特開 2023-119134 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023119134

(43)【公開日】2023-08-28

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20230821BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

H05H1/46 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022021813

(22)【出願日】2022-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山澤 陽平

【テーマコード（参考）】

2G084

【Ｆターム（参考）】

2G084BB05

2G084BB14

2G084CC04

2G084CC05

2G084CC08

2G084CC13

2G084DD03

2G084DD13

2G084DD38

(57)【要約】

【課題】プラズマ処理の均一性を向上させる。
【解決手段】プラズマ処理装置は、チャンバ、窓部材、ガス導入口、およびアンテナを備える。チャンバは、基板を収容する。窓部材は、チャンバの上部を構成する。ガス導入口は、チャンバの側壁および窓部材の少なくともいずれかに設けられ、チャンバ内にガスを供給する。アンテナは、窓部材を介してチャンバの上方に設けられ、導電性の材料により線状に形成されている。アンテナは、チャンバ内にＲＦ電力を放射することによりチャンバ内に供給されたガスをプラズマ化する。アンテナは、第１のコイルと、複数の第２のコイルとを有する。第１のコイルには、ＲＦ電力が供給される。第２のコイルは、同一形状に形成され、第１のコイルの周囲に、第１のコイルの中心軸を中心として回転対称に複数配置されている。それぞれの第２のコイルの一端には、可変容量コンデンサが１つずつ接続されている。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を収容するチャンバと、
前記チャンバの上部を構成する窓部材と、
前記チャンバの側壁および前記窓部材の少なくともいずれかに設けられ、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、
前記窓部材を介して前記チャンバの上方に設けられ、導電性の材料により線状に形成されたアンテナであって、前記チャンバ内にＲＦ（Radio Frequency）電力を放射することにより前記チャンバ内に供給されたガスをプラズマ化するアンテナと
を備え、
前記アンテナは、
ＲＦ電力が供給される第１のコイルと、
同一形状に形成され、前記第１のコイルの周囲に、前記第１のコイルの中心軸を中心として回転対称に複数配置されている複数の第２のコイルと
を有し、
それぞれの前記第２のコイルの一端には、可変容量コンデンサが１つずつ接続されているプラズマ処理装置。

【請求項2】

それぞれの前記第２のコイルの他端は接地されており、
それぞれの前記可変容量コンデンサの一端は前記第２のコイルの一端に接続されており、それぞれの前記可変容量コンデンサの他端は接地されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

それぞれの前記第２のコイルの他端はコンデンサを介して接地されており、
それぞれの前記可変容量コンデンサの一端は前記第２のコイルの一端に接続されており、それぞれの前記可変容量コンデンサの他端は接地されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

それぞれの前記第２のコイルの一端および他端は、対応する前記可変容量コンデンサを介して接続されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

それぞれの前記第２のコイルの他端は、開放されており、
それぞれの前記第２のコイルの一端は、対応する前記可変容量コンデンサを介して接地されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

それぞれの前記第２のコイルの他端は、
当該第２のコイルの一端よりも前記第１のコイルから遠い位置に配置されている請求項５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

それぞれの前記第２のコイルの他端は、
当該第２のコイルの一端よりも前記窓部材から遠い位置に配置されている請求項５または６に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記第１のコイルは、前記中心軸を中心として回転対称な形状である請求項１から７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記第１のコイルは、互いに離間して配置された複数のコイルを有する請求項１から８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

それぞれの前記第２のコイルは、湾曲しており、
前記第１のコイルから離れる方向に凸となる向きで前記第１のコイルの周囲に配置されている請求項１から９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項11】

前記第１のコイルと、それぞれの前記第２のコイルとは、同一の平面内に配置されている請求項１から１０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】

本開示の種々の側面および実施形態は、プラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマプロセスにおいて、プロセスの均一性は、歩留まり向上において重要な要素である。近年の半導体デバイスの微細化の進展や半導体基板の大口径化に伴って、プロセスの均一性ますます重要性を増している。下記の特許文献１には、アンテナのコイルを基板に対向する位置に複数設けることにより、チャンバ内のプラズマの分布を制御する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５２２７２４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、プラズマ処理の均一性を向上させることができるプラズマ処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面は、プラズマ処理装置であって、チャンバと、窓部材と、ガス導入口と、アンテナとを備える。チャンバは、基板を収容する。窓部材は、チャンバの上部を構成する。ガス導入口は、チャンバの側壁および窓部材の少なくともいずれかに設けられ、チャンバ内にガスを供給する。アンテナは、窓部材を介してチャンバの上方に設けられ、導電性の材料により線状に形成されている。アンテナは、チャンバ内にＲＦ（Radio Frequency）電力を放射することによりチャンバ内に供給されたガスをプラズマ化する。アンテナは、第１のコイルと、複数の第２のコイルとを有する。第１のコイルには、ＲＦ電力が供給される。第２のコイルは、同一形状に形成され、第１のコイルの周囲に、第１のコイルの中心軸を中心として回転対称に複数配置されている。それぞれの第２のコイルの一端には、可変容量コンデンサが１つずつ接続されている。

【発明の効果】

【0006】

本開示の種々の側面および実施形態によれば、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示す概略断面図である。

【図2】図２は、アンテナの形状および配置の一例を示す平面図である。

【図3】図３は、第２のコイルの形状および配置の他の例を示す平面図である。

【図4】図４は、第２のコイルの形状および配置の他の例を示す平面図である。

【図5】図５は、第２のコイルの形状および配置の他の例を示す平面図である。

【図6】図６は、第２のコイルの形状および配置の他の例を示す平面図である。

【図7】図７は、第１の実施形態におけるアンテナの回路構成の一例を示す接続図である。

【図8】図８は、第２の実施形態におけるアンテナの回路構成の一例を示す接続図である。

【図9】図９は、第３の実施形態におけるアンテナの回路構成の一例を示す接続図である。

【図10】図１０は、第２のコイルの端部と窓部材との間の距離の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、開示されるプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示されるプラズマ処理装置が限定されるものではない。

【0009】

本開示は、プラズマ処理の均一性をさらに向上させることができる技術を提供する。

【0010】

（第１の実施形態）
［プラズマ処理システム１００の構成］
以下に、プラズマ処理システム１００の構成例について説明する。図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システム１００の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理システム１００は、誘導結合型のプラズマ処理装置１および制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０、および排気システム４０を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理チャンバ１０の上部を構成する窓部材１０１を含む。本実施形態において、窓部材１０１は、例えば石英やセラミック等の誘電体によって構成される。なお、窓部材１０１は、例えばアルミ等の金属（導電体）、または、例えばシリコン等の半導体によって構成されてもよい。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１、ガス導入部、およびアンテナ５０を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置されている。アンテナ５０は、窓部材１０１を介してプラズマ処理チャンバ１０の上方に設けられており、銅等の導電性の材料により線状に形成されている。アンテナ５０は、中心軸Ｘを中心として回転対称に配置されている。「回転対称」とは、図形を特徴付ける対称性の一種であり、ｎを２以上の整数とした場合、図形をある中心の周りを（３６０／ｎ）°回転させると自らの図形と重なる性質である。アンテナ５０は、プラズマ処理チャンバ１０内にＲＦ電力を放射することにより、プラズマ処理チャンバ１０内に供給されたガスをプラズマ化する。プラズマ処理チャンバ１０は、窓部材１０１、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２、および基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。

【0011】

基板支持部１１は、本体部１１１およびリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域である基板支持面１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域であるリング支持面１１１ｂとを有する。基板Ｗはウエハと呼ばれることもある。本体部１１１のリング支持面１１１ｂは、平面視で本体部１１１の基板支持面１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の基板支持面１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の基板支持面１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１のリング支持面１１１ｂ上に配置されている。

【0012】

一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０および静電チャック１１１１を含む。基台は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１の上面は、基板支持面１１１ａである。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２、および基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ１１１１ａ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面１１１ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

【0013】

ガス導入部は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。一実施形態において、ガス導入部は、中央ガス注入部（ＣＧＩ：Center Gas Injector）１３を含む。中央ガス注入部１３は、基板支持部１１の上方に配置され、窓部材１０１に形成された中央開口部に取り付けられる。中央ガス注入部１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス流路１３ｂ、および少なくとも１つのガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス流路１３ｂを通過してガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。なお、ガス導入部は、中央ガス注入部１３に加えて、またはその代わりに、側壁１０２に形成された１または複数の開口部に取り付けられる１または複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Side Gas Injector）を含んでもよい。サイドガス注入部は、ガス導入口の一例である。

【0014】

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１および少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応するガスソース２１からそれぞれに対応する流量制御器２２を介して中央ガス注入部１３に供給するように構成されている。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラまたは圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調またはパルス化する１またはそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

【0015】

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ（Radio Frequency）電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号を、アンテナ５０、または、アンテナ５０および基板支持部１１の導電性部材に供給するように構成される。ＲＦ信号は、ＲＦ電力と呼んでもよい。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１またはそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオンを基板Ｗに引き込むことができる。

【0016】

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、アンテナ５０に結合され、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ生成用のソースＲＦ信号を生成するように構成される。ソースＲＦ信号は、ソースＲＦ電力と呼んでもよい。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１または複数のソースＲＦ信号は、アンテナ５０に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号は、バイアスＲＦ電力と呼んでもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１または複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

【0017】

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、バイアスＤＣ生成部３２ａを含む。一実施形態において、バイアスＤＣ生成部３２ａは、基板支持部１１の導電性部材に接続され、バイアスＤＣ信号を生成するように構成される。生成されたバイアスＤＣ信号は、基板支持部１１の導電性部材に印加される。一実施形態において、バイアスＤＣ信号が、静電チャック１１１１内の電極のような他の電極に印加されてもよい。種々の実施形態において、バイアスＤＣ信号は、パルス化されてもよい。なお、バイアスＤＣ生成部３２ａは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

【0018】

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁および真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。

【0019】

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部または全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Central Processing Unit）２ａ１、記憶部２ａ２、および通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

【0020】

［アンテナ５０の構成］
図２は、アンテナ５０の形状および配置の一例を示す平面図である。アンテナ５０は、内側コイル５１と、外側コイル５２とを有する。内側コイル５１は、第１のコイルの一例である。本実施形態において、内側コイル５１および外側コイル５２は、中心軸Ｘに交差する同一の平面（例えば水平面）内に設けられている。しかし、開示の技術はこれに限られず、内側コイル５１および外側コイル５２は、異なる平面内に設けられていてもよい。あるいは、内側コイル５１および外側コイル５２の少なくとも一部が内側コイル５１および外側コイル５２が配置された平面と異なる平面内に配置されていてもよい。

【0021】

内側コイル５１には、電源３０からＲＦ電力が供給される。内側コイル５１は、電源３０から供給されたＲＦ電力によって磁界を発生させ、発生した磁界により外側コイル５２と誘導結合する。そして、内側コイル５１は、電源３０から供給されたＲＦ電力の一部をプラズマ処理チャンバ１０内に放射し、他の一部を外側コイル５２に供給する。本実施形態において、内側コイル５１は、互いに離間したコイル５１ａおよびコイル５１ｂを有する。コイル５１ａおよびコイル５１ｂは、中心軸Ｘを中心として回転対称に配置されている。即ち、内側コイル５１は、中心軸Ｘを中心として回転対称な形状である。

【0022】

図２の例では、コイル５１ａおよびコイル５１ｂは、それぞれ、中心軸Ｘを中心として、中心軸Ｘのまわりを１．５周まわる渦巻状に形成されている。また、図２の例では、コイル５１ａの最外周の端部は、中心軸Ｘに対して、コイル５１ｂの最外周の端部と反対の位置に配置されており、コイル５１ａの最内周の端部は、中心軸Ｘに対して、コイル５１ｂの最内周の端部と反対の位置に配置されている。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに形成されるプラズマに対して、コイル５１ａおよびコイル５１ｂの端部から放射される不連続な電磁波の影響を緩和することができる。

【0023】

なお、図２の例では、内側コイル５１は、渦巻状に形成された２つのコイル５１ａおよびコイル５１ｂを有するが、開示の技術はこれに限られない。内側コイル５１を構成するコイルは、中心軸Ｘを中心とする回転対称の形状を有するものであれば、直線状、折れ線状、曲線状、放射状、多角形状、またはこれらの組み合わせのような形状であってもよい。

【0024】

外側コイル５２は、同一形状に形成された複数のコイル５２ａ、コイル５２ｂ、コイル５２ｃ、およびコイル５２ｄを有する。コイル５２ａ～５２ｄは、第２のコイルの一例である。コイル５２ａ～５２ｄのそれぞれは、内側コイル５１のコイルの中心軸Ｘを中心として内側コイル５１の周囲に回転対称に複数配置されている。コイル５２ａ～５２ｄのそれぞれは、内側コイル５１と誘導結合し、内側コイル５１から供給されたＲＦ電力に応じて、プラズマ処理空間１０ｓにＲＦ電力を放射する。図２の例では、内側コイル５１の周囲に回転対称に４つのコイル５２ａ～５２ｄが配置されているが、開示の技術はこれに限られない。内側コイル５１の周囲に回転対称に複数のコイルが配置されていれば、外側コイル５２を構成するコイルの数は、４つより少なくてもよく、４つより多くてもよい。また、コイルの数は偶数であってもよく、奇数であってもよい。

【0025】

また、本実施形態において、コイル５２ａ～５２ｄのそれぞれは湾曲しており、内側コイル５１から離れる方向に凸となる向きで内側コイル５１の周囲に配置されている。図２の例では、コイル５２ａは、内側コイル５１から離れる方向Ａに凸となる向きで内側コイル５１の周囲に配置されており、コイル５２ｂは、内側コイル５１から離れる方向Ｂに凸となる向きで、内側コイル５１の周囲に配置されている。同様に、コイル５２ｃは、内側コイル５１から離れる方向Ｃに凸となる向きで内側コイル５１の周囲に配置されており、コイル５２ｄは、内側コイル５１から離れる方向Ｄに凸となる向きで、内側コイル５１の周囲に配置されている。

【0026】

なお、図２の例では、外側コイル５２が有するそれぞれのコイル５２ａ～５２ｄは湾曲した形状を有するが、開示の技術はこれに限られない。外側コイル５２が有するそれぞれのコイル５２ａ～５２ｄは、同一の形状であれば、直線状、折れ線状、曲線状、放射状、多角形状、またはこれらの組み合わせのような形状であってもよい。

【0027】

例えば、外側コイル５２が有するコイル５２ａ～５２ｄは、例えば図３に示されるように、内側コイル５１の周囲に、中心軸Ｘを中心とする円周に沿って配置されてもよい。また、コイル５２ａ～５２ｄは、例えば図４に示されるように、隣り合うコイルの端部が、中心軸Ｘを中心とする円周方向において重なるように配置されてもよい。さらに、コイル５２ａ～５２ｄは、例えば図５に示されるように、隣り合うコイルの一部が重なるように配置されてもよい。

【0028】

あるいは、例えば図６に示されるように、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄが、中心軸Ｘを中心として、中心軸Ｘのまわりを１．２５周まわる渦巻状に形成されていてもよい。図６の例では、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄが、中心軸Ｘを中心として、９０°ずつずらして配置されている。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに形成されるプラズマに対して、コイル５２ａ～５２ｄの端部から放射される不連続な電磁波の影響を緩和することができる。

【0029】

なお、図３～図６では、内側コイル５１が配置される領域がハッチングで示されている。図３～図６では、外側コイル５２の形状のバリエーションについて記載されたが、図３～図６に開示されたアンテナの形状のバリエーションは、内側コイル５１に対しても適用することができる。

【0030】

［アンテナ５０の回路構成］
図７は、第１の実施形態におけるアンテナ５０の回路構成の一例を示す接続図である。内側コイル５１が有するコイル５１ａおよびコイル５１ｂの一端は、電源３０に接続されており、コイル５１ａおよびコイル５１ｂの他端は、コンデンサ５１０を介して接地されている。

【0031】

外側コイル５２が有するコイル５２ａ～５２ｄのそれぞれには、可変容量コンデンサが１つずつ接続されている。図７の例では、コイル５２ａの一端である端部５２０ａは、可変容量コンデンサ５３ａを介して接地されている。コイル５２ａの他端である端部５２１ａは接地されている。コイル５２ｂの一端である端部５２０ｂは、可変容量コンデンサ５３ｂを介して接地されている。コイル５２ｂの他端である端部５２１ｂは接地されている。コイル５２ｃの一端である端部５２０ｃは、可変容量コンデンサ５３ｃを介して接地されている。コイル５２ｃの他端である端部５２１ｃは接地されている。コイル５２ｄの一端である端部５２０ｄは、可変容量コンデンサ５３ｄを介して接地されている。コイル５２ｄの他端である端部５２１ｄは接地されている。なお、端部５２０ａ、端部５２０ｂ、端部５２０ｃ、および端部５２０ｄは、それぞれ、固定された容量のコンデンサを介して接地されてもよい。

【0032】

可変容量コンデンサ５３ａ～５３ｄの容量を調整することにより、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄに流れる電流を調整することができる。それぞれの可変容量コンデンサ５３ａ～５３ｄの容量の個別調整は、例えば制御部２によって実行される。それぞれのコイル５２ａ～５２ｄに流れる電流を調整することにより、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄの下方のプラズマ処理空間１０ｓに形成されるプラズマの密度を調整することができる。例えば、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄに流れる電流を同量、増減させることにより、中心軸Ｘを中心とする径方向のプラズマ密度の分布を調整することができる。また、例えば、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄに流れる電流を異なる値となるように調整することにより、中心軸Ｘを中心とする周方向のプラズマ密度の分布を調整することができる。

【0033】

以上、第１の実施形態について説明した。上記説明から明らかなように、本実施形態のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０と、窓部材１０１と、ガス導入口１３ｃと、アンテナ５０とを備える。プラズマ処理チャンバ１０は、基板Ｗを収容する。窓部材１０１は、プラズマ処理チャンバ１０の上部を構成する。ガス導入口１３ｃは、プラズマ処理チャンバ１０の側壁および窓部材１０１の少なくともいずれかに設けられ、プラズマ処理チャンバ１０内にガスを供給する。アンテナ５０は、窓部材１０１を介してプラズマ処理チャンバ１０の上方に設けられ、導電性の材料により線状に形成されている。アンテナ５０は、プラズマ処理チャンバ１０内にＲＦ電力を放射することによりプラズマ処理チャンバ１０内に供給されたガスをプラズマ化する。アンテナ５０は、内側コイル５１と、複数のコイル５２ａ～５２ｄとを有する。内側コイル５１には、ＲＦ電力が供給される。コイル５２ａ～５２ｄは、同一形状に形成され、内側コイル５１の周囲に、内側コイル５１の中心軸Ｘを中心として回転対称に複数配置されている。それぞれのコイル５２ａ～５２ｄの一端には、可変容量コンデンサが１つずつ接続されている。このような構成のプラズマ処理装置１により、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。

【0034】

また、上記した第１の実施形態において、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄの他端は、接地されている。それぞれの可変容量コンデンサ５３ａ～５３ｄの一端はそれぞれのコイル５２ａ～５２ｄに接続されており、他端は接地されている。これにより、それぞれの可変容量コンデンサ５３ａ～５３ｄの容量を調整することにより、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄに流れる電流を個別に調整することができる。

【0035】

また、上記した第１の実施形態において、内側コイル５１は、中心軸Ｘを中心として回転対称な形状である。これにより、磁界をプラズマ処理チャンバ１０内により均一に放射することができ、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。

【0036】

また、上記した第１の実施形態において、内側コイル５１は、互いに離間して配置された複数のコイル５１ａおよびコイル５１ｂを有する。これにより、磁界をプラズマ処理チャンバ１０内により均一に放射することができ、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。

【0037】

また、上記した第１の実施形態において、コイル５２ａ～５２ｄのそれぞれは、湾曲しており、内側コイル５１から離れる方向に凸となる向きで内側コイル５１の周囲に配置されている。これにより、それぞれの可変容量コンデンサ５３ａ～５３の下方に放射される磁界の大きさを、それぞれ個別に精度良く調整することができる。

【0038】

また、上記した第１の実施形態において、内側コイル５１と、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄとは、中心軸Ｘに交差する同一の平面内に配置されている。これにより、プラズマ処理チャンバ１０内に放射される磁界の分布を精度良く調整することができる。

【0039】

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、外側コイル５２が有するそれぞれのコイルの両端は、可変容量コンデンサを介して接続されている。図８は、第２の実施形態におけるアンテナ５０の回路構成の一例を示す接続図である。例えば図８に示されるように、コイル５２ａの端部５２０ａおよび端部５２１ａは、可変容量コンデンサ５３ａを介して接続されており、コイル５２ｂの端部５２０ｂおよび端部５２１ｂは、可変容量コンデンサ５３ｂを介して接続されている。また、コイル５２ｃの端部５２０ｃおよび端部５２１ｃは、可変容量コンデンサ５３ｃを介して接続されており、コイル５２ｄの端部５２０ｄおよび端部５２１ｄは、可変容量コンデンサ５３ｄを介して接続されている。図８のような構成のアンテナ５０であっても、可変容量コンデンサ５３ａ～５３ｄの容量を調整することにより、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄに流れる電流を調整することができる。

【0040】

また、図８のような構成のアンテナ５０では、プラズマ処理空間１０ｓに形成されるプラズマと、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄとの間の電位差を小さくすることができる。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに形成されるプラズマと、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄとの間の容量結合を抑制することができる。

【0041】

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、外側コイル５２が有するそれぞれのコイルの一端は、可変容量コンデンサを介して接地されており、他端は開放されている。図９は、第３の実施形態におけるアンテナ５０の回路構成の一例を示す接続図である。例えば図９に示されるように、コイル５２ａの端部５２０ａは、可変容量コンデンサ５３ａを介して接地されており、端部５２１ａは開放されている。コイル５２ｂの端部５２０ｂは、可変容量コンデンサ５３ｂを介して接地されており、端部５２１ｂは開放されている。コイル５２ｃの端部５２０ｃは、可変容量コンデンサ５３ｃを介して接地されており、端部５２１ｃは開放されている。コイル５２ｄの端部５２０ｄは、可変容量コンデンサ５３ｄを介して接地されており、端部５２１ｄは開放されている。図９のような構成のアンテナ５０であっても、可変容量コンデンサ５３ａ～５３ｄの容量を調整することにより、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄに流れる電流を調整することができる。

【0042】

また、図９のような構成のアンテナ５０では、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄの開放端の電圧が高くなる。これにより、低圧環境等のようにプラズマの着火が難しい条件であっても、プラズマを着火させることができる。ただし、プラズマ処理空間１０ｓに形成されるプラズマと、コイル５２ａ～５２ｄとの間の電位差が大きくなると、プラズマとコイル５２ａ～５２ｄとの間で容量結合が起こり、プラズマのモードが容量結合モードになってしまう場合がある。そのため、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄの開放端は、中心軸Ｘの方向において、プラズマ処理空間１０ｓの中央から離れた位置に配置されることが好ましい。

【0043】

例えば図９に示されるように、中心軸Ｘの方向において、コイル５２ａの端部５２１ａと内側コイル５１との距離Ｌ２は、コイル５２ａの端部５２０ａと内側コイル５１との距離Ｌ１よりも長い。コイル５２ｂ～コイル５２ｄについても同様である。なお、内側コイル５１は、中心軸Ｘの方向において、プラズマ処理空間１０ｓの略中央に配置されている。このように、本実施形態では、それぞれのコイル５２ａ～コイル５２ｄの開放端（端部５２１ａ～５２１ｄ）は、コイル５２ａ～コイル５２ｄの端部（端部５２０ａ～５２０ｄ）よりも内側コイル５１から遠い位置に配置されている。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに形成されるプラズマにおいて、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄの端部との間の容量結合の影響を抑制することができる。

【0044】

また、第３の実施形態では、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄの開放端の電圧が高くなるため、開放端から放射さる電界の強度が大きくなる。そのため、開放端付近において、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄから放射される電界によりイオン等の荷電粒子が引き寄せられ、引き寄せられた荷電粒子により開放端の近傍の窓部材１０１がスパッタリングされる場合がある。これにより、開放端の近傍の窓部材１０１からパーティクルが発生する場合がある。

【0045】

そこで、第３の実施形態では、例えば図１０に示されるように、コイル５２ａの開放端である端部５２１ａと窓部材１０１との間の距離Ｄ２は、コイル５２ａの端部５２０ａと窓部材１０１との間の距離Ｄ１よりも長くすることが好ましい。コイル５２ｂ～コイル５２ｄについても同様である。即ち、それぞれのコイル５２ａ～５２ｄの開放端（端部５２１ａ～５２１ｄ）は、可変容量コンデンサが接続されているそれぞれのコイル５２ａ～５２ｄの端部（端部５２０ａ～５２０ｄ）よりも窓部材１０１から遠い位置に配置されることが好ましい。これにより、窓部材１０１から発生するパーティクルを抑制することができる。

【0046】

［その他］
なお、本開示は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

【0047】

例えば、上記した各実施形態において、プラズマ処理空間１０ｓに形成されているプラズマの状態を測定する装置を設け、測定されたプラズマの状態に基づいて、可変容量コンデンサ５３ａ～５３ｄのそれぞれの容量を調整してもよい。例えば、測定されたプラズマの分布に偏りがある場合には、コイル５２ａ～５２ｄにその偏りを抑制するような電流が流れるように、それぞれの可変容量コンデンサ５３ａ～５３ｄの容量を調整してもよい。そのような制御は、例えば制御部２によって実現される。

【0048】

また、前の工程において、基板Ｗ上におけるプロセスの偏りが検出された場合には、プラズマ処理装置１において、そのようなプロセスの偏りと逆の偏りを発生させるような偏ったプラズマの分布を意図的に生成させてもよい。これにより、複数の工程を経て製造される半導体装置において、全体としてプロセスの偏りを抑制することができ、半導体装置の品質を向上させることができる。

【0049】

なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0050】

Ｘ 中心軸
Ｗ 基板
１００ プラズマ処理システム
１ プラズマ処理装置
１０ プラズマ処理チャンバ
１０ｅ ガス排出口
１０ｓ プラズマ処理空間
１０１ 窓部材
１０２ 側壁
１１ 基板支持部
１１１ 本体部
１１１ａ 基板支持面
１１１ｂ リング支持面
１１１０ 基台
１１１０ａ 流路
１１１１ 静電チャック
１１１１ａ ヒータ
１１２ リングアセンブリ
１３ 中央ガス注入部
１３ａ ガス供給口
１３ｂ ガス流路
１３ｃ ガス導入口
２０ ガス供給部
２１ ガスソース
２２ 流量制御器
３０ 電源
３１ ＲＦ電源
３１ａ 第１のＲＦ生成部
３１ｂ 第２のＲＦ生成部
３２ ＤＣ電源
３２ａ バイアスＤＣ生成部
４０ 排気システム
５０ アンテナ
５１ 内側コイル
５１ａ コイル
５１ｂ コイル
５１０ コンデンサ
５２ 外側コイル
５２０ 端部
５２１ 端部
５２ａ コイル
５２ｂ コイル
５２ｃ コイル
５２ｄ コイル
５３ａ 可変容量コンデンサ
５３ｂ 可変容量コンデンサ
５３ｃ 可変容量コンデンサ
５３ｄ 可変容量コンデンサ
２ 制御部
２ａ コンピュータ
２ａ１ 処理部
２ａ２ 記憶部
２ａ３ 通信インターフェース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】