】異なった構成で基板上にフッ素化シリコン窒化膜を形成したときの成膜速度を測定した結果の一例を示す図である。

【図3】図２の結果が得られた理由を説明するためのアンテナ周りの等価回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。このプラズマ処理装置は、真空排気されかつガス８が導入される真空容器２内に配置された高周波アンテナ１８に高周波電源２６から高周波電流Ｉ_R を流すことによって当該真空容器２内に誘導電界を発生させてプラズマ（誘導結合型のプラズマ）３０を生成し、当該プラズマ３０を用いて基板１０に処理を施すように構成されている。

【0016】

基板１０は、例えば、半導体装置や太陽電池を構成する基板、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）を構成する基板等であるが、これに限られるものではない。

【0017】

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。

【0018】

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リング装置とも呼ばれる。

【0019】

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。

【0020】

真空容器２内に、例えば流量調節器（図示省略）および高周波アンテナ１８に沿う方向に配置された複数のガス導入口６を経由して、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、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上に形成することができる。

【0021】

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。バイアス電圧は、例えば負の直流電圧、負のパルス電圧等であるが、これに限られるものではない。このようなバイアス電圧によって、例えば、プラズマ３０中の正イオンが基板１０に入射するときのエネルギーを制御して、基板１０の表面に形成される膜の結晶化度の制御等を行うことができる。基板ホルダ１２内に、基板１０を加熱するヒータを設けておいても良い。

【0022】

高周波アンテナ１８は、この例では直線状のアンテナであり、真空容器２内における基板１０の上方に、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）配置されている。この高周波アンテナ１８の両端部付近は、真空容器２の相対向する壁面に設けられた二つの開口部１６をそれぞれ貫通している。各開口部１６には、各開口部１６を気密に塞ぐように絶縁物（例えば絶縁フランジ）２２が設けられている。高周波アンテナ１８の両端部付近はこの各絶縁物２２を貫通していて、各絶縁物２２を介して真空容器２から支持されている。

【0023】

高周波アンテナ１８から基板ホルダ１２までの距離は、例えば、５０ｍｍ〜２５０ｍｍ程度であり、より具体的には一例として１００ｍｍであるが、これに限られるものではない。

【0024】

なお、各絶縁物２２と真空容器２との間、高周波アンテナ１８と絶縁物２２との間および後述する副アンテナ２０と絶縁物２２との間には、真空シール用のパッキン（例えばＯリング）が設けられているが、これらの図示を省略している。

【0025】

高周波アンテナ１８には、高周波電源２６から整合回路２８を介して高周波電流Ｉ_R が流される。高周波電流Ｉ_R 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。

【0026】

真空容器２内に、高周波アンテナ１８に沿って（例えば実質的に平行に）、副アンテナ２０が配置されている。この副アンテナ２０も、この例では高周波アンテナ１８に合わせて直線状をしている。副アンテナ２０は、例えば高周波アンテナ１８と同程度の長さにすれば良い。副アンテナ２０は、その両端部付近が上記絶縁物２２を介して真空容器２から支持されていて、電気的にフローティング状態（浮いた状態）に置かれている。

【0027】

高周波アンテナ１８に対する副アンテナ２０の位置は、高周波アンテナ１８の上下、左右のいずれでも良いけれども、この例のように、高周波アンテナ１８の上方、即ち高周波アンテナに対して基板１０とは反対側に配置するのが好ましい。そのようにすると、高周波電流Ｉ_R を流してプラズマ３０を主に発生させる高周波アンテナ１８を基板１０により近づけることができるので、基板１０の処理にプラズマ３０をより効率良く用いることができる。

【0028】

なお、図１に示す例では副アンテナ２０の両端部付近が各絶縁物２２を貫通しているけれども、これは後述する副アンテナ２０の両端接地の実験を行う等のためであり、必ずしも貫通していなくても良い。また、絶縁物２２を、高周波アンテナ１８を支持するものと副アンテナ２０を支持するものとに分けても良い。

【0029】

高周波アンテナ１８および副アンテナ２０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、これに限られるものではない。

【0030】

高周波アンテナ１８を中空にして、その中に冷却水等の冷媒を流し、高周波アンテナ１８を冷却するようにしても良い。副アンテナ２０についても同様である。

【0031】

両アンテナ１８、２０の直径（外径）は、大きくする方がインピーダンス（特にインダクタンス）が小さくなるので好ましい。例えば、両アンテナ１８、２０の直径は１２ｍｍ以上にしても良い。両アンテナ１８、２０の直径は、互いに同じにしても良いし、高周波アンテナ１８の直径を副アンテナ２０の直径よりも大きくしても良い。後者のようにすると、主たるアンテナである高周波アンテナ１８のインピーダンス（特にインダクタンス）がより小さくなるので、高周波アンテナ１８に高周波電流Ｉ_R が流れやすくなる。

【0032】

絶縁物２２の材質は、例えば、アルミナ等のセラミックス、石英、またはポリフェニンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のエンジニアリングプラスチック等であるが、これに限られるものではない。

【0033】

このプラズマ処理装置は、更に、真空容器２内に位置する部分の高周波アンテナ１８および副アンテナ２０を一括して覆うものであって、絶縁物製で筒状の絶縁カバー２４を備えている。絶縁カバー２４の両端部と真空容器２との間はシールしなくても良い。絶縁カバー２４内の空間にガス８が入っても、当該空間は小さくて電子の移動距離が短いので、通常は当該空間にプラズマは発生しないからである。

【0034】

絶縁カバー２４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。

【0035】

このプラズマ処理装置においては、高周波アンテナ１８に高周波電流Ｉ_R を流すことによって、高周波アンテナ１８の周囲に高周波磁界が発生し、それによって高周波電流Ｉ_R 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、電子が加速されて高周波アンテナ１８の近傍のガス８を電離させて高周波アンテナ１８の近傍にプラズマ（即ち誘導結合型のプラズマ）３０が発生する。このプラズマ３０は基板１０の近傍まで拡散し、このプラズマ３０によって基板１０に前述した処理を施すことができる。

【0036】

更に、このプラズマ処理装置によれば、高周波アンテナ１８に高周波電流Ｉ_R を流すことによって副アンテナ２０に誘導起電力が生じ、それによって、副アンテナ２０を電気的にフローティング状態に置いていても、主として副アンテナ２０の両端部付近の絶縁物２２部分に自然に存在する静電容量を経由して副アンテナ２０に誘導電流（図３（Ｃ）中の誘導電流Ｉ₂ 参照）が流れる。この副アンテナ２０に流れる誘導電流による誘導電界と、高周波アンテナ１８に流れる高周波電流Ｉ_R による誘導電界とが協働して、誘導結合型のプラズマ３０を効率良く発生させることができる。従って、高周波アンテナ１８を長くする場合でも誘導結合型のプラズマ３０を効率良く発生させることができる。その結果、高周波アンテナ１８を長くして基板１０の大型化等に対応することが容易になる。例えば、高周波アンテナ１８の長さが２０００ｍｍを超えるような場合にも適用することが可能になる。

【0037】

しかも、真空容器２内に位置する部分の高周波アンテナ１８および副アンテナ２０を一括して絶縁カバー２４で覆っているので、高周波アンテナ１８と副アンテナ２０との間にプラズマが発生するのを防止して、真空容器２内にプラズマ３０を発生させた時にも、副アンテナ２０の電気的フローティング状態を確保することができる。更に、プラズマ３０中の荷電粒子が高周波アンテナ１８および副アンテナ２０に入射するのを防止することができるので、両アンテナ１８、２０にプラズマ３０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、両アンテナ１８、２０がプラズマ３０中の荷電粒子によってスパッタされてプラズマ３０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。

【0038】

上述したプラズマ３０を効率良く発生させることができることについて、実験結果を参照して以下により詳しく説明する。

【0039】

図１に示す構成のプラズマ処理装置において、高周波アンテナ１８および副アンテナ２０の長さを共に１３４０ｍｍとし、両アンテナ１８、２０の表面間の距離Ｄを２５ｍｍとし、ガス８としてＳiＦ₄ （四フッ化シリコンガス）およびＮ₂ ガス（窒素ガス）の混合ガスを用い、高周波電源２６から１３・５６ＭＨｚの高周波電流Ｉ_R を高周波アンテナ１８に供給して、前述した誘導電界によって真空容器２内に誘導結合型のプラズマ３０を発生させ、基板１０上にＳiＮ：Ｆ膜（フッ素化シリコン窒化膜）を形成した。そして、このＳiＮ：Ｆ膜の成膜速度を測定した結果の一例を、図２中の（Ｃ）実施例として示す。この実施例のアンテナ周りの等価回路を図３（Ｃ）に示す。なお、図示を簡略化するために、図３では整合回路２８（図１参照）の図示を省略している。

【0040】

また、この実施例との比較のために、上記副アンテナ２０を取り外した場合の成膜速度を測定した結果を、図２中の（Ａ）比較例１として示す。この比較例１のアンテナ周りの等価回路を図３（Ａ）に示す。この比較例１は、副アンテナ２０を有していないので、前述した特許文献１に記載の技術と同様の従来技術に相当する。更に、上記副アンテナ２０の両端部を接地した場合の成膜速度を測定した結果を、図２中の（Ｂ）比較例２として示す。この比較例２のアンテナ周りの等価回路を図３（Ｂ）に示す。なお、比較例１および２においては、副アンテナ２０に関するもの以外は、上記実施例の場合と同じ成膜条件にした。

【0041】

図２に示すように、比較例１の成膜速度が最も小さかった。また、比較例２の成膜速度は、比較例１に比べて１割程度増加した。一方、実施例の成膜速度は、比較例１および２に比べて大きく増加した。

【0042】

高周波アンテナ１８に上記のような高周波電流Ｉ_R を流した時の高周波アンテナ１８近傍の高周波の挙動の解析は容易ではないが、上記のような測定結果が得られた理由は次のようなものであると考えられる。

【0043】

図３（Ａ）に示す比較例１の場合は、アンテナは高周波アンテナ１８のみであり、前述したようにその長さが長くなるとそのインピーダンスＺ₁ 、特にその自己インダクタンスＬ₁ が大きくなって高周波電流Ｉ_R が流れにくくなるので、プラズマ３０の密度が小さく、従って成膜速度も小さい。

【0044】

これに対して、図３（Ｃ）に示す実施例の場合は、副アンテナ２０を電気的にフローティング状態に置いていても、主として副アンテナ２０の両端部付近の絶縁物２２（図１参照）の部分に静電容量Ｃ₂ がそれぞれ自然に存在する（これは、特にコンデンサを設けなくても存在するという意味である）。そして両静電容量Ｃ₂ は、金属製の真空容器２等の接地回路を経由して副アンテナ２０の両端部間に直列に接続された形になり、副アンテナ２０と共に閉回路を形成している。両静電容量Ｃ₂ の値は、略言すれば互いにほぼ等しいと考えても良く、互いに直列接続された二つの静電容量Ｃ₂ の合成の静電容量Ｃ₀ は次式で表される。

【0045】

［数１］
Ｃ₀ ＝Ｃ₂ ／２

【0046】

高周波アンテナ１８に高周波電源２６から高周波電流Ｉ_R を流すことによって、それによる磁束φと鎖交する副アンテナ２０には、ファラデーの法則により、次式で表される誘導起電力Ｖ₂ が生じる。ここで、ωは高周波電流Ｉ_R の角周波数、Ｍは両アンテナ１８、２０間の相互インダクタンス、ｊは虚数単位である。

【0047】

［数２］
Ｖ₂ ＝−ｄφ／ｄｔ＝−ｊωＭＩ_R

【0048】

副アンテナ２０の抵抗は、通常はその自己インダクタンスＬ₂ によるリアクタンスに比べて十分に小さいので、副アンテナ２０を含む閉回路のインピーダンスＺ₂ をリアクタンスを用いて近似的に表すと、上記誘導起電力Ｖ₂ によって、副アンテナ２０には次式で表される誘導電流Ｉ₂ が流れる。Ｃ₀ は数１に示した合成の静電容量である。なお、ここでは図３に示した高周波電流Ｉ_R および誘導電流のＩ₂ の向きを正としている。

【0049】

［数３］
Ｉ₂ ＝Ｖ₂ ／Ｚ₂
≒−ｊωＭＩ_R ／ｊ（ωＬ₂ −１／ωＣ₀ ）
≒−ωＭＩ_R ／（ωＬ₂ −１／ωＣ₀ ）

【0050】

上記静電容量Ｃ₂ は、前述したように主として副アンテナ２０の両端部付近の絶縁物２２部分に自然に存在する静電容量であるので通常は小さく、従ってその合成の静電容量Ｃ₀ も小さい。従って、上記数３中のリアクタンス（ωＬ₂ −１／ωＣ₀ ）は負の値になり、その結果、誘導電流Ｉ₂ は正の値になる。つまり、副アンテナ２０には、図３（Ｃ）に示すとおり、高周波アンテナ１８を流れる高周波電流Ｉ_R と同じ向きの誘導電流Ｉ₂ が流れる。

【0051】

誘導電流Ｉ₂ が高周波電流Ｉ_R と同じ向きに流れると、高周波アンテナ１８のインピーダンスＺ₁ を構成するインダクタンスは、自己インダクタンスＬ₁ よりも相互インダクタンスＭを加味して幾分大きくなることが考えられるけれども、高周波アンテナ１８を流れる高周波電流Ｉ_R が発生させる高周波磁界と、副アンテナ２０を流れる誘導電流Ｉ₂ が発生させる高周波磁界とが同方向になって、高周波アンテナ１８を流れる高周波電流Ｉ_R による誘導電界を、副アンテナ２０を流れる誘導電流Ｉ₂ による誘導電界が増強するように作用するので、誘導結合型のプラズマ３０を効率良く発生させることができる。上記のような作用を総合した結果、プラズマ３０の密度が大きく増加して、成膜速度が比較例１、２に比べて大きく増加したものと考えられる。

【0052】

しかもこの実施例の場合は、電気的にフローティング状態に置いている副アンテナ２０の両端部付近の絶縁物２２部分に自然に存在する静電容量Ｃ₂ をうまく利用しており、副アンテナ２０と共に閉回路を形成するコンデンサを特に設けなくて済む。従って、コンデンサを設ける場合に比べて、部品点数の削減、組立作業工程の削減等を図ることができる。

【0053】

一方、図３（Ｂ）に示す比較例２の場合は、副アンテナ２０の両端部を接地しているため、上記静電容量Ｃ₂ は存在せず、従って数３中のリアクタンス１／ωＣ₀ は０になるので、誘導電流Ｉ₂ は負の値になる。つまり、副アンテナ２０には、図３（Ｂ）に示すものとは逆向きに、即ち高周波アンテナ１８を流れる高周波電流Ｉ_R と逆向きに誘導電流Ｉ₂ が流れる。しかもこの誘導電流Ｉ₂ は、上記実施形態の場合よりも大きくなる。

【0054】

誘導電流Ｉ₂ が高周波電流Ｉ_R と逆向きに流れると、高周波アンテナ１８のインピーダンスＺ₁ を構成するインダクタンスは、自己インダクタンスＬ₁ よりも相互インダクタンスＭを加味して幾分小さくなり、それによって高周波アンテナ１８に高周波電流Ｉ_R が流れやすくなる反面、高周波アンテナ１８を流れる高周波電流Ｉ_R による誘導電界を、副アンテナ２０を流れる誘導電流Ｉ₂ による誘導電界が弱めるように作用する。上記のような作用を総合した結果、プラズマ３０の密度はあまり増加せず、従って成膜速度も比較例１に比べてあまり増加しなかったものと考えられる。

【0055】

再び図１を参照して、高周波アンテナ１８の表面と副アンテナ２０の表面との間の距離Ｄを２５ｍｍ以下（０は含まない）にするのが好ましい。そのようにすると、両アンテナ１８、２０が十分に近くなって、副アンテナ２０に流れる誘導電流Ｉ₂ による誘導電界と、高周波アンテナ１８を流れる高周波電流Ｉ_R による誘導電界との協働によって誘導結合型のプラズマ３０を効率良く発生させる前述した作用効果をより高めることができる。更に、絶縁カバー２４内にガス８が入ったとしても、両アンテナ１８、２０間の距離が小さくて電子の移動距離が短いので、両アンテナ１８、２０間にプラズマが発生するのを防止して、副アンテナ２０の電気的フローティング状態をより確実なものにすることができる。

【0056】

前記絶縁カバー２４内の両アンテナ１８、２０以外の部分に、樹脂等の絶縁物が充填されていても良い。そのようにすると、絶縁カバー２４内でプラズマが発生するのをより確実に防止することができる。

【0057】

また、高周波アンテナ１８および副アンテナ２０は、この実施形態のように、絶縁カバー２４内に空間２３を介して配置しておいても良い。そのようにすると、当該空間２３の存在によって絶縁カバー２４の表面の電位上昇を抑えることができ、それによってプラズマ３０の電位の上昇を抑えることができる。

【0058】

副アンテナ２０を曲げること等によって、高周波アンテナ１８と副アンテナ２０との間の上記距離Ｄを、上記範囲内において、例えば５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲内において、高周波アンテナ１８の長手方向において変化させても良い。そのようにすると、高周波アンテナ１８の長手方向におけるプラズマ３０の密度分布を制御して、基板１０上に形成される膜の密度分布を制御することが可能になる。

【0059】

絶縁カバー２４で覆われた高周波アンテナ１８および副アンテナ２０を一つのアンテナユニットとして、基板１０の大きさ等に応じて、複数のアンテナユニットを基板１０の表面に沿う方向に並設しても良い。そのようにすると、面積のより大きいプラズマ３０を発生させて、より大型の基板１０に処理を施すことが可能になる。

【符号の説明】

【0060】

２ 真空容器
８ ガス
１０ 基板
１８ 高周波アンテナ
２０ 副アンテナ
２２ 絶縁物
２４ 絶縁カバー
２６ 高周波電源
３０ プラズマ

【図1】

【図2】

【図3】