JP3830814B2 - プラズマプロセス装置およびプラズマ制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラズマプロセス装置およびプラズマ制御方法に関し、より特定的には、マイクロ波を利用したプラズマプロセス装置およびプラズマ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置や半導体装置などの製造工程においては、成膜工程、エッチング工程およびアッシング工程などにおいてプラズマを利用したプラズマプロセス装置が使用されている。このようなプラズマプロセス装置において、処理対象物である基板の被処理面全体に対して均一な処理を行なうためには、被処理面全体に対して均一なプラズマを発生させる必要がある。
【０００３】
また、近年、半導体記憶装置などに代表される半導体デバイスや液晶表示装置などの分野では、シリコンウェハやガラス基板といった基板の大型化が進んでいる。特に、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶表示装置の場合、基板として１メートル角というような大きなサイズの矩形基板が用いられる可能性がある。さらに、タクトタイムの向上のためには、多数の基板を一括して処理する事が好ましい。そのため、上述したような大型の矩形基板の被処理面全体や複数の基板の被処理面全体に対して、処理の均一性を向上させることが可能なプラズマプロセス装置が求められている。
【０００４】
上述したような大型の基板に対するプラズマ処理の均一性を向上させる従来の技術として、たとえば特開２０００−１５０１９５公報に開示された技術が挙げられる。
【０００５】
図２５は、上記特開２０００−１５０１９５公報に開示されたプラズマプロセス装置の断面模式図であり、図２６は、図２５に示したプラズマプロセス装置の平面模式図である。図２５および図２６を参照して、従来のプラズマプロセス装置を説明する。
【０００６】
図２５および図２６に示すように、従来のプラズマプロセス装置は有底円筒形状の反応器１０１を備える。この反応器１０１の上部には石英またはアルミナなどの誘電体からなる封止板１０２が配置されている。反応器１０１の内部はこの封止板１０２により気密状態に封止されている。反応器１０１の内部には、封止板１０２と対向する位置に、基板１１１を保持するための基板ホルダ１１２が配置されている。
【０００７】
封止板１０２の上部には、封止板１０２を覆うようにカバー部材１０３が配置されている。カバー部材１０３は導電性の金属からなり、ほぼ円形蓋状に成形されている。カバー部材１０３は反応器１０１の上部に固定されている。カバー部材１０３上には、反応器１０１の内部にマイクロ波を導入するための管状導波管型アンテナ１０４が設置されている。
【０００８】
管状導波管型アンテナ１０４には複数のスロット１０５が放射状に設けられている。スロット１０５の位置は、管状導波管型アンテナ１０４において生成されるマイクロ波の定在波の腹節の位置を考慮して決定されている。具体的には、スロット１０５は、管状導波管型アンテナ１０４の終端部からλ／２の間隔を隔てて配置されている（なお、λはマイクロ波の定在波の波長を表す）。
【０００９】
各スロット１０５には、スロット１０５の開口面積を自在に変更するためのアルミニウム製のシャッタ１０６が設置されている。シャッタ１０６は、ステッピングモータ１０７、第１ギヤ部１０８、第２ギヤ部１０９および支持部１１０からなる調整機構により円周方向に駆動可能となっている。
【００１０】
シャッタ１０６が移動する（開閉する）ことにより、スロット１０５の開口面積を変更することができる。このため、スロット１０５から反応器１０１の内部に放射されるマイクロ波の電界強度を調整することができる。この結果、上記特開２０００−１５０１９５公報に開示されたプラズマプロセス装置では、各スロット１０５から放射されるマイクロ波に応じて生成されるプラズマの密度を個別に制御できるので、反応器１０１内部に生成されるプラズマの密度を基板１１１の表面とほぼ平行な平面内で均一化することができるとしている。
【００１１】
また、プラズマ生成時にスロット１０５の開口面積を小さくすることにより、反応器１０１内部に放射されるマイクロ波の電界強度を強くすることができるので、反応器１０１内部でのプラズマの着火性を向上させることが可能であるとしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開２０００−１５０１９５公報に開示されたプラズマプロセス装置においては、以下のような問題があった。
【００１３】
上記特開２０００−１５０１９５公報に開示されたプラズマプロセス装置では、図２６に示すようにスロット１０５の短辺方向の片側からシャッタ１０６を用いてその開口面積を変更している。しかし、スロット１０５を有するスロットアンテナでは、スロット１０５の長辺方向における磁界の変化がアンテナの特性に大きな影響を及ぼす。つまり、スロット１０５の短辺方向においてスロット１０５の開口量（スロット１０５の幅）を変化させても、アンテナの特性を大きく変化させることは難しい。また、スロット１０５の短辺方向においてスロット１０５の開口量を変化させる場合、シャッタ１０６を極わずか移動させてもスロット１０５の開口面積は比較的大きく変化するので、シャッタ１０６の移動量を高い精度で制御する必要がある。
【００１４】
また、図２５および図２６に示したように、スロット１０５の短辺方向の一方のみにシャッタ１０６を配置して、このシャッタ１０６を移動させる方式では、スロット１０５の開口面積およびスロット１０５の位置を変更可能な範囲が限られたものになる。たとえば、環状導波管型アンテナ１０４の伸展方向にほぼ垂直な方向（半径方向）に延びる中心線を軸として対称性を保ちながら、スロット１０５の開口面積および位置を変化させることは、図２５および図２６に示したプラズマプロセス装置においては困難である。
【００１５】
また、特開２０００−１５０１９５公報に開示されたプラズマプロセス装置は、その形状が円形状である環状導波管型アンテナ１０４を備えており、この環状導波管型アンテナ１０４においては、導波管が一重の円形状となるように配置されている。そして、処理対象物である基板１１１や基板ホルダ１１２は、環状導波管型アンテナ１０４の内径程度のサイズを有するものが示されている。
【００１６】
ここで、１ｍ角程度のサイズの矩形状基板をプラズマプロセス装置で処理する場合、基板ホルダは当該矩形状基板と同程度以上のサイズであることが好ましい。なお、このような矩形状基板は通常液晶表示装置を製造するために用いられる。
【００１７】
このような矩形状基板を、図２５および図２６に示したような円環形状の導波管を有するプラズマプロセス装置において処理する場合、矩形状基板に対して均一な処理を行うためには、少なくとも被処理対象物である矩形状基板の対角線の長さ以上の直径を有する円環形状の導波管が必要となる。このため、被処理対象物である基板のサイズが大型化する、あるいは複数枚の基板を一括処理するためには、円環形状の導波管および処理室としての反応器のサイズも大きくする必要がある。
【００１８】
さらに、処理室の面積が大きくなるにつれて、図２５および図２６に示したようなプラズマプロセス装置では、導波管が一重の円形状に配置されているので、反応器１０１内部の中央部や端部と、環状導波管型アンテナの直下の領域とにおいて、マイクロ波の電界強度の差が大きくなる。そのため、図２５および図２６に示したような従来のプラズマプロセス装置では、大型の矩形状基板を処理する場合、矩形状基板の表面に対する処理の均一性を向上させるには限界があった。
【００１９】
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、プラズマの生成・維持を安定的かつ効率的に行うとともに、プラズマを用いた処理の均一性を向上させることが可能なプラズマプロセス装置およびプラズマ制御方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明の１の局面におけるプラズマプロセス装置は、プラズマを用いた処理を行うための処理室と、処理室にマイクロ波を導入するマイクロ波導入手段と、マイクロ波導入手段により処理室に導入されるマイクロ波の伝送経路上に配置され、長軸を有し、マイクロ波の伝送経路を構成する複数の開口部が形成されたスロット部材と、開口部の長軸方向において、開口部の開口面積と位置とを変更することが可能なスロット制御手段とを備える。スロット制御手段は、開口部の長軸方向における両端にそれぞれ配置され、開口部の長軸方向に沿って移動可能な１組のスロット面積制御部材と、スロット面積制御部材のそれぞれを移動させるための駆動部材とを含む。スロット制御手段は、すべての開口部のそれぞれに対応して個別に形成されている。
【００２１】
このようにすれば、処理室にマイクロ波を導入する際、開口部の長軸方向に沿って開口面積と位置とを任意に変化させることができるので、開口部を介して処理室に放射されるマイクロ波の放射特性をスムーズかつ効率的に変化させることができる。なお、開口部の長軸方向において開口面積などを変化させれば、処理室に放射されるマイクロ波の特性を大きく変化させることができる。このため、プラズマの生成時、またプラズマ処理進行時など、プラズマプロセスのプロセス条件やプロセスの進行状況に合せて処理室の内部へマイクロ波を効率良く導入することができる。この結果、処理室内部においてマイクロ波を用いて効率的にプラズマを生成することができるとともに、安定したプラズマを得ることができる。
【００２２】
また、各開口部を介して処理室へ放射されるマイクロ波について、各開口部ごとに開口面積などを制御することによりマイクロ波の電界強度を制御することができる。したがって、処理室内部でマイクロ波を用いて生成されるプラズマの密度分布を制御することができる（ほぼ均一な密度分布を有するプラズマを生成することが可能になる）。このため、被処理物の被処理面におけるプラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
【００２４】
また、スロット面積制御部材を開口部の長軸方向に沿って移動させることにより、開口部の開口面積を変更することができるとともに、長軸方向における開口部の中心点の位置を任意に変更できる。たとえば、開口部の両端に配置されたそれぞれのスロット面積制御部材を、開口部の中心点から見て遠ざかる方向、あるいは近づく方向に同じように移動させれば、開口部の中心点の位置はほとんど変化しない状態で、開口部の開口面積を変更することができる。また、それぞれのスロット面積制御部材を同じ方向に同様に移動させれば、開口部の開口面積を一定に保った状態で開口部の中心点の位置を変更できる。もちろん、開口部の両端に位置するそれぞれのスロット面積制御部材の移動量に差をつければ、開口部の開口面積と中心点の位置とを同時に変更することもできる。
【００２５】
また、開口部の両端にスロット面積制御部材がそれぞれ配置されているので、開口部の中心点からみた場合の開口部の対称性を保持したまま、開口部の開口面積や位置などを変更することができる。
【００２６】
したがって、開口部を介して処理室に放射されるマイクロ波の条件設定の自由度を大きくすることができる。このため、処理室に放射されるマイクロ波の条件をより精度良く制御することができるので、処理室内部においてマイクロ波を用いて形成されるプラズマの安定性および均一性を向上させることができる。
【００２９】
上記１の局面に従ったプラズマプロセス装置において、スロット制御手段は、複数の開口部のそれぞれについて個別に、開口面積と位置とを変更することが可能であってもよい。
【００３０】
この場合、各開口部を介して処理室へ放射されるマイクロ波について、プロセス条件に適合するように、各開口部ごとに開口面積などを制御することによりマイクロ波の電界強度を精度良く制御することができる。したがって、処理室内部でマイクロ波を用いて生成されるプラズマの密度分布を精度良く制御できるので、ほぼ均一な密度分布を有するプラズマを生成できる。このため、プラズマ処理を受ける被処理物の被処理面におけるプラズマ処理の面内均一性を効果的に向上させることができる。
【００３１】
上記１の局面に従ったプラズマプロセス装置は、処理室の内部においてマイクロ波を用いて形成されるプラズマの状態を検出する検出手段を備えていてもよい。
【００３２】
この場合、検出手段により処理室内部のプラズマの状態を検出できるので、このプラズマの状態に基づいてスロット制御手段を動作させることが可能になる。このため、プラズマ処理中のプラズマの状態をリアルタイムで検出しながら、そのプラズマの状態のデータに基づいて、プラズマの均一性や安定性を維持するようにスロット制御手段を動作させることができる。この結果、プラズマの均一性および安定性を効果的に向上させることができる。
【００３３】
上記１の局面に従ったプラズマプロセス装置において、検出手段はプラズマの発光強度を検出する検出器を含んでいてもよい。
【００３４】
この場合、プラズマの発光強度は比較的測定が容易であるとともに、この発光強度を用いればプラズマの状態を比較的正確に反映したデータを得ることができる。したがって、プラズマの状態についての比較的正確なデータに基づいて、スロット制御手段を動作させることが可能になる。このため、安定性および均一性に優れたプラズマを得ることができる。したがって、プラズマプロセスにおける被処理物の処理面での処理の面内均一性を向上させることができる。
【００３５】
上記１の局面に従ったプラズマプロセス装置において、処理室には検出手段が複数個設けられていてもよい。
【００３６】
この場合、プラズマの状態についてのより正確かつ詳細なデータ（たとえば、プラズマの密度分布についてのよりきめ細かなデータなど）を得ることができる。このため、プラズマの状態を示す上記データに基づいて、プラズマの均一性や安定性を維持するようにスロット制御手段をきめ細かく動作させることができる。この結果、開口部を介して処理室に放射されるマイクロ波の照射量や照射位置などを細かく制御できるので、プラズマの均一性および安定性を効果的に向上させることができる。したがって、プラズマプロセスの均一性を向上させることができる。
【００３７】
上記１の局面に従ったプラズマプロセス装置は、検出手段によって得られたプラズマの状態についての情報に基づいてスロット制御手段を自動的に動作させる自動制御手段を備えていてもよい。
【００３８】
この場合、処理室の内部に生成されたプラズマの状態が時々刻々変化する場合であっても、検出手段からの情報に基づいて開口部の開口面積や位置などを自動的に変更することができる。このため、処理室の内部において安定的かつ密度分布の均一なプラズマを効率的に生成・維持することができる。したがって、被処理物の被処理面におけるプラズマプロセスの面内均一性を効果的に向上させることができる。
【００３９】
この発明の他の局面に従ったプラズマ制御方法は、上記１の局面に従ったプラズマプロセス装置を用いたプラズマ制御方法であって、検出手段を用いて、処理室の内部に形成されたプラズマの状態を測定する測定工程と、検出手段により測定されたプラズマの状態についての情報に基づいて、スロット制御手段を動作させることにより開口部の開口面積と位置とを変更する調整工程とを備える。
【００４０】
このようにすれば、検出手段により処理室内部のプラズマの状態をリアルタイムで検出できるので、このプラズマの状態に基づいてスロット制御手段を動作させることができる。このため、たとえばプラズマの生成・維持を安定して行うために、プラズマの状態に適合するようにプラズマの生成前後で開口部の開口面積や位置を変更することができる。また、プラズマプロセス中にプラズマの状態が変化した場合においても、そのプラズマの状態の変化に合せて、さらにはプロセス条件やプラズマ状態などの経時変化を考慮して、安定的かつ均一なプラズマを維持できるように、開口部の開口面積などを変更できる。この結果、プラズマの均一性および安定性を高い精度で維持できる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態１を示す断面模式図である。図２は、図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。図３は、図１に示したプラズマプロセス装置を構成するスロットアンテナ板の部分斜視模式図である。図４は、図１に示したプラズマプロセス装置のスロットアンテナ板の動作を説明するための平面模式図である。図５は、図１に示したプラズマプロセス装置における、スロットアンテナ板でのスロットの配置を示す模式図である。図１〜図５を参照して、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態１を説明する。
【００４３】
図１〜図５に示すように、プラズマプロセス装置２６を構成するチャンバ本体２の上部に形成された開口部上には、チャンバ蓋１が配置されている。チャンバ本体２とチャンバ蓋１とから処理室が構成される。チャンバ蓋１とチャンバ本体２との接合部にはＯリング１０が配置されている。このＯリング１０はチャンバ蓋１とチャンバ本体２との接合部を封止するものである。処理室内部７は真空封止することが可能になっている。チャンバ本体２の底面上においては、チャンバ蓋１と対向する位置に基板ホルダ８が配置されている。基板ホルダ８上には被処理基板９が設置されている。
【００４４】
チャンバ蓋１には複数箇所（具体的には２行×４列の８箇所）に開口部が形成されている。この開口部を充填するようにマイクロ波導入窓１２ａ〜１２ｄ、１２ｇが埋設されている。マイクロ波導入窓１２ａ〜１２ｄ、１２ｇはアルミナなどの誘電体からなる。チャンバ蓋１とマイクロ波導入窓１２ａ〜１２ｄ、１２ｇとの接合部には、Ｏリング１１が設置されている。このＯリング１１は、処理室内部７を真空封止するために、チャンバ蓋１とマイクロ波導入窓１２ａ〜１２ｄ、１２ｇとの間の接合部を封止する。
【００４５】
また、チャンバ蓋１の上部表面上には、複数の矩形導波管３ａ〜３ｄがほぼ平行に延びるように配置されている。矩形導波管３ａ〜３ｄは、導波管路を介してマイクロ波発振器（図示せず）に接続されている。このマイクロ波発振器、導波管路および矩形導波管３ａ〜３ｄによりマイクロ波導入手段が構成される。
【００４６】
マイクロ波導入窓１２ａ〜１２ｄ、１２ｇの下側（処理室内部７側）には、４枚の誘電体板１３ａ、１３ｂ、１３ｄが２行×２列という配置で設置されている。誘電体板１３ａ、１３ｂ、１３ｄは、２つのマイクロ波導入窓（たとえばマイクロ波導入窓１２ａ、１２ｂ）に対してそれぞれ１つ（たとえば誘電体板１３ａ）配置されている。誘電体板１３ａ、１３ｂ、１３ｄは、それぞれ誘電体板保持部材１４によりチャンバ蓋１の下面（処理室内部７側）に固定されている。
【００４７】
誘電体板１３ａ、１３ｂ、１３ｄの下側にはガス導入管５が配置されている。このガス導入管５の処理室内部７の中央部に位置する領域にはガス導入口６が形成されている。このガス導入管５のガス導入口６から処理室内部７へと反応ガスを導入することができる。
【００４８】
マイクロ波導入窓１２ａ〜１２ｄ、１２ｇと矩形導波管３ａ〜３ｄとの間には、複数のスロット２０が形成された導電体としての金属製のスロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄが設置されている。ここで、図１〜図５に示したプラズマプロセス装置の矩形導波管３ａ〜３ｄにおいては、壁面電流が矩形導波管３ａ〜３ｄの短辺方向に流れる。そのため、ここではスロット２０を、矩形導波管３ａ〜３ｄの短辺方向とはほぼ垂直な方向（矩形導波管３ａ〜３ｄの長辺方向）に延びるような長軸を有する長方形状とした。
【００４９】
スロット部材としてのスロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄの上部表面にはスライド溝２２が設けられている。このスライド溝２２の内部にスライド板１６が配置されている。スロット面積制御部材としてのスライド板１６は、スライド溝２２の内部においてスロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄの上部表面とほぼ平行な方向にスライド可能になっている。スロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄのスライド板１６は、それぞれギヤ部１８ａ〜１８ｄを介してモータ１７ａ〜１７ｄにより駆動されることによりスライドする。スライド板１６、ギヤ部１８ａ〜１８ｄおよびモータ１７ａ〜１７ｄからスロット制御手段が構成される。
【００５０】
チャンバ本体２の側壁面には、処理室内部７のプラズマの状態を検出する検出手段であるプラズマ発光強度検出器１９が設置されている。プラズマ発光強度検出器１９は、その検出部が図示しない処理室内部観察用の石英窓を介して、処理室内部７に臨ませて設置されている。プラズマ発光強度検出器１９は伝送線を介して制御装置２５に接続されている。プラズマ発光強度検出器１９により、リアルタイムでプラズマ処理中のプラズマの状態を比較的正確に検出できる。プラズマ発光強度検出器１９からの信号は、伝送線を介して自動制御手段としての制御装置２５へと送られる。プラズマ発光強度検出器１９からの情報に基づいて、制御装置２５はプラズマの状況を判断する。制御装置２５は、上記情報に基づいてモータ１７ａ〜１７ｄへと制御信号を送信する。そして、この制御信号に基づいてモータ１７ａ〜１７ｄが駆動することにより、後述するように開口部としてのスロット開口部２１ａ〜２１ｄの開口量および位置を変化させることができる。この結果、処理室内部７へと放射されるマイクロ波の放射状態を制御することができる。
【００５１】
スロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄは、それぞれほぼ同様の形状を有している。以下、スロットアンテナ板１５ｃを例にスロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄの形状を説明する。図２からもわかるように、スロットアンテナ板１５ｃには、スロット２０が複数設けられている。スロット２０の周囲にはすでに述べたようにスライド溝２２が形成されている。スロット２０の位置は、そのスロット２０の中心位置同士の間隔がｎλ／２（ｎは整数、λはマイクロ波の矩形導波管３ａ〜３ｄ内における管内波長）となるように設定されている。また、矩形導波管３ｃの長辺方向の端部に最も近い領域に位置するスロット２０の中心位置と矩形導波管３ｃの側壁との間の距離は（２ｎ−１）λ／４となるように設定されている。これは、スロット２０が形成されていないスロットアンテナ板をスロットアンテナ板１５ｃの位置に配置した場合に、矩形導波管３ｃ内で生じる定在波の導波管長辺方向における電界振幅が最大となる位置にスロット２０が配置されていることを意味する。ここで、矩形導波管３ｃ内での定在波の電界振幅が最大値を示す位置の直下付近にスロット開口部２１ａ〜２１ｄの中心が位置する場合、処理室内部７へと放射されるマイクロ波の放射効率が最も高くなる。そのため、スロット２０が形成されたスロットアンテナ板１５ｃを用いた際に上記電界振幅が最大値を示す位置が変化する場合、スライド板１６の位置を変えることにより、スロット２０とスライド板１６とにより規定されるスロット開口部２１の開口量および位置を変化させることができる。このため、上記電界振幅が最大値を示す位置の真下付近にスロット開口部２１の中心を移動させることができる。したがって、マイクロ波の放射効率を高めることが可能である。
【００５２】
なお、図１〜５に示したプラズマプロセス装置においては、スロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄの上部表面側にスライド溝２２を設け、スライド板１６を配置しているが、この構成に限らずスロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄの下部表面側にスライド板１６を配置してもよい。
【００５３】
このようなスロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄは、以下のようにプラズマの密度分布の制御に用いられる。すなわち、マイクロ波発振器により発振されたマイクロ波は、矩形導波管３ａ〜３ｄ、導波管開口部４ａ〜４ｄ、スロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄにおけるスロット開口部２１を介して、マイクロ波導入窓１２ａ〜１２ｄ、１２ｇに伝えられる。マイクロ波導入窓１２ａ〜１２ｄ、１２ｇに伝えられたマイクロ波は、誘電体板１３ａ、１３ｂ、１３ｄを介して処理室内部７へと導入される。そして、ガス導入管５のガス導入口６から処理室内部７へと導入された反応ガスが、このマイクロ波によりプラズマ化される。
【００５４】
このとき、スロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄに設置されたスライド板１６を移動させることによって、マイクロ波を処理室内部７へと効率よく導入できるようにスロット開口部２１ａ〜２１ｄの開口位置を変化させる。スライド板１６は、長軸を有するスロット開口部２１ａ〜２１ｄの長軸方向の両端部に設置され、この長軸方向に沿って移動可能になっている。したがって、スロット開口部２１ａ〜２１ｄの長軸方向に沿って開口面積と位置とを任意に変化させることができる。このため、処理室内部７に放射されるマイクロ波の特性を大きく変化させることができる。そのため、プロセス条件などに合せて処理室内部７へマイクロ波を効率良く導入できるので、効率的にプラズマを生成することができると同時に、プラズマを安定して生成・維持することができる。
【００５５】
また、スロット開口部２１の開口量（開口面積）を変化させることにより、それぞれのスロット開口部２１から処理室内部７へのマイクロ波の放射量を変更することができる。この結果、プラズマの密度分布を制御することができる。このため、被処理基板９の表面におけるプラズマ処理の均一性を向上させることができる。
【００５６】
以下、スロットアンテナ板１５ｃの構造および動作をより詳細に説明する。
図３に示すように、スロットアンテナ板１５ｃには既に述べたようにスライド溝２２が形成されている。スライド板１６はスライド溝２２の内部に配置されている。スライド溝２２の内部において、スライド板１６は図３に示した矢印方向にスライド可能となっている。なお、スライド板１６は、矩形導波管３ｃの下部表面およびスロットアンテナ板１５ｃのスライド溝２２の底壁および側壁と密着している。このため、スロットアンテナ１５ｃ、スライド板１６および矩形導波管３ｃは電気的導通を保った状態で動作する。この結果、スロットアンテナ板１５ｃ近傍からはマイクロ波がプラズマプロセス装置２６の外部に漏れることはない。
【００５７】
１つのスロット開口部２１は、スロットアンテナ板１５ｃに形成されたスロット２０と、このスロット２０の長軸方向の両端部に位置する１組のスライド板１６とから構成される。１つのスロット開口部２１を構成するための１組のスライド板１６は、それぞれ独立した駆動系（ギヤ部１８ｃおよびモータ１７ｃなど）を備える。したがって、一組のスライド板１６はそれぞれ独立して移動可能であるので、矩形導波管３ｃにおける導波管長辺方向におけるスロット開口部２１の位置およびスロット開口部２１の開口量（開口面積）を独立して制御することが可能である。この結果、スロット開口部２１の開口量および位置を制御する自由度を大きくなっているので、処理室内部７に放射されるマイクロ波の電界強度を精度良く制御することができる。
【００５８】
たとえば、図４に示すように、スロット開口部２１ｂの位置を変更する場合、スライド板１６ａ、１６ｂをともに矢印２８の方向、あるいは矢印２７の方向に同じ距離だけ移動させる。このようにすれば、スロット開口部２１ｂの開口面積を一定に保ったまま、導波管長辺方向におけるスロット開口部２１ｂの位置を変更することができる。また、スロット開口部２１ｂの開口量を変える場合、たとえばスライド板１６ａを矢印２８の方向に移動させる一方、スライド板１６ｂは矢印２７の方向に動作する。このようにすれば、スロット開口部２１ｂの中心点から見た場合のスロット開口部２１ｂの対称性を保持したまま、開口面積を変更することができる。あるいは、スライド板１６ａ、１６ｂを矢印２８に示した方向、あるいは矢印２７に示した方向というように同一方向に移動させる場合は、スライド板１６ａ、１６ｂの移動量に差をつける。このようにしても、スロット開口部２１ｂの開口量を変えることができる。
【００５９】
このように、スライド板１６ａ、１６ｂをそれぞれ独立して移動することによって、スロット開口部２１ｂの開口量および位置を任意に変更することができる。
【００６０】
なお、スロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄに形成されたスロット２０は、このスロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄをチャンバ蓋１へと設置した状態で図５に示すようにマトリックス状に配置してもよい。図５は、図１に示したプラズマプロセス装置の基板ホルダ８側からチャンバ蓋位置を見た場合のスロットの位置を模式的に示している。
【００６１】
ここで、被処理基板９として大型の矩形状基板を用いる場合、図５に示したようなスロット２０の配置としておけば、円環形状の導波管を用いたプラズマプロセス装置と比較して、装置を大型化することなくマイクロ波を被処理基板９の（外形が矩形状の）表面に対してほぼ均一に導入することができる。この結果、矩形状基板の表面に対するプラズマプロセスの面内均一性を向上させることができる。
【００６２】
以下、図１〜図５に示したプラズマプロセス装置の動作を簡単に説明する。
図示していないマイクロ波発振器から発振されたマイクロ波は、導波管路、矩形導波管３ａ〜３ｄ、スロット開口部２１、誘電体窓１２ａ〜１２ｄ、１２ｇおよび誘電体板１３ａ、１３ｂ、１３ｄからなるマイクロ波の伝送経路を介して処理室内部７に放射される。そして、このマイクロ波により、ガス導入口６から処理室内部７に導入されている反応ガスが励起される。この結果、プラズマが生成される。
【００６３】
このとき、矩形導波管３ａ〜３ｄの内部で生じる定在波の導波管長辺方向における電界振幅が大きくなる領域の真下付近にスロット開口部２１の中心が位置するように、スライド板１６の位置を制御する。つまり、端部に位置するスロット開口部２１の中心位置を、矩形導波管３ａ〜３ｄの長辺方向の端部から（２ｎ−１）λ／４だけ離れた領域に配置する一方、隣接するスロット開口部２１の中心位置の間の距離をｎλ／２としておく。このようにすれば、効率よくマイクロ波を処理出力７の内部に放射することができる。この結果、処理室内部７においてプラズマの生成を確実に行なうことができる。
【００６４】
プラズマが生成されると、スロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄから見た処理室内部７のインピーダンスが変化する。このため、矩形導波管３内部に形成されている定在波の導波管長辺方向における電界振幅が最大となる位置も変化する。この場合、スライド板１６を移動させることにより、スロット開口部２１の中心が、上述した矩形導波管３ａ〜３ｄ内の定在波の電界振幅が最大となる位置（変化後の位置）の真下付近に位置するようにスロット開口部２１の位置を変更する。この結果、プラズマ生成後においてもマイクロ波を効率よく処理室内部７に供給することができる。したがって、プラズマ放電を安定して維持することができる。なお、図１〜図５に示したプラズマプロセス装置２６では、すでに述べたように、スロット２０の長辺方向の両端側にそれぞれスライド板１６が配置され、さらにこのスライド板１６がスロット２０の長辺方向にほぼ平行な方向において独立してスライド可能になっているので、矩形導波管３ａ〜３ｄの長辺方向におけるスロット開口部２１の位置を任意に設定することができる。
【００６５】
また、処理室内部７のプラズマの状態は放電条件（たとえばガス種、ガス圧、処理対象物の組成など）によっても変化する。この結果、上記のようにスロットアンテナ板１５ａ〜１５ｄから見た処理室内部７のインピーダンスが変化する。したがって、マイクロ波の伝搬状態も変化するので、導波管長辺方向における電界振幅が最大となる位置も変化する。この場合も、上述のようにスライド板１６の位置を制御することにより、スロット開口部２１の導波管長辺方向における位置およびその開口量を変更できるので、導波管長辺方向における定在波の電界振幅が最大となる位置の真下付近にスロット開口部２１の中心を位置させるとともに、処理室内部７へ放射されるマイクロ波の放射量を最適化することができる。この結果、マイクロ波を効率よく処理室内部７に供給することにより、プラズマ放電を安定して発生させるとともに維持することができる。
【００６６】
なお、スロット開口部２１の条件（開口量や位置）は、各プロセス条件ごとにデータベース化しておいてもよい。そして、プロセス実行時には当該データベースのデータに従ってスロット開口部２１の基本的な制御を行ない、刻々と変化するプラズマ状態に応じて適宜スライド板１６の位置の微調整を行なうというような制御を行なってもよい。
【００６７】
次に、スロット開口部２１の開口量を制御し、被処理基板９の上部表面に対向する領域におけるプラズマの密度分布を制御することによって、プラズマプロセスの均一性を高める制御を行なう場合について説明する。
【００６８】
エッチングや成膜といったプラズマプロセスを行なう場合、被処理基板９の材質など、処理対象物の条件によっては、その処理の面内均一性がマイクロ波の放射状態以外の条件（反応ガスの供給状態など）に依存する場合がある。たとえば、反応ガスを処理室内部７の中央部から供給した場合、被処理基板９の端部においてプラズマプロセスの処理速度が低下する場合がある。このとき、被処理基板９の端部におけるプラズマプロセスのプロセス処理速度が処理室内部７の中央部に位置する領域でのプロセス処理速度と同程度になるように、スライド板１６の位置を制御することが好ましい。
【００６９】
具体的には、図４に示したスロットアンテナ板１５ｃにおいて、被処理基板９の端部と対向する領域である外周側領域２３（図５参照）に位置するスロット開口部２１ａ、２１ｄの開口量が相対的に大きくなるようにスライド板１６の位置を制御する。一方、処理室内部７の中央部付近に位置する中央部領域２４（図５参照）に配置されるスロット開口部２１ｂ、２１ｃについては、その開口量が相対的に小さくなるようにスライド板１６の位置を制御する。このようにすれば、被処理基板９の端部と対向するように配置されたスロット開口部２１ａ、２１ｄから処理室内部７へ放射されるマイクロ波の放射量が相対的に多くなる一方、被処理基板９の中央部と対向するように位置するスロット開口部２１ｂ、２１ｃから処理室内部７に放射されるマイクロ波の放射量は相対的に少なくなる。その結果、被処理基板９の端部におけるプロセスの処理速度を相対的に大きくすることができる。したがって、被処理基板９の表面における処理の均一性を向上させることができる。また、このようにすれば、反応ガスを処理室内部７へと供給する反応ガス供給部（ガス導入管５など）の構造的な変更など、プラズマプロセス装置２６の装置構成について大掛かりな改造を行なうことなく、プラズマの密度分布を制御することができる。
【００７０】
なお、上述のようにプラズマの密度分布などを制御する場合、配置されているすべてのスロット開口部２１についてその開口量や位置を変更する必要はない。たとえば、マイクロ波の状態もしくはプラズマ密度分布の状況によっては、スロット開口部２１のうち一部についてのみ開口量および位置を変更する場合（開口量および位置を変更しないスロット開口部２１が存在する場合）もある。
【００７１】
図１〜図５に示したプラズマプロセス装置においては、上述のようにプラズマ発光強度検出器１９が設置されている。そこで、図１〜５に示したプラズマプロセス装置において、プラズマの生成開始やプラズマの状態の変化をプラズマ発光強度検出器１９によって検出し、そのプラズマ発光強度検出器１９からの情報に基づいてスロット開口部２１の状態を自動的に調整する方法について以下説明する。
【００７２】
なお、プラズマの状態を検出する検出器としてはさまざまな種類のものが存在するが、図１〜５に示したプラズマプロセス装置においては、プラズマ発光強度検出器１９を検出器として用いている。このようなプラズマ発光強度検出器１９は利便性が高いため採用されている。
【００７３】
プラズマの放電開始前は、既に述べたように、矩形導波管３ａ〜３ｄの内部で形成される定在波の導波管長辺方向の電界振幅が最大となる位置の真下付近にスロット開口部２１のそれぞれの中心を位置させておく。この結果、処理室内部７に効率的にマイクロ波を放射できるので、安定的にプラズマの生成を開始することができる。
【００７４】
次に、プラズマ生成後、プラズマ発光強度検出器１９を用いて、測定工程として処理室内部７におけるプラズマ生成の確認やプラズマ状態の変化の測定を行なう。プラズマ発光強度検出器１９から測定結果の信号が伝送線を介して制御装置２５に伝えられる。制御装置２５は、既に述べたようにモータ１７ａ〜１７ｄを制御する。つまり、プラズマ発光強度検出器１９からの検出信号（測定されたプラズマの状態についての情報）に基づいてモータ１７ａ〜１７ｄを制御することにより、スロット開口部２１の位置および開口面積を変更する調整工程を実施する。この結果、プラズマ生成前後の処理室内部７の状態変化に応じてスロット開口部２１の状態（開口量など）を変化させることができるので、安定したプラズマを維持することができる。
【００７５】
また、プラズマが生成した後、プラズマの状態は常に一定というわけではない。たとえば、被処理基板９上に形成された積層膜に対してエッチング処理を行なう場合を考える。このとき、被処理物としての積層膜が上部から順次エッチングにより除去されていくことにより、被処理物の物理的性質が見掛け上変化することになる。この結果、プラズマプロセス（エッチング処理）に寄与するイオンやラジカルの生成状態や密度分布も時間的に変化する。
【００７６】
このような場合、プラズマ発光強度検出器１９によりプラズマの発光強度を計測することにより、プラズマ中のある特定のラジカルやイオンの発光波長の強度を経時的に計測し、その変化を検出することによりプラズマの生成状態の変化を確認することができる。そして、プラズマ発光強度検出器１９からの信号に基づいて制御装置２５によりスロット開口部２１の開口量および位置を自動的に変化させることができる。この結果、プラズマの状態に合わせてスロット開口部２１の開口量および位置などを変化させることにより、処理室内部７にマイクロ波を効率よく安定して供給することができる。したがって、処理室内部７において放電を安定的に維持することができる。このため、被処理基板９の表面におけるプラズマ処理の面内均一性を良好に保つことができる。
【００７７】
また、図１〜５に示したプラズマプロセス装置２６においては、ガス供給手段としてのガス導入管５を用いて反応ガスを処理室内部７へと供給しているが、本発明によるプラズマプロセス装置におけるガス供給手段としてはこのような方法に限らず他の方法を用いてもよい。たとえば、チャンバ本体２にガス供給部を設ける方法や、チャンバ蓋１の内部にガス供給部を埋設するといった方法を用いてもよい。
【００７８】
また、誘電体板１３は、その誘電体板１３内でマイクロ波を伝搬させることにより、処理室内部７に均一にマイクロ波を供給するために用いられているが、本発明によるプラズマプロセス装置ではこの誘電体板１３を用いないような構成であってもよい。すなわち、誘電体板１３を用いなくてもプラズマプロセスの均一性が維持できる場合は、誘電体板１３を使用しなくてもよい。
【００７９】
（実施の形態２）
図６は、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態２を示す斜視模式図である。図６を参照して、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態２を説明する。
【００８０】
図６に示すように、プラズマプロセス装置２６は基本的には図１〜図５に示したプラズマプロセス装置と同様の構造を備えるが、プラズマ発光強度検出器１９の数および配置が異なっている。すなわち、図６に示したプラズマプロセス装置２６においては、チャンバ本体２の側壁面において、水平方向に並ぶように複数個のプラズマ発光強度検出器１９が配置されている。
【００８１】
図６に示したプラズマプロセス装置によれば、図１〜図５に示したプラズマプロセス装置と同様の効果を得られるとともに、このように複数のプラズマ発光強度検出器１９を設置することにより、処理室内部７で生成されたプラズマの状態を、矩形導波管３ａ〜３ｄの短辺方向および長辺方向においてより詳細に検出することができる。そして、このプラズマ発光強度検出器１９からの信号は本発明の実施の形態１によるプラズマプロセス装置と同様に制御装置２５に伝送される。制御装置２５は、プラズマ発光強度検出器１９からの信号に基づいて、モータ１７ａ〜１７ｄを制御することによりスロット開口部２１のそれぞれについて開口量および位置を変化させる。つまり、被処理基板９の上部表面に対向する領域において、スロット開口部２１と対向するそれぞれの領域におけるプラズマの状態に合わせて個々のスロット開口部２１の開口量および位置を変化させることができる。この結果、被処理基板９の上部表面に対向する領域中のそれぞれの部分ごと（たとえば処理室内部７の中央部と端部ごとに）マイクロ波の放射状況を制御することができる。したがって、プラズマ放電をより精度高く安定的に維持することができる。また、プラズマの密度分布を被処理基板９の上部表面にほぼ平行な面内で所定の状態（たとえばほぼ均一な状態）となるように制御することができるので、プラズマプロセスの面内均一性をより高めることができる。
【００８２】
なお、プラズマ発光強度検出器１９は、チャンバ本体２の側壁面以外の位置、たとえばチャンバ蓋１の面内中央部やその他の位置に設置してもよい。このようにしても、図６に示したプラズマプロセス装置と同様に、処理室内部７におけるプラズマの分布を細かく検出することができる。したがって、的確なプラズマ制御を行なうことができる。
【００８３】
（実施の形態３）
図７は、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態３を説明するための断面模式図である。図７は図２に対応する。図８は図７に示したプラズマプロセス装置における上スロットアンテナ板と下スロットアンテナ板とからなるスロット開口調整機構を説明するための斜視模式図である。図９は、図８に示したスロット開口調整機構の平面模式図である。図１０は、図９のＸ−Ｘにおける断面模式図である。図７〜１０を参照して、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態３を説明する。
【００８４】
図７〜図１０に示すように、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態３は、基本的には図１〜図５に示したプラズマプロセス装置と同様の構造を備えるが、スロットアンテナ板を含むスロット開口調整機構の構造が異なる。図７〜図１０に示したプラズマプロセス装置においては、スロット開口調整機構はほぼ同一形状の上スロットアンテナ板３２および下スロットアンテナ板３１を含む。そして、この上スロットアンテナ板３２と下スロットアンテナ板３１とが対向する平面とほぼ平行な方向において、上スロットアンテナ板３２および下スロットアンテナ板３１を相対的にずらすことにより、スロット開口部２１の開口面積（開口量）およびその位置を変化させている。なお、上スロットアンテナ板３２および下スロットアンテナ板３１はギヤ部１８を介してモータ１７ａ、１７ｂにより駆動される。
【００８５】
上スロットアンテナ板３２および下スロットアンテナ板３１はそれぞれほぼ同一形状のスロット２９、２０がほぼ同一配置となるように形成されている。図８からもわかるように、下スロットアンテナ板３１上に上スロットアンテナ板３２が重なるように配置されている。スロット開口部２１は上スロットアンテナ３２のスロット２９と下スロットアンテナ板３１のスロット２０とが重なった部分により規定されている。
【００８６】
下スロットアンテナ板３１および上スロットアンテナ板３２をそれぞれ図９の矢印５７、５８に示したように、スロット２０の長辺方向に沿った方向に相対的にずらすことにより、スロット開口部２１の開口量および位置を変化させることができる。たとえば、スロット開口部２１の位置を変更する場合、下スロットアンテナ板３１または上スロットアンテナ板３２の両方あるいはいずれか一方を矢印５８または矢印５７の方向に移動させる。
【００８７】
具体的には、スロット開口部２１の開口面積を変化させず一定に保ちたい場合には、下スロットアンテナ板３１および上スロットアンテナ板３２の両方を矢印５７または矢印５８で示した方向のうちのいずれか同じ方向に移動させる。また、スロット開口部２１の位置および開口面積の両方を変化させる場合、下スロットアンテナ板３１および上スロットアンテナ板３２のうちのいずれか一方を矢印５７、５８のいずれかの方向に移動させると同時に、他方のスロットアンテナ板を上記一方のスロットアンテナ板と反対の方向、もしくは上記一方のスロットアンテナ板と同一方向であってその移動量を上記一方のスロットアンテナ板とは異なる値となるように移動させればよい。このように下スロットアンテナ板３１および上スロットアンテナ板３２を移動させることにより、スロット開口部２１の開口量および位置を任意に調整することができる。
【００８８】
なお、下スロットアンテナ板３１と上スロットアンテナ板３２との間は電気的に接続されるように金属接触を保った状態に維持される。また、下スロットアンテナ板３１とチャンバ蓋１との間、上スロットアンテナ板３２と矩形導波管３ａ〜３ｄとの間も金属接触を保って電気的に接触された状態を維持している。そのため、上スロットアンテナ板３２および下スロットアンテナ板３１をそれぞれ移動させた場合、マイクロ波がこのスロット開口調整機構からプラズマプロセス装置２６の外部へと漏れることはない。
【００８９】
このようにすれば、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、図７〜図１０に示したプラズマプロセス装置においては、すべてのスロット開口部２１について同じような開口面積および位置となるように一律の制御しか行なえないが、スロット開口調整機構の部品点数が本発明の実施の形態１によるプラズマプロセス装置の場合よりも少なくなる。したがって、プラズマプロセス装置の構造を簡略化できるので、その製造コストを低減することができる。
【００９０】
（実施の形態４）
図１１は、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態４を説明するための平面模式図である。図１１は図９に対応する。図１１は、プラズマプロセス装置におけるスロット開口調整機構のみを示している。図１１を参照して、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態４を説明する。
【００９１】
図１１に示すように、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態４は、基本的には本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態３と同様の構造を備えるが、スロット開口調整機構の構造が異なる。すなわち、図１１に示したプラズマプロセス装置のスロット開口調整機構は、図７〜図１０に示した上スロットアンテナ板３２および下スロットアンテナ板３１と同様に矩形導波管３ａ〜３ｄ（図１参照）とチャンバ蓋１（図１参照）との間に設置されるものであり、１枚の下スロットアンテナ板３１上に外周領域スロットアンテナ板３３と内周領域スロットアンテナ板３４とからなる上スロットアンテナ板３２が配置されている。外周領域スロットアンテナ板３３と内周領域スロットアンテナ板３４とはそれぞれ独立して移動可能に配置されている。下スロットアンテナ板３１は基本的に図８に示した下スロットアンテナ板３１と同様の構造を備える。また、上スロットアンテナ板３２を構成する外周領域スロットアンテナ板３３と内周領域スロットアンテナ板３４とには、それぞれスロット２９、４２が形成されている。図１１に示したスロット開口調整機構では、内周領域スロットアンテナ板３４に形成されたスロット４２と下スロットアンテナ板３１に形成されたスロット２０とによりスロット開口部２１ｂが規定され、外周領域スロットアンテナ板３３に形成されたスロット２９と下スロットアンテナ板３１のスロット２０とにより外周領域のスロット開口部２１ａが規定されている。
【００９２】
外周領域スロットアンテナ板３３は、その中央部に開口部３０が形成され、この開口部の内部に内周領域スロットアンテナ板３４が配置されている。このため、外周領域に位置するスロット開口部２１ａと、内周領域に位置するスロット開口部２１ｂとについて、それぞれ独立して開口量および位置を変更することができる。たとえば、外周領域に位置するスロット開口部２１ａの開口量を大きくする一方、内周領域に位置するスロット開口部２１ｂについてはその開口面積を小さくしたいような場合を考える。この場合、外周領域スロットアンテナ板３３の移動量を相対的に小さくすることにより、下スロットアンテナ板３１に対する外周領域スロットアンテナ板３３の位置のずれ量を相対的に小さくする。一方、内周領域スロットアンテナ板３４の移動量を相対的に大きくすることにより。下スロットアンテナ板３１に対する内周領域スロットアンテナ板３４の位置のずれ量を相対的に大きくする。あるいは、下スロットアンテナ板３１も移動させる場合、外周領域スロットアンテナ板３３を、下スロットアンテナ板３１と同一方向において下スロットアンテナ板３１と同程度移動させる。一方、内周領域スロットアンテナ板３４は、下スロットアンテナ板３１の移動方向とは反対の方向に移動させる。このようにすれば、図１１に示すように外周領域のスロット開口部２１ａの開口面積を、内周領域に位置するスロット開口部２１ｂの開口面積よりも相対的に大きくすることができる。
【００９３】
このようなスロット開口調整機構を備えるプラズマプロセス装置によれば、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態３と同様にプラズマプロセス装置の製造コストを抑制すると共に、内周領域と外周領域というようにスロットアンテナ板の面内において領域ごとに独立してスロット開口部２１ａ、２１ｂの開口の開口面積および位置を制御することができる。この結果、領域ごとにマイクロ波の放射状況を調整することができる。
【００９４】
図１２は、図１１に示したプラズマプロセス装置の第１の変形例におけるスロット開口調整機構の平面模式図である。図１２はスロット開口調整機構を構成する上スロットアンテナ板のみを示している。なお、図１２に示した上スロットアンテナ板と組合わせて用いられる下スロットアンテナ板は、基本的に図１１に示した下スロットアンテナ板３１と同様の構造を備える。図１２を参照して、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態４の第１の変形例を説明する。
【００９５】
図１２に示すように、プラズマプロセス装置のスロット開口調整機構は基本的には図１１に示したプラズマプロセス装置のスロット開口調整機構と同様の構造を備えるが、外周領域スロットアンテナ板をさらに複数の部分に分割した場合を示している。すなわち、スロット開口調整機構を構成する上スロットアンテナ板３２は、複数の開口部３０、４３ａ〜４３ｄが形成されたスロットアンテナ板部分３５と、開口部３０、４３ａ〜４３ｄの内部に配置された内周領域スロットアンテナ板３４、スロットアンテナ板部分３６、３７とを備える。スロットアンテナ板部分３５、内周領域スロットアンテナ板３４、スロットアンテナ板部分３６、３７はそれぞれ互いに独立して移動可能になっている。また、スロットアンテナ板部分３６、３７には、それぞれスロット４４が形成されている。
【００９６】
図１２に示したスロット開口調整機構では、スロットアンテナ板部分３６、３７に形成されたスロット４４と図示していないが下スロットアンテナ板３１に形成されたスロット２０とにより外周領域におけるスロット開口部が規定される。そして、スロットアンテナ板部分３６、３７のそれぞれを独立して移動させることにより、スロットアンテナ板部分３６、３７が配置された領域ごとにスロット開口部の開口面積および位置を独立して変更することができる。
【００９７】
このようにすれば、スロットアンテナ板部分３６、３７を独立して移動させることにより、図１１に示したスロット開口調整機構を備えるプラズマプロセス装置と同様の効果を得られると共に、図１１に示したスロット開口調整機構を備えるプラズマプロセス装置よりさらに外周領域におけるスロット開口部の開口面積および位置の自由度を大きくすることができる。この結果、プラズマプロセスの被処理基板９表面における面内均一性をより向上させることができる。
【００９８】
図１３は、図１１に示したプラズマプロセス装置の第２の変形例におけるスロット開口調整機構の平面模式図である。図１３は図１２に対応し、上スロットアンテナ板３２を示している。図１３を参照して、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態４の第２の変形例を説明する。
【００９９】
図１３に示したスロット開口調整機構は、基本的には図１２に示したスロット開口調整機構と同様の構造を備えるが、上スロットアンテナ板３２の構造が異なる。すなわち、図１３に示したスロット開口調整機構の上スロットアンテナ板３２は、４つの開口部４３ｅ〜４３ｈが形成されたスロットアンテナ板部分３８と、この開口部４３ｅ〜４３ｈの内部に配置されたスロットアンテナ板部分３９ａ〜３９ｄとからなる。スロットアンテナ板部分３９ａ〜３９ｄには、それぞれスロット４４が形成されている。
【０１００】
これらのスロットアンテナ部分３９ａ〜３９ｄは、プラズマプロセス装置においてそれぞれ矩形導波管３ａ〜３ｄ下に位置するように配置される。すなわち、矩形導波管３ａ〜３ｄのそれぞれからマイクロ波が入射される領域ごとに、スロットアンテナ板部分３９ａ〜３９ｄを独立して移動させることによりスロット開口部の面積を独立して変更することができる。
【０１０１】
このようにしても、図１２に示したスロット開口調整機構を備えるプラズマプロセス装置と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
（実施の形態５）
図１４は、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態５におけるスロット開口部を示す平面模式図である。図１５は、図１４に示したスロット開口部を構成する、切り欠き部を有するスロットアンテナ板を示す平面模式図である。図１６は、図１４に示したスロット開口部を構成する矩形開口部であるスロットを有するスロットアンテナ板を示す平面模式図である。図１４〜図１６を参照して、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態５におけるスロット開口部を説明する。
【０１０３】
図１４〜図１６に示したスロット開口部２１を有するプラズマプロセス装置は、基本的に本発明の実施の形態１におけるプラズマプロセス装置と同様の構造を備えるが、スロット開口部２１の形状が異なる。つまり、図１４〜図１６に示したスロット開口部は、矩形開口部であるスロット２０を有するスロットアンテナ板４０（図３のスロットアンテナ板１５ｃに対応する部材）上に切り欠き部４５を有するスロットアンテナ板４１ａ、４１ｂ（図３におけるスライド板１６に対応する部材）が配置されることにより構成される。切り欠き部４５を有するスロットアンテナ板４１ａ、４１ｂを矢印４６で示す方向に移動させることにより、本発明の実施の形態１におけるプラズマプロセス装置と同様に、スロット開口部２１の開口面積および位置を変更することができる。なお、半円状の切り欠き部４５がスロットアンテナ板４１ａ、４１ｂにおいて形成されているため、スロット開口部２１の平面形状はスロット２０の長手方向の端部において丸みを有するような形状となっている。
【０１０４】
以下、図１４〜図１６に示したスロット開口部を含むスロット開口調整機構の動作を簡単に説明する。たとえば、スロット開口部２１の開口面積を小さくするような場合、図１７に示すように切り欠き部を有するスロットアンテナ板４１ａ、４１ｂを矢印５９に示す方向に移動させる。また、図１７に示したような形状のスロット開口部２１を左方向へと移動させるような場合、図１８に示すように、矢印４７に示す方向に切り欠き部を有するスロットアンテナ板４１ａ、４１ｂを移動させる。この結果、スロット開口部２１の位置を任意に変更することができる。なお、図１７は、図１４に示したスロット開口部の開口面積が小さくなった場合の状態を示す平面模式図である。図１８は、図１７に示したスロット開口部を左方向へと移動させる場合の操作を説明するための模式図である。
【０１０５】
なお、切り欠き部４５の形状としては、図１４に示したような半円状に限らず他の形状であってもよい。また、スロット２０の形状としては、矩形状に限らず両端が半円状の形状や楕円形状などであってもよい。このように、プロセス条件などに合せてスロット開口部２１の形状は適宜変更可能である。
【０１０６】
（実施の形態６）
図１９は、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態６におけるスロット開口調整機構を示す平面模式図である。図１９を参照して、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態６を説明する。なお、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態６は、基本的には図７に示したプラズマプロセス装置と同様の構造を備えるが、スロット開口調整機構の構造が異なっている。
【０１０７】
図１９に示すように、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態６において、スロット開口調整機構は、矢印４９に示す方向に長さを変更することが可能なアンテナ板４８ａ〜４８ｄからなる。アンテナ板４８ａ〜４８ｄの端部６０の平面形状は図１９に示すように階段状になっている。そして、それぞれの矢印４９に示した方向におけるアンテナ板４８ａ〜４８ｄの長さを変更することにより、隣接するアンテナ板４８ａ〜４８ｄの端部６０の間における間隙として形成されるスロット開口部２１の矢印４９方向における幅を変更することができる。なお、アンテナ板４８ａ〜４８ｄは、それぞれ矢印５０に示すようにその幅を同程度伸縮してもよいが、それぞれの幅の伸縮の程度をアンテナ板４８ａ〜４８ｄ毎に変更してもよい。このようにすれば、スロット開口部２１について、領域ごと（一つのアンテナ板の端部に位置するスロット開口部２１の群ごと）にその幅を変更することができる。なお、アンテナ板４８ａ〜４８ｄの接触部のうち矢印４９に沿った方向とほぼ平行な部分の長さを充分長くしておけば、矢印４９に示した方向に延びる長軸を有するスロット開口部２１を形成することができる。このようなスロット開口調整機構を備えるプラズマプロセス装置によっても、本発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
図２０は、図１９に示したプラズマプロセス装置の変形例を説明するための平面模式図である。図２０は、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態６の変形例におけるスロット開口調整機構の平面図を示している。図２０を参照して、プラズマプロセス装置の実施の形態６の変形例を説明する。
【０１０９】
図２０に示すように、スロット開口調整機構は、複数の短冊状のアンテナ板５１、５２からなる。複数の短冊状のアンテナ板５１、５２は格子状に組合せられる。それぞれのアンテナ板５１、５２の間の間隙としてスロット開口部２１が形成されている。
【０１１０】
図２１および図２２は、図２０に示したプラズマプロセス装置における短冊状のスロットアンテナ板の断面模式図である。図２１および図２２に示すように、アンテナ板５１（図２０参照）はアンテナ板部材５１ａ、５１ｂからなる。アンテナ板５１はアンテナ板部材５１ａ、５１ｂが矢印５６に示す方向に相対的にずれることにより、その幅５３を伸縮可能とするように構成されている。同様に、アンテナ板５２（図２０参照）も、矢印５５（図２０参照）で示す方向において、その幅５４（図２０参照）を伸縮可能に構成されている。したがって、アンテナ板５２の幅５４を任意に変更することにより、スロット開口部２１（図２０参照）の開口面積および位置を長軸方向において、任意に変更することができる。また、アンテナ板５１（図２０参照）の幅５３（図２０参照）を任意に変更することにより、短軸方向においてもスロット開口部２１の開口面積および位置を任意に変更することができる。
【０１１１】
このようなスロット開口調整機構を備えるプラズマプロセス装置によっても、本発明の実施の形態１によるプラズマプロセス装置と同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
（実施の形態７）
図２３は、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態７を説明するための模式図である。本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態７は、基本的に本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態３と同様の構造を備えるが、スロットアンテナ板に形成されたスロットの配置が異なる。図２３はスロットアンテナ板におけるスロットの配置を示している。なお、図２３に示したスロットアンテナ板６３は図７に示した上スロットアンテナ板３２および下スロットアンテナ板３１に対応する。図２３を参照して、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態７を説明する。
【０１１３】
図２３に示すように、スロットアンテナ板６３におけるスロット２０は、本発明の実施の形態１〜６に示したようにマトリックス状ではなく、スロット２０を千鳥格子状（千鳥状）に配置されている。この場合、矢印６１で示したある所定の方向に沿って整列するスロット２０ａ、２０ｂの間の距離をλ／２（λは使用するマイクロ波の矩形導波管内の波長）とすることが好ましい。そして、スロット２０ａ、２０ｂの整列方向とほぼ垂直な方向において隣接する、矢印６２で示す方向に沿って整列するスロット２０ｃについては、スロット２０ｂの位置からλ／４だけずらした位置に配置することが好ましい。
【０１１４】
スロット２０ａ、２０ｂをλ／２という間隔で配置することにより、処理室内部７に同位相の高周波を供給することができる。また、スロット２０ａ、２０ｂが含まれるスロット群（矢印６１で示す方向に沿って整列するスロット群）と、そのスロット群に隣接するように形成されたスロット群（矢印６２で示す方向に沿って整列され、スロット２０ｃが含まれるスロット群）とを、互いにλ／４だけずらして配置すれば、スロット２０ａ、２０ｂの間におけるマイクロ波の電界強度の落ち込みを防ぐことができる。この結果、処理室内部において均一なプラズマを発生させることができるので、面内均一性の高いプラズマプロセスを行なうことが可能になる。
【０１１５】
図２４は、図２３に示したプラズマプロセス装置の変形例を示す平面模式図である。図２４に示したスロットアンテナ板６３は、図２３に示したスロットアンテナ板６３とスロット２０の配置が異なる。
【０１１６】
図２４に示すように、スロットアンテナ板６３においては、スロット２０を斜交格子状配置としている。このような配置とすれば、処理室内部において円偏波を発生させることができる。そして、このような円偏波が発生している範囲内においては、マイクロ波を均一に処理室の内部へと供給することができる。したがって、均一なプラズマを生成することができるので、プラズマプロセスの面内均一性を向上させることができる。
【０１１７】
従来例では、処理室のサイズの大型化に伴って、処理室中央部や処理室の端部（コーナ部）にはスロットが存在しない場合があった。そのため、処理室内部の領域によってマイクロ波の電界強度差が大きくなっていた。しかし、図２３および図２４に示したようなスロットアンテナ板６３を用いれば、処理室に対してスロット２０を偏りなく分散して配置することになるので、処理室内部におけるマイクロ波の電界強度について領域毎の差異を小さくすることができる（電界強度の均一性を向上させることができる）。したがって、処理室内部において形成されるプラズマの分布をある程度一様にすることができる。このため、大型矩形基板に対する均一なプラズマ処理を容易に行なうことが可能な基礎的条件を実現できる。
【０１１８】
また、スロット２０の開口面積や位置の調整範囲を予め小さくすることができる（スロット２０の開口面積や位置を大きく変化させなくても、ある程度均一なプラズマ処理を行なうことが可能になっている）。したがって、プラズマプロセスごとの各々のプロセス条件に対応するようにスロット２０の開口面積などを変更する制御を容易に行うことができる。また、プラズマの状態の瞬間的な変化にも容易に対応することができる。
【０１１９】
今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１２０】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、処理室に放射されるマイクロ波の放射特性を任意に変化させることができるので、プラズマプロセスの条件などに合せてマイクロ波の放射特性を調整できる。したがって、安定したプラズマを形成できるので、プラズマプロセスの被処理基板表面における面内均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態１を示す断面模式図である。
【図２】 図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。
【図３】 図１に示したプラズマプロセス装置を構成するスロットアンテナ板の部分斜視模式図である。
【図４】 図１に示したプラズマプロセス装置のスロットアンテナ板の動作を説明するための平面模式図である。
【図５】 図１に示したプラズマプロセス装置における、スロットアンテナ板でのスロットの配置を示す模式図である。
【図６】 本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態２を示す斜視模式図である。
【図７】 本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態３を説明するための断面模式図である。
【図８】 図７に示したプラズマプロセス装置における上スロットアンテナ板と下スロットアンテナ板とからなるスロット開口調整機構を説明するための斜視模式図である。
【図９】 図８に示したスロット開口調整機構の平面模式図である。
【図１０】 図９のＸ−Ｘにおける断面模式図である。
【図１１】 本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態４を説明するための平面模式図である。
【図１２】 図１１に示したプラズマプロセス装置の第１の変形例におけるスロット開口調整機構の平面模式図である。
【図１３】 図１１に示したプラズマプロセス装置の第２の変形例におけるスロット開口調整機構の平面模式図である。
【図１４】 本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態５におけるスロット開口部を示す平面模式図である。
【図１５】 図１４に示したスロット開口部を構成する、切り欠き部を有するスロットアンテナ板を示す平面模式図である。
【図１６】 図１４に示したスロット開口部を構成する矩形開口部であるスロットを有するスロットアンテナ板を示す平面模式図である。
【図１７】 図１４に示したスロット開口部の開口面積が小さくなった場合の状態を示す平面模式図である。
【図１８】 図１７に示したスロット開口部を左方向へと移動させる場合の操作を説明するための模式図である。
【図１９】 本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態６におけるスロット開口調整機構を示す平面模式図である。
【図２０】 図１９に示したプラズマプロセス装置の変形例を説明するための平面模式図である。
【図２１】 図２０に示したプラズマプロセス装置における短冊状のスロットアンテナ板の断面模式図である。
【図２２】 図２０に示したプラズマプロセス装置における短冊状のスロットアンテナ板の断面模式図である。
【図２３】 本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態７を説明するための模式図である。
【図２４】 図２３に示したプラズマプロセス装置の変形例を示す平面模式図である。
【図２５】 特開２０００−１５０１９５公報に開示されたプラズマプロセス装置の断面模式図である。
【図２６】 図２５に示したプラズマプロセス装置の平面模式図である。
【符号の説明】
１ チャンバ蓋、２ チャンバ本体、３ａ〜３ｄ 矩形導波管、４ａ〜４ｄ 導波管開口部、５ ガス導入管、６ ガス導入口、７ 処理室内部、８ 基板ホルダ、９ 被処理基板、１０，１１ Ｏリング、１２ａ〜１２ｄ，１２ｇ マイクロ波導入窓、１３ａ，１３ｂ，１３ｄ 誘電体板、１４ 誘電体板保持部材、１５ａ〜１５ｄ，４０，４１ａ，４１ｂ，６３ スロットアンテナ板、１６，１６ａ，１６ｂ スライド板、１７ａ〜１７ｄ モータ、１８ａ〜１８ｄ ギヤ部、１９ プラズマ発光強度検出器、２０，２９，４２，４４ スロット、２１，２１ａ〜２１ｄ スロット開口部、２２ スライド溝、２３ 外周側領域、２４中央部領域、２５ 制御装置、２６ プラズマプロセス装置、２７，２８，４６，４７，４９，５０，５５〜５９，６１，６２ 矢印、３０，４３ａ〜４３ｄ開口部、３１ 下スロットアンテナ板、３２ 上スロットアンテナ板、３３ 外周領域スロットアンテナ板、３４ 内周領域スロットアンテナ板、３５〜３８，３９ａ〜３９ｄ スロットアンテナ板部分、４５ 切り欠き部、４８ａ〜４８ｄ，５１，５２ アンテナ板、５１ａ，５１ｂ アンテナ板部材、５３，５４ 幅、６０ 端部。

Claims (7)

1. プラズマを用いた処理を行うための処理室と、
   前記処理室にマイクロ波を導入するマイクロ波導入手段と、
   前記マイクロ波導入手段により前記処理室に導入されるマイクロ波の伝送経路上に配置され、長軸を有し、前記マイクロ波の伝送経路を構成する複数の開口部が形成されたスロット部材と、
   前記開口部の長軸方向において、前記開口部の開口面積と位置とを変更することが可能なスロット制御手段とを備え、
   前記スロット制御手段は、
   前記開口部の長軸方向における両端にそれぞれ配置され、前記開口部の長軸方向に沿って移動可能な１組のスロット面積制御部材と、
   前記スロット面積制御部材のそれぞれを移動させるための駆動部材とを含み、
   前記スロット制御手段は、すべての前記開口部のそれぞれに対応して個別に形成されている、プラズマプロセス装置。
2. 前記スロット制御手段は、複数の前記開口部のそれぞれについて個別に、開口面積と位置とを変更することが可能である、請求項１に記載のプラズマプロセス装置。
3. 前記処理室の内部において前記マイクロ波を用いて形成されるプラズマの状態を検出する検出手段を備える、請求項１または２に記載のプラズマプロセス装置。
4. 前記検出手段はプラズマの発光強度を検出する検出器を含む、請求項３に記載のプラズマプロセス装置。
5. 前記処理室には前記検出手段が複数個設けられている、請求項３または４に記載のプラズマプロセス装置。
6. 前記検出手段によって得られた前記プラズマの状態についての情報に基づいて前記スロット制御手段を自動的に動作させる自動制御手段を備える、請求項３〜５のいずれか１項に記載のプラズマプロセス装置。
7. 請求項３〜６のいずれか１項に記載のプラズマプロセス装置を用いたプラズマ制御方法であって、
   前記検出手段を用いて、前記処理室の内部に形成されたプラズマの状態を測定する測定工程と、
   前記検出手段により測定されたプラズマの状態についての情報に基づいて、前記スロット制御手段を動作させることにより前記開口部の開口面積と位置とを変更する調整工程とを備える、プラズマ制御方法。

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